Biologie de l augmentation de la masse musculaire

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Yvette Cousineau
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1 Biologie de l augmentation de la masse musculaire

2 Structures et fonctions des sarcomères

3 50 µm Fibre musculaire squelettique : mise en évidence de la striation transversale ( microscopie optique en contraste de phase)

4 Axe longitudinal de la fibre Noyaux

5 les fibres musculaires squelettiques doivent leur aspect strié à la répétition d une structure appelée sarcomère Noyaux Coupe longitudinale d une fibre musculaire d un muscle humain ( X 1500)

6 myonucleus membrane basale Les fibres musculaires striées squelettiques sont des cellules polynuclées et constituent un syncytium innervé par une seule plaque motrice. Une membrane basale est étroitement accolée à chaque fibre musculaire. fibre musculaire

7 Noyaux Myofibrilles Membrane sarcoplasmique membrane basale

8 Les myofibrilles sont constituées de la répétitions de structures protéiques appelées sarcomères, enchaînées les unes aux autres.

9 Sarcomères en série Sarcomères en parallèle Un faisceau de myofibrilles est constitué de sarcomères en série et en parallèle

10 Coupe fine longitudinale d une fibre musculaire squelettique glycérolée (X ) montrant la structure des sarcomères.

11 Les dimensions des différents composants du sarcomère sont conservées au cours de l évolution des vertébrés, de la grenouille à l éléphant en passant par l homme. Ces mêmes dimensions ne dépendent pas de la croissance, de la maturation, du niveau d entraînement.

12 Strie Z 1,6 µm 0,2 µm Filament fin Filament épais 1 µm Sarcomère ( 1,6 à 2,5 µm selon l état de contraction)

13 Les variations des dimensions musculaires (volumes, longueurs, diamètres des muscles) avec la croissance, la maturation pubertaire, et l entraînement physique ne sont pas le résultat d une augmentation des dimensions du sarcomère.

14 Ces modifications de la morphologie musculaire sont l expression d une multiplication des sarcomères : - des sarcomères en série pour l accroissement en longueur, - des sarcomères en parallèle pour l accroisssement en diamètre du muscle.

15 Hypertrophie et/ou hyperplasie des fibres musculaires?

16 Une augmentation de la masse musculaire peut être le résultat : - d une augmentation du diamètre et du volume des fibres musculaires ( hypertrophie); - d une augmentation du nombre de fibres musculaires ( hyperplasie) ; - de l association d une hypertrophie et d une hyperplasie.

17 myonucleus membrane basale fibre musculaire fibre musculaire hypertrophiée

18 cellule musculaire normale cellule musculaire hypertrophique Coupe transversale Multiplication des myofibrilles

19 Non seulement le diamètre de la fibre musculaire hypertrophique est augmenté du fait de la multiplication des myofibrilles mais le nombre de noyaux augmente. Or on observe jamais de mitoses au niveau des noyaux des fibres musculaires ( myonucléus). D où proviennent les noyaux supplémentaires? fibre musculaire hypertrophiée

20 D où proviennent ces noyaux? Probablement des cellules satellites, cellules proches des myoblastes embryonnaires et ayant conservé un pouvoir mitotique.

21 Cellule satellite accolée à une fibre musculaire squelettique

22 Fibre musculaire Cellule satellite

23 membrane cytoplasmique de la fibre musculaire membrane basale membrane cytoplasmique de la cellule satellite.

24 Cellule satellite Membrane basale Fibre musculaire

25 Lorsqu une augmentation du nombre de noyaux est nécessaire, se déroulerait le processus suivant : - mitose d une cellule satellite auparavant quiescente ; - fusion d une des deux cellules filles avec la fibre adjacente ; - retour à l état quiescent de la cellule satellite restante.

26 membrane basale myoblaste myonucleus cellule satellite cellule satellite fibre musculaire division de la celule. satellite Fusion avec la fibre musculaire

27 Toutes les études sur le développement de la masse musculaire sous l effet de l entraînement ont observé un processus d hypertrophie des fibres musculaires. Certaines études suggèrent qu un processus d hyperplasie des fibres musculaires participerait aussi à l augmentation de la masse musculaire.

28 Les cellules satellites peuvent aussi donner naissance à des fibres musculaires après avoir fusionné entre elles et formé des myotubes. Ce processus, observé en particulier au cours de la réparation de microlésions musculaires, pourrait en théorie donner de nouvelles fibres musculaires.

29 myotube cellule satellite myoblaste prolifération des myoblastes fibre musculaire

30 Il est possible aussi que le myotube néoformé fusionne avec la fibre adjacente et participe ainsi à la croissance du volume non seulement nucléaire mais aussi cytoplasmique

31 Dans ce cas la formation des myotubes, parfois observée après certains protocoles d entraînement chez l animal, ne serait pas à l origine d une hyperplasie mais participerait au processus hypertrophique.

32 La présence de fissures longitudinales peut être observée lors d une hypertrophie des fibres musculaires. Il ne s agit pas d une hyperplasie vraie puisque le nombre de fibres musculaires n est pas réellement augmenté.

33 Anomalies génétiques et hypertrophie musculaire

34 Des anomalies génétiques peuvent s accompagner d un développement important de la masse musculaire sans altération des capacités fonctionnelles des fibres musculaires.

35 La myostatine fait partie de la superfamille des TGF béta (tumor growth factor) et règle le développement musculaire en contrôlant la prolifération des myoblastes embryonnaires. La myostatine interviendrait aussi dans les processus de réparation et de catabolisme musculaire.

36 A gauche, souris mutante présentant une absence du gène de la myostatine

37 Souris normale Souris mutante présentant une absence du gène de la myostatine

38 L importance de la masse musculaire des animaux présentant un déficit en myostatine est l expression d une augmentation du nombre de fibres musculaires. Cette hyperplasie serait le résultat d une prolifération anormale des myoblastes embryonnaires.

39 Un déficit fonctionnel en Myostatine pourrait expliquer le développement de la masse musculaire de certains animaux destinés à la boucherie. La race bovine bleue de belgique présenterait une déficit en Myostatine à l origine du développement important de la masse musculaire chez ces animaux.

40 Bien que ceci n ait pas encore été démontré chez l homme, un déficit fonctionnel en Myostatine pourrait expliquer l important développement de la masse musculaire en l absence de tout entraînement de musculation chez certains sujets.

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