L appareil musculaire squelettique strié Les mouvements actifs du corps sont dus au passage entre l état de contraction et celui de relâchement de la musculature striée. Cette musculature squelettique est composée de cellules spécialisées qui possèdent quatre propriétés. - Elles sont excitables, donc réagissent à un influx nerveux (plaque motrice). - Elles sont contractiles, donc se raccourcirent. - Elles sont extensibles, c'est-à-dire qu elles se laissent étirer. - Elles sont élastiques, donc qu elles reviennent à lors état de base après une contraction ou une extension. En plus de sa capacité de contraction, le muscle permet la mobilisation active du corps, mais aussi le maintien de la position verticale et produit de la chaleur et de l énergie. I La mécanique du tissu musculaire squelettique. I 1 Origine et extrémité du muscle. Les contractions musculaires permettent le mouvement grâce à l exercice d une traction sur les tendons, qui exercent à leur tour une force de traction sur les os auxquels ils sont attachés. I 2 Muscles agonistes et antagonistes. La fluidité des mouvements nécessite l action simultanée des muscles agissant en sens inverse les uns des autres. Un muscle agoniste (joueur) réalise un mouvement déterminé, son antagoniste est responsable du mouvement inverse. On peut prendre pour l exemple du coude pour expliquer cela : - Si l avant-bras fléchi, le muscle du biceps brachial doit être contracté, il est agoniste. Pendant qu il se contracte, le triceps se relâche, il est antagoniste. - Si l avant-bras doit être maintenu tendu, c est le triceps qui sera agoniste et le biceps qui sera antagoniste. - Les muscles biceps et triceps collaborent ensemble pour la flexion du bras, ils sont donc synergiques. De plus, si les muscles antagonistes et agonistes se contractent en même temps, avec une force égale, et qu il n y a pas de mouvements, ceci est appelée une contraction isométrique.
I - 3 Aperçu de la musculature squelettique. Les contractions des muscles du squelette premettent l ensemble des mouvements du corps. Le corps est équipé de plus de 700 muscles. On y observe une musculature de surface et une musculature profonde. Voir planches. II La structure tissulaire et ultrastructure du muscle. L élément de base du tissu musculaire squelettique est la fibre musculaire striée. C est une cellule géante multinuclée qui peut atteindre 5 cm de long et d environ 0,1cm de diamètre. II 1 - Structure des enveloppes. Chaque fibre musculaire est entourée d une fine enveloppe de tissu conjonctif qui est l endomysium. Plusieurs fibres peuvent être réunies en faisceaux par un autre tissu conjonctif, le périsysium. Enfin le muscle correspond à tous ces fibres qui enveloppées dans une enveloppe externe de tissu conjonctif, l épimysium. II 2 Nerfs et vaisseaux sanguins. Le muscle est riche en nerfs et vaisseaux sanguins. En règle générale, une artère et une ou deux veines accompagnent chaque nerf qui pénètre dans le muscle, traversant le tissu conjonctif. Les vaisseaux se divisent alors en capillaires qui entourent chaque fibre musculaire, et les nerfs également se divisent en un réseau complexe. Les muscles sont de couleur rouge à cause de cette vascularisation, mais aussi par la présence de l hémoglobine qui sert comme transporteur d oxygène au niveau des hématies. II 3 Structure tissulaire détaillée de la fibre musculaire. Chaque fibre musculaire contient des structures filamenteuses, les myofibrilles, qui sont parallèles dans le sens de la longueur et responsable des contractions. Chaque myofibrille est entourée de tubules qui sont une forme particulaire de réticulum endoplasmique lisse prenant le nom de réticulum sarcoplasmique. Ils servent de réservoir à calcium. On retrouve également à coté des myofibrilles, un nombre important de mitochondries qui fournissent l énergie au muscle. Enfin, le cytoplasme de chaque fibre est appelé sarcoplasme, qui est entouré d une fibre membrane qui est le sarcolemme.
II 4 Le Sarcomère. Les myofibrilles sont elles même des paquets de myofilaments. Leur agencement régulier produit les stries de la musculature squelettique, visible au microscope. Ces nombreuses sous unités fonctionnelles, alignés les unes à coté des autres, sont les sarcomères. Leurs limites sont de fines lignes transversales qui sont les bandes Z. Au sein du sarcomère, on distingue trois myofilaments disposés de façon régulière. - Le filament épais et continu de myosine, qui possède une zone de liaison pour l ATP. - Entre les filaments de myosine se trouve des filaments d actine, qui ne se touchent pas au niveau de la zone centrale. - Enfin des filaments de titine qui s étendent à travers la totalité du sarcomère. Ces derniers sont attachés à la myosine, et participe à la force du retrait élastique du muscle. III La contraction musculaire. III 1 - Déclenchement de la contraction musculaire. Pour qu un muscle se contracte, il doit recevoir un stimulus d une cellule nerveuse. Le transfert de l excitation du motoneurone vers les fibres musculaires se situe au niveau d une synapse particulière, la plaque motrice. A ce niveau, se situe des vésicules de sécrétions (vésicules synaptiques), qui contiennent le neurotransmetteur acétylcholine. Si un stimulus nerveux arrive à l extrémité de l axone, les ions calcium passent du milieu environnant dans l axone, provoquant la libération de l acétylcholine dans la fente synaptique. Ces molécules se fixent sur des récepteurs au niveau du sarcolemme. Cela entraine l entrée de ions sodium à l intérieur de la cellule. Cet afflux ionique provoque un potentiel d action dans la cellule musculaire, qui est propagé au réticulum endoplasmique qui contient une quantité importante d ions calcium. Ces ions Ca++ passent alors dans le cytoplasme de la cellule. Les ions calcium permettent la fixation de l actine à la myosine. C est l ATP et sa consommation (formation ADP+Pi), qui va ensuite permettre le glissement des myofilaments entre eux, et par conséquent la contraction musculaire. Ensuite, quelques fractions plus tard, la polarité de la membrane et du RE se refait. Les ions calcium sont pompés activement par le RE et la contraction cesse.
III 2 Les fournisseurs d énergie du muscle. Les muscles squelettiques contiennent de l ATP, mais pas en quantité suffisante, pour permettre une contraction de longue durée. Pour cela, la cellule musculaire peut reformer de l ATP grâce à plusieurs sources : - La phosphocréatine : sa dissociation permet de régénérer rapidement de l ATP. - Le glycogène musculaire : Ce glycogène se dégrade en glucose. Ce glucose sera alors dégrader grâce à la glycolyse qui permettra de former de l ATP. Si la quantité d oxygène est suffisante dans le muscle, le pyruvate formé lors de la glycolyse sera transformé en CO2 et H20 avec le cycle de Krebs, et la quantité d ATP formé sera plus importante. S il y a pénurie en O2, le pyruvate formé lors de la glycolyse sera transformé en lactate (acide lactique), et seulement deux molécules d ATP seront formées. Le lactate est à l origine de crampes. III 3 Les différentes formes de contraction musculaire. Dans les conditions normales, il existe toujours de fibres musculaires qui se contractent pendant que d autres sont au repos. C est le tonus musculaire, qui permet notamment la position verticale du corps. On observe des contractions isotoniques, qui correspondent au raccourcissement d un muscle qui permet le mouvement. La contraction isométrique correspond à un muscle qui est fixe, et qui se raccourcit peu ou pas. (ex : port d un sac à bout de bras). IV Hygiène de l appareil musculo-squeletique. IV 1 Le maintien de la structure osseuse. Le maintien de la structure osseuse dépend surtout de l apport alimentaire en protéines, en sels minéraux et en vitamines. De plus le structure osseuse est constamment régénérée selon les sollicitations auxquelles elle est soumise. Par conséquent, une activité physique est essentielle à une bonne structure osseuse. Cependant, il est important de tenir compte des limites de l organisme, surtout pour les enfants et les personnes agées. Pour cela, la piscine constitue un excellent sport. IV 2 Maintien de la souplesse et de la rigidité des articulations. Le maintien de la souplesse et de la mobilité des articulations dépend lui aussi en grande partie de l activité physique. En effet, une articulation peut utilisée aura tendance à se raidir et à développer plus rapidement des arthroses. La kinésithérapie ou la balnéo-physiothérapie peuvent également y contribuer.
IV 3 Maintien de la masse musculaire. L activité physique permet le développement harmonieux des muscles. De plus, l apport suffisant en protéines permet leurs constructions. De plus, les massages permettent de maintenir une bonne vascularisation des muscles et de la peau. Ceci est également utile pour la prévention des escarres.