Muscle et filières. La plupart de nos organes sont constitués de tissus musculaires.

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1 Muscle et filières La plupart de nos organes sont constitués de tissus musculaires. Ces muscles, par leurs fonctions, permettent la thermogénèse, la posture, la préhension, la ventilation pulmonaire, la circulation sanguine, la digestion. Leurs actions peuvent se faire de manière consciente ou inconsciente. La qualité du muscle diffère selon son action et innervation, ainsi il faut distinguer les muscles striés et les muscles lisses. La composition et les qualités intrinsèques de la fibre musculaire vont dépendre du patrimoine génétique mais également de l activité physique de l individu. Il représente 40 à 50 % du poids corporel chez l homme, il contient 75 % d eau. I - Qu est ce qu un muscle Le muscle est un tissu biologique animal contractile entouré par une enveloppe aponévrotique. Il est composé de cellules appelées myocytes ou fibres musculaires, ces dernières sont riches de myofilaments ou microfilaments : l actine et la myosine

2 II - Les différents types de fibres musculaires La myologie permet de mettre en évidence deux groupes de fibres musculaires a) les muscles striés b) les muscles lisses III - Les différentes formes de muscles a) les muscles longs en fuseau b) les muscles plats c) les muscles courts IV - Les différents types de système nerveux. L action consciente ou inconsciente de nos muscles, nous permet d avoir une vie de relations sans avoir besoin de penser à notre digestion tout en pratiquant une activité professionnelle ou sportive. Il faut donc distinguer deux types de système nerveux a) Le système nerveux autonome Il permet le bon fonctionnement de la vie végétative (ex ; la digestion, les battements du cœur), il ne dépend pas de notre volonté

3 b) le système nerveux somatique Son fonctionnement dépend de notre propre volonté à créer ou être dans l action de la vie affective, professionnelle et ou sportive. Notre cerveau envoie un message aux muscles squelettiques, ce qui permet le mouvement du squelette, par conséquent de notre corps. V - La composition d un muscle du muscle squelettique 1 - les tissus conjonctifs a) l aponévrose ou l épimysium Ce tissu conjonctif est composé de fibres collagènes parallèles aux fibres musculaires. Elle enveloppe le muscle, lui donne sa forme, nous y trouvons les vaisseaux sanguins (ex. artérioles, veinules, capillaires), des plaques neuromotrices, dans sa continuité l aponévrose se fixe sur les os en formant un tendon. b) le périmysium Cette aponévrose singularise les différents faisceaux musculaires des muscles striés. c) l endomysium Cette gaine aponévrotique enroule chaque fibre musculaire

4 2 - la fibre musculaire C est une cellule allongée plurinucléée (plusieurs noyaux) sur sa périphérie, composé de sarcomères. 3 - le sarcomère Il est la plus petite unité contractile de la fibre musculaire, il est définit par des bandes (A, I, H, Z). La limite se fait par la bande Z Un biceps peut contenir plus de sarcomères. a) le sarcolemme Cette membrane entoure le sarcomère, elle présente des invaginations tubulaires (tubule T) réparties tout le long de la fibre musculaire, pénétrant cette dernière profondément. b) le sarcoplasme Liquide appelé sarcoplasme, il contient des mitochondries, réticulum endoplasmique (organites responsables du fonctionnement de la cellule). Nous y rencontrons également le glycogène (carburant de la cellule), l oxygène (le comburant de la cellule) c) les mitochondries Véritables usines à brûler les réserves énergétiques (carburant et comburant), elles permettent la production d énergie pour l utilisation de l ATP.

5 d) les tubules T et le réticulum endoplasmique Ils permettent le passage du potentiel d action et la libération du calcium pour que l actine et la myosine puissent se coupler (pontage de la myosine sur l actine) e) les stries Z Les sarcomères donnent l apparence de stries sur les muscles. Ils se définissent par une zone comprise entre deux lignes Z, ils possèdent des protéines. - protéine élastique : la titine. Elle maintient la structure - protéine actine - protéine myosine - alpha-actine constitue la ligne Z 1 les bandes - I - A - M - H - Z

6 f) les myofibrilles a) l actine Protéine bi-globulaire, elle contribue à la structure et au mouvement du muscle. b) la myosine Protéine fondamentale dans le mécanisme de la contraction musculaire, son extrémité est en hélice. Elle se compose de acides aminés. Les têtes de pontages contiennent une activité d ATPase, ce qui favorise sa fixation sur l actine. VI - La contraction musculaire 1 - les mécanismes de la contraction musculaire a) le potentiel d action ou le message nerveux L influx nerveux arrive sur la plaque neuromotrice et permet la diffusion du message nerveux via les tubules T et le réticulum endoplasmique. Le calcium est libéré dans le sarcomère et se fixe sur l actine. b) le calcium (Ca+) Le calcium se fixe sur l actine, plus précisément, sur la troponine. L effet inhibition est levé, le pontage de la myosine s exécute, les myofilaments glissent l une sur l autre. La contraction se fait. Cette opération se déroule tandis que l Adénosine Triphosphate se dégrade en Adénosine Di-Phosphate plus un phosphate.

7 c) le pontage de la myosine sur l actine Le pontage de la myosine sur l actine s effectue grâce à la myosine, elle présente un bras qui commence du corps de la protéine et se termine par une tête. Sur le bras se fixe l ATP, ce dernier se libère et se dégrade, tandis que la tête adhère à l actine pour la tracter. L actine contient un site de fixation du Ca+ (calcium), la troponine, une fois la Ca+ fixé sur le myofilament, l inhibition se lève, l ATP se détache et la tête de la myosine s accroche et tracte l actine. L Adénosine Triphosphate L Adénosine Triphosphate est l élément prépondérant à la contraction musculaire. Son stockage dans le sarcomère est infime, il ne peut être que reconstitué, on parle de la resynthèse de l ATP. II - la resynthèse de l ATP selon les filières énergétiques a) Anaérobie alactique L effort physique s effectue en absence d oxygène sans produire de l acide lactique. Travail de la force maximale. L athlète utilise 100 % des fibres musculaires actifs. b) Anaérobie lactique L activité sans présence d oxygène va produire de l acide lactique, donne une sensation de brûlure. Le travail de physique va permettre de donner de l endurance musculaire grâce aux recrutements de fibres musculaires, une meilleure réponse du système enzymatique et un stockage plus important du comburant et du carburant.

8 c) Aérobie L effort est de faible intensité mais dure longtemps (ex. la cours de fond), il se fait en présence d oxygène ce qui permet de consommer plus d énergie, induit la perte de poids, favorise une oxygénation optimale, diminue les accidents cardio-vasculaires. III - Les enzymes favorisant la resynthèse de l ATP a) Anaérobie alactique 1-les enzymes - la Créatine Phosphokinase (CPK) Elle permet de récupérer et lier la phosphocréatine (PCr) à l ADP pour former l ATP (ADP + P = ATP) - la Myokinase (MK) Elle favorise la resynthèse de l ATP à partir de deux ADP ce qui donne 1 ATP et AMP (Adénosine Monophosphate) (ADP + ADP = ATP et AMP) 2 Bilan - il intervient dès l effort quelque soit l intensité, c est un système de veille pour que stock l ATP ne chute pas. - Sa puissance est élevé : 100 Kcal/min d effort, le double chez le sportif La durée Puissance : 3 à 5 secondes Capacité : 30 secondes Le facteur limitant L épuisement des phosphagénes (PCr), oxygène en réserve intracellulaire

9 En résumé : - les réserves de PCr permettent la resynthèse de l ATP et libère la créatine. - l enzyme Monokinase synthétise l ATP à partir de l ADP présent en nombre dans la cellule musculaire, ce qui donne la présence de l AMP - l oxygène permet de phosphoryler la créatine pour créer la PCr indispensable à la resynthèse de l ATP. UN CONSTAT : dans ce cas, plus la filière Aérobie est efficace, plus la filière Anaérobie Alactique sera efficace. b) Anaérobie lactique La resynthèse de l ATP se fait à partir de : 1- la glycogénolyse issue du catabolisme du glycogène 2- la glycolyse résultant de la transformation du glucose en G6P 1 - les enzymes Les réactions biochimiques se font en présence d enzymes ou et de coenzymes telles que : Hexokinase : présent dans le muscle Glucokinase : présent dans le foie NAD, elle intervient dans le métabolisme soit sous la forme NAD+ (coenzyme oxydé) ou NADH (forme réduite)

10 2 - les transformations du glycogène et du glucose Le pyruvate : il est l essence cellulaire qui apporte de l énergie par oxydation des acides gras présents dans le cytoplasme Le lactate : il permet à la glycolyse de perdurer et de faire le lien entre les processus Anaérobie et Aérobie 3 - le bilan - elle intervient rapidement après le début de l effort - adaptée aux mouvements rapides - maintien la glycolyse Aérobie La durée : Puissance : 20 à 30 secondes Capacité : 2 à 3 mn - la glycogénolyse produit 3 ATP - la glycolyse produit 2 ATP Le facteur limitant L arrivée de l O2 à la mitochondrie, la quantité d enzyme permettant le passage du pyruvate au lactate (lacticodéshydrogénase (LDH)) c) Aérobie 1 - les substrats énergétiques - Glucides - Acides Gras - Lipides 2 - la production - Gaz carbonique - L eau

11 - La chaleur - Grande quantité d énergie - Grande quantité d Adénosine Triphosphate 3 - L activité Elle peut se faire sur plusieurs heures grâce à l oxydation Sur 90 mn à 70 % de la VO2 max, les substrats préférentiels sont les glucides et le glycogène) Sur un effort à 65 % de la VO2 max, le substrat principal est les acides gras 4 - Le VO2 max (le Volume d Oxygène Maximal) Il représente la consommation maximale d oxygène par millilitres, par minutes, par kilos. Il est l un des indices de performances des activités aérobies Plus le VO2 max est élevé, plus la perte de poids s accentue. Pour un sédentaire : 38 à 40 de VO2 max chez les femmes 44 à 50 de VO2 max chez les hommes Pour le sportif : 70 à 80 de VO2 max chez les femmes 80 à 89 de VO2 max chez les hommes Après 25/30 ans il baisse de 1 % par année et est optimisé s il y a sédentarité.

12 5 - Le développement de l endurance Il faut distinguer 1) la puissance 2) la capacité 3) les seuils 1) La puissance a- La puissance maximale aérobie (PMA) La quantité d énergie dépensée par unité de temps, elle se calcule en watts, la consommation est égale à son VO2 max. b- La vitesse maximale aérobie (VMA) La vitesse de déplacement correspond à la consommation d oxygène maximale (PMA) Elle permet de trouver la VO2 max. Ex. VMA de 17 km/h VO2 max = 17 X 3,5 = 59,5 2) La capacité ou endurance aérobie La capacité ou l endurance aérobie permet de maintenir le pourcentage élevé de la VMA pendant une durée la plus longue possible. S il est possible de maintenir la puissance maximale entre 3 et 12 minutes au-delà l endurance s installe

13 3) les seuils Aérobie : il correspond à 65 % du VO2 max, il y a peu de production de lactates Anaérobie : il correspond à 85 % du VO2 max, la filière anaérobie intervient pour la resynthèse de l ATP. Ex. Travail d Interval training ou Tabata La PMA est dépassée, la dette d oxygène devient importante, l arrêt influé par l acidose survient rapidement. 4 - les principes de développement des processus 1- l effort doit être global cela représente l utilisation des 2/3 de la masse musculaire. 2- Les valeurs doivent se situer proche des limites maximales des processus travaillés 3- Travailler la puissance et l endurance permet une amélioration durable. (évite la fatigue et les blessures) 4- Développer la puissance : Le travail s effectue soit en intensité : maximale ou supra maximale La durée est égale au laps de temps que le processus peut fournir de l énergie. 5- Développer la capacité : Le travail s effectue à intensité modérée, inférieure au maximum,

14 La durée est supérieure en temps à la durée d épuisement du processus de la puissance. 5 - les paramètres du développement des processus énergétiques 1 - l action : Il s exprime en pourcentage du maximum 2 - la durée : Elle varie selon la filière énergétique 3 - la récupération a complète b-incomplète 4 - la nature de la récupération a récupération passive b récupération active 5- la quantité de travail. Référence : Didier REISS Pascal PREVOST Georges CAZORLA Sophie GARNIER Pascale ESTRIPEAU Antoine fortes