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MECANISME DE CONTRACTION DU MUSCLE STRIE SQUELETTIQUE

PLAN. DEFINITION

sandra_john
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MECANISME DE CONTRACTION DU MUSCLE STRIE SQUELETTIQUE

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    1. MECANISME DE CONTRACTION DU MUSCLE STRIE SQUELETTIQUE

    2. PLAN DEFINITION GENERALITES STUCTURE DE LA CELLULE MUSCULAIRE STRIEE. I- Structure gnrale : muscle au repos - microscopie optique - microscopie lectronique II- Muscle contract BIOCHIMIE DE LA CONTRACTION I- Structure des 4 protnes contractiles II-Mcanisme de la contraction PHENOMENES ELECTRIQUES DE LA CONTRACTION 1- Le stimulus nerveux et la contraction 2- Proprits de la membrane sarcoplasmique 3- Couplage lectro-mcanique: couplage excitation-contraction . MECANISMES ENERGETIQUES DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE 1- Les sources dnergie 2- Aspects nergtiques LES TYPES DE CONTRACTION SOMMATION DES CONTRACTIONS ET TETANOS LA CONTRACTILITE MUSCULAIRE 1- Relation tension-longueur 2- Relation vitesse-force TRANSMISSION NEURO-MUSCULAIRE LA REGULATION

    3. DEFINITIONS - GENERALITES 3 types de muscle : - muscle lisse - m.cardiaque : m.stri contraction involontaire - m.stri squelettique : contraction volontaire

    4. La contraction est la proprit qu le muscle de : la longueur de ses fibres : contraction isotonique . - dexercer une tension sur ses insertions : contraction isomtrique .

    5. Le muscle convertit de lnergie potentielle chimique ( de lATP : produit du mtabolisme cellulaire des nutriments ) en travail mcanique et en chaleur .

    6. STRUCTURE DE LA CELLULE MUSCULAIRE STRIEE I- Structure gnrale : muscle au repos . Muscle = groupe de faisceaux musculaires . 1 faisceau = des milliers de fibres musculaires . La fibre musculaire est la cellule musculaire . . Les fibres musculaires sont entoures de tissu conjonctif qui formera le tendon.

    8. 1- microscopie optique - La cellule musculaire est une cellule cylindrique : . L : jusqu X cms . l : 10 100 microns - Elle est entoure dune membrane cellulaire = le sarcolemme (qui reoit et transmet le message nerveux) Le liquide cytoplasmique sappelle le sarcoplasme qui contient : . X noyaux (cellule multinucle) . mitochondries ( centrale dnergie de la cellule ) . La myoglobine (pigment respiratoire qui stoke et diffuse lO2 ) - les myofibrilles = partie contractile :

    9. Les myofibrilles - 1 3 microns dpaisseur. - composes de myofilaments prsentant une succession de bandes alternativement sombres et claires qui sont au mme niveau dune myofibrille lautre do laspect stri transversalement de la cellule musculaire . - on distingue : . une bande sombre A partage en deux bandes par une troite zone claire : zone H . . une bande claire I partage en 2 par une bande fonce , la strie Z qui passe dune fibrille lautre dans toute la largeur de la fibre et sattache de chaque ct du sarcolemme. Lensemble des bandes situes entre 2 stries Z est dnomm sarcomre : unit histologique et physiologique du muscle stri de 2 3 microns de longueur au repos

    11. 2- microscopie lectronique - la bande I = filaments fins de 6 7 mm de diamtre qui sinsrent sur la ligne Z . - la bande A est essentiellement constitue par les filaments pais disposs paralllement . ces 2 types de filaments se superposent vers le centre laissant un espace clair au milieu du sarcomre , l o les filaments pais se trouvent seuls (bande H ) . - le sarcolemme sinvagine au niveau de chaque sarcomre pour former un rseau tubulaire transverse (systme T rgion charnire du couplage excitation-contraction ). - la microscopie lectronique permet de dceler la prsence dun systme membranaire inter fibrillaire complexe : le rticulum sarcoplasmique ( principal rservoir de Ca++ libre dans la cellule musculaire strie).

    13. II Muscle contract au cours du racourcissement du muscle,on constate au niveau cellulaire : - un retrcissement du sarcomre aux dpens des bandes I et H qui diminuent , la bande A est inchange . - la longueur minimale du sarcomre est de 1,6 micron , ce qui correspond la longueur des filaments pais ( bande A ). - la longueur des 2 filaments reste constante au cours de la contraction, il se produit donc un glissement des filaments fins et pais.

    15. BIOCHIMIE DE LA CONTRACTION 1- Struture des 4 protnes : - myosine - actine - troponine - tropomyosine

    16. La myosine - 300 400 molcules assembles la maniere dune torsade = filament pais . - PM : 500 000 - forme de canne de hockey : . le manche formant le corps du filament . la crosse faisant saillie lextrieur - les caractristiques majeures de la myosine sont : . son activit ATPasique ( niv. crosse ) . son affinit pour lactine

    17. Lactine - long polymre dactine monomre globulaire G . - compose le filament mince en forme de double hlice. - PM : 42000 - les filaments dactine sont attaches par une de leurs extrmits la strie Z . - le monomre dactine prsente une grande affinit pour : .les autres molcules dactine .la tte de la myosine .la tropomyosine

    19. Les protnes dtes rgulatrices - la tropomyosine . filamentaire , fortement hlicodal. .se trouve encastre dans le filament mince. . bloque les sites de liaison actine-myosine=verrou la troponine . situe tous les 40nm le long du filament mince. . actions: .inhibe en permanence linteraction des 3 autres protnes en labsence de Ca++ (inhibition de lactivit ATPasique de la tte de la myosine). .fixe le Ca++ libr par le rticulum sarcoplasmique. La fixation du Ca++ sur la troponine entraine la contraction en levant linhibition exerce en permanence par le complexe troponine

    21. Autres protnes Des brins fins dune protne gante lastique , la titine ou connectine , qui ne sont pas visibles en microscopie optique , longent dans les 2 directions partir de la ligne M les filaments pais jusquaux extrmits du sarcomre . La connestine est la plus grosse protne de lorganisme et comporte prs de 30.000 AA . Elle a 2 rles importants : 1- avec les protnes de la ligne M elle stabilise la position respective des filaments fins et pais. 2- en agissant comme un ressort elle contribue fortement llasticit du muscle ( quant un muscle a t tir par une force externe , la connectine favorise son retour sa longueur de repos une fois que la forrce nest plus applique,ce qui est analogue au jeu dun ressort)

    23. 2 Mcanisme de la contraction a) Description du phnomne. - attachement de la crosse de la myosine sur lactine , suivi dune rotation des ponts entrainant un petit glissement des filaments ( quelques nm ). - les ponts se dtachent et se rattachent un peu plus loin sur le filament fin en recommenant le cycle. - la rsultante est un racourcissement du sarcomre qui rapproche les 2 lignes Z vers son centre. - ncessit dnergie fournie par lhydrolyse de lATP (ste ATPasique de la tte de la myosine). b) Signal de dclenchement de la contraction. - augmentation de la [c] intracellulaire de Ca++ - rappel: en labsence de Ca++ et en prsence de tropomyosine la troponine inhibe la formation de ponts A/M . - le Ca++ en se liant la troponine lve cette inhibition et rend possible le glissement. Le Ca++ agit en tant que drpresseur de la troponine.

    26. PHENOMENES ELECTRIQUES DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE 1 Le stimulus nerveux et la contraction. - rhobase : le plus faible courant dbut brusque capable dexciter le muscle. - chronaxie : temps de passage dun courant dintensit double de la rhobase ncessaire pour obtenir le seuil de contraction. - le PA nerveux est une dpolarisation de la membrane axonique ( - 80mV +20mV) par modification de la permabilit membranaire au Na+ puis au K++. - cette dpolarisation se propage le long de laxone jusqu lextrmit pr-synaptique o elle dclenche la libration dun neuro- transmetteur .

    27. 2 Proprits de la membrane sarcoplasmique. - les proprits lectriques du sarcolemme sont similaires celles de la membrane axonale - un PA est dclench par un phnomne de dpolarisation qui peut se produire soit physiologiquement au niveau de la plaque motrice soit en face de llectrode lorsque lon stimule la fibre lectriquement. - PA du des modifications successives de la permabilit membranaire au Na+ et K+ . - ce PA propag a une forme voisine du PA nerveux mais se diffrencie de lui par lexistence dun retard considrable de la repolarisation complte qui dure autant de temps que la contraction. - la vitesse de propagation du PA musculaire est de 2 4 m/s - le caractre de tout-ou-rien de la secousse isole est la consquence de la qualit tout-ou-rien de la variation du potentiel de membrane . - le potentiel de membrane se propage : . tout le long du sarcolemme . lintrieur de la cellule par les invaginations de la membrane cellulaire , les tubules transverses ( systme en T ). . grace au systme en T le PA musculaire active active directement et simultanment chaque sarcomre . - la rponse musculaire se fait aprs un temps de latence correspndant : . la conduction nerveuse . la jonction neuro-musculaire . la conduction intramusclaire

    28. La dure du PA dune fibre musculaire est de 5ms alors que la dure du PA dune fibre nerveuse est de 1ms

    29. 3 Couplage lectromcanique ou couplage excitation-contraction - londe de dpolarisation se propage en surface sur toute la fibre musculaire , dans les tubules transverses conduisant ainsi lexcitation en profondeur . - la dpolarisation des tubules transverses dtermine une libration de Ca++ du rticulum sarcoplasmique. - les ions Ca++ diffusent lintrieur des myofibrilles dclenchant la contraction des protines par combinaison avec la troponine, lATPase de la myosine fournissant lnergie ( ATP ? ADP + phosphate inorganique +E ) - la relaxation des protnes contractiles et du muscle est due au recaptage actif du Ca++ cytoplasmique par le rticulum sarcoplasmique , recaptage actif par une pompe Ca++ consommant de lATP et qui assure une [c] du Ca++ lintrieur des membranes du rticulum plus de 1000 fois suprieure celle du sarcoplasme . - grande stabilit des ponts A / M en labsence dATP . - l ATP est donc indispensable pour les processus dassociation et de dissociation des protnes contractiles.

    31. MECANISME ENERGETIQUE DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE 1 les sources dnergie L nergie mcanique de la contraction musculaire provient directement de lnergie chimique ( ATP ) . Pendant lactivit musculaire , la rgnration de lATP se fait suivant 3 voies : a) raction couple de lADP avec la cratine-phosphate : - au dbut de lactivit musculaire,lATP emmagasin dans les muscles est consomm en 6 sec. environ. -puis ADP + cratine phosphate ATP ( la cratine phosphate est un compos haute nergie emmagasine dans les muscles action de la cratine kinase ) puissance musculaire maximale pendant 10 15 sec. b) respiration cellulaire anarobie = la glycognolyse la rserve musculaire de glycogne est transforme en acide lactique 3 mol. dATP / mol. de glycogne effort musculaire pendant 30 40 sec. c) respiration cellulaire arobie = phosphorylation oxydative du glucose et des acides gras. . indispensable pour que leffort soit maintenu . si contraction lente ou repos : dgradation des acides gras . si contraction plus soutenue: glucose + O2 CO2 + eau 36 38 mol. dATP/mol glu.

    32. 2 aspects nergtiques - la contraction musculaire saccompagne d un chauffement musculaire mesur par thermomtre ou aiguille thermomtrique - la dpense nergtique est de 2500 plus de 6000 cal/j dont la part musculaire est de 40% au repos et de + de 80% en activit. - simultanment les changes gazeux augmentent de + de 20 fois. - on distingue : . la chaleur de repos ( 20 40 % du MB ) due au fonctionnement des pompes Na+ / K+ et Ca++ . la chaleur initiale cest celle de la contraction le rendement mcanique de la contraction musculaire est faible 20 25% soit 75 80% en chaleur. . la chaleur retarde : chaleur de relaxation et de reconstitution des stocks dnergie

    33. LES TYPES DE CONTRACTION Deux modalits de contraction. - isotonique = dynamique . diminution de la distance entre les points dattache osseux . tension constante . muscle ralise un travail - isomtrique = statique . pour viter le dplacement dun segment corporel . longueur constante

    34. SOMMATION DES CONTRACTIONS ET TETANOS Les potentiels daction moteurs se succdent en restant distinct les uns des autres alors que les phnomnes mcaniques sadditionnent aboutissant , si la frquence est suffisante (suprieure 50 c/sec ) , un ttanos. Il y a donc continuit des phnomnes mcaniques et discontinuit des phnomnes lectriques. La priode rfractaire lectrique beaucoup plus courte que celle de la fibre musculaire , permet de r-exciter la fibre nerveuse avant la disparition de la rponse au 1er excitant. - la force dveloppe peut tre 4 fois suprieure celle de la secousse isole.

    35. LA CONTRACTILITE MUSCULAIRE (1) Elle peut sexprimer par 2 relations : 1 relation tension-longueur pour un muscle on peut dfinir : . sa longueur dquilibre = longueur dun muscle dsincr et en labsence de toute stimulation. . sa longueur de repos = lorsquil est normalement insr sur le squelette par lintermdiaire de ses tendons , il est lgrement sous tension. Si la longueur initiale est ~ de 20% suprieure la longueur dquilibre ,la tension isomtrique aprs stimulation est maximale . 2 relation vitesse-force plus la vitesse de contraction est rapide moins la force dveloppe est grande.

    39. LA CONTRACTILITE MUSCULAIRE (2) - les contractions qui dbutent isotoniquement et finissent isomtriquement ou inversement sont nombreuses , par exemple : . avant de soulever un poids la contraction reste sans raccourcissement jusqu ce que la tension ttanique atteigne la charge . puis surpasse la charge ( dplacement ) . puis nouveau contraction isomtrique pour la maintenir la hauteur voulue. - idem pour le cur : la premire partie de la systole est isomtrique puis vacuation isotonique .

    40. LA TRANSMISSION NEURO-MUSCULAIRE Elle fait se succder au niveau de la plaque motrice : - un phnomne lectrique - un phnomne biochimique ( A.C ) - un phnomne lectrique

    41. LA REGULATION Concept dunit motrice : - cest lensemble constitu par un motoneurone a de la corne antrieure , de son axone et de toutes les fibres musculaires qui en dpendent . - lunit motrice est variable : . 15 fibres pour lil . 1700 pour le solaire - chaque unit motrice est un palier de contraction. unit motrice = unit fonctionnelle La gradation de lintensit de la contrction musculaire est assure : - par la variation du nombre dunits motrices ( recrutement ). - par la frquence de leur stimulation .

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