STRUCTURE ET CONTRACTION MUSCULAIRES Sommaire A. La structure musculaire 1. Les fibres musculaires 2. La répartition des fibres 3. Les facteurs induisant leur transformation B. Les différents types de contraction 1. La contraction statique 2. La contraction dynamique 3. La contraction isométrique 4. La contraction isotonique 5. La contraction auxotonique 6. La contraction isocinétique 7. La contraction pliocentrique 8. Contractions concentriques et excentriques 1
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STRUCTURE ET CONTRACTION MUSCULAIRES A. La structure musculaire Selon le besoin de vitesse ou de force, l adaptation à l effort modifie la quantité et la qualité des fibres. 1. Les fibres musculaires On distingue 2 principaux types de fibres : Les fibres à contraction lente ( type I ) ou fibres rouges Elles sont de faible puissance mais de forte endurance. Elles ont un petit diamètre de section et une forte densité capillaire car elles sont adaptées aux efforts aérobies et sollicitent le système cardio-vasculaire Les fibres à contraction rapide ( type II ) ou fibres blanches La détermination du type des fibres se fait grâce à la myosine et plus particulièrement à partir des chaînes de myosine lourdes ( MHC : Myosin Heavy Chain ) Elles sont de forte puissance mais de faible endurance. Elles ont un grand diamètre de section et une faible densité capillaire car elles sont adaptées aux efforts anaérobies. Elles sont de 2 sortes : - Les fibres de type IIa, à métabolisme mixte, anaérobie et aérobie - Les fibres de type IIx, à métabolisme anaérobie uniquement 3
2. Répartition des fibres Les fibres lentes sont toujours sollicitées les premières. Les fibres rapides sont uniquement sollicitées dans les efforts importants de courte durée. Plus généralement, la vitesse sollicite les fibres rapides, l endurance les fibres lentes et la force l ensemble des fibres. La proportion de fibres lentes dans un muscle humain peut varier de 10 à 90 %. Certains muscles, comme les extenseurs du genou, les jumeaux, le biceps brachial ou le deltoïde ont une composition assez bien partagée entre les 2 types de fibres. Il existe à l inverse des muscles plus maqués ; ainsi les muscles posturaux comme le soléaire qui assure la station debout prolongée ont une majorité de fibres de type I. 4
Pour un muscle donné, la répartition entre fibres rapides et fibres lentes dépend également du sport pratiqué. Les sportifs d endurance ont un grand pourcentage de fibres de type I alors que les amateurs de sports explosifs ont davantage de fibres de type II. Cette typologie particulière est-elle innée ou acquise? 3. Facteurs induisant leur transformation On a longtemps estimé que le changement de typologie était impossible. En réalité, la conversion, en particulier la modification des chaînes lourdes de myosine est possible. Puis on a pensé que les fibres I se transformaient en fibres IIx sous l effet de l entraînement en force. A l heure actuelle, il est avéré que les effets de l entraînement se font dans le sens suivant : - Entraînement aérobie : fibres IIx fibres IIa ( fibres I ) - Entraînement en force : fibres IIx fibres IIa 5
Contrairement à une idée répandue, la répétition d exercices de faible intensité pendant de longues heures ou d exercices de force, induit donc des effets similaires : augmentation des fibres IIa. La seule façon d augmenter les fibres IIx est l inactivité. Malgré tout, les modifications typologiques sont assez mineures : pour un sport donné, les sportifs qui percent sont ceux qui sont génétiquement programmés. 6
B. Les différents types de contraction Le muscle possède 4 propriétés essentielles : - L excitabilité : il réagit aux sollicitations des motoneurones qui véhiculent l influx nerveux. - La contractibilité : il se contracte à l exercice. - L extensibilité : il peut subir des allongements. - L élasticité : il reprend sa forme lors du repos. Suivant les forces auxquelles il est soumis, le muscle peut se contracter de 2 manières : - de manière statique ou isométrique ou - de manière dynamique ou anisométrique Le travail musculaire statique ou dynamique engendre 5 types de contractions musculaires : isométrique, isotonique, auxotonique, isocinétique et pliométrique. Et chacun de ces types de contraction renvoie à 2 formes de mouvement : concentrique et excentrique. 7
1. La contraction statique C est une contraction pour laquelle la tension du muscle ou la force exercée contre une charge externe est égale ou inférieure à la force externe. Par conséquent, la charge n est pas déplacée. exemple : l athlète qui essaie de déplacer une barre fixe Il ne pourra pas déplacer la barre mais la force exercée par le muscle est substantielle. Sports utilisant la tension maximale statique : - la gymnastique ( certains exercices d équilibre ) - la lutte ou le judo ( prises au sol ) Sports utilisant la contraction statique sous-maximale ou basse : - la planche à voile, le ski alpin 2. La contraction dynamique Toute contraction dynamique génère un mouvement. Le système neuromusculaire travaille de façon dynamique lorsqu il y a déséquilibre entre les forces internes et les forces externes ( exemple de force externe : la gravité) 3. La contraction isométrique ( iso : même ; métrique : longueur ) C est une contraction pour laquelle le muscle, même contracté, ne change pas de longueur ; dans ce cas, la contraction s exerce contre une charge dont la force dépasse celle des muscles de l athlète. Aucun travail musculaire n est réalisé mais on observe le développement d une tension musculaire relativement élevée et une consommation d énergie. 4. La contraction isotonique ( même tension ) Une contraction dynamique requiert exceptionnellement une contraction isotonique. Lors d une contraction isotonique, la longueur du muscle varie mais pas la tension. flexion du coude, retour bras allongé : mouvement à vitesse lente et constante avec par contre une résistance maximale 8
5. La contraction auxotonique ( auxo : augmentation ; tonique : tension ) Lors du changement continu de l angle articulaire et de la vitesse du mouvement en travail musculaire dynamique, le muscle se contracte soit en augmentant soit en diminuant la tension. L engagement ou le désengagement des unités motrices fait en sorte que le muscle s adapte aux exigences de la tension, exigences qui varient continuellement. 6. La contraction isocinétique ( iso : même ; cinétique : mouvement ) Le système neuro-musculaire peut travailler à une vitesse constante lors de chaque phase du mouvement contre une résistance élevée prédéterminée et ceci malgré le changement continu de leviers ou de moments de force. vitesse relativement constante réalisée en natation et en aviron par exemple 7. La contraction pliocentrique Le muscle exécute une contraction concentrique isotonique à partir d une position d étirement. exemple : saut d un obstacle Ce mouvement étire le muscle mais déclenche également le réflexe de l organe tendineux ( réflexe myotatique ) qui provoque la contraction des muscles. 8. Contractions concentriques et excentriques Une contraction concentrique se produit quand le muscle se raccourcit : on parle de flexion. Lorsque le muscle s étire, il s agit d une contraction excentrique : on parle d extension. Les facteurs qui influencent la contraction musculaire, c'est-à-dire qui agissent sur le développement de la force et de la puissance musculaire chez un individu sont : sa santé physique, son type d entraînement, son âge 9