FONCTION MUSCULAIRE, CONTRACTIONS ET FONCTIONNEMENT DES MUSCLES

Lorsque nous voyons des parties de notre corps bouger, nous comprenons qu’un muscle doit se contracter et se détendre pour que ce mouvement se produise. Cependant, le processus par lequel cette contraction et cette relaxation des muscles se produisent est complexe et nécessite que des millions de minuscules fibres glissent de manière coordonnée. Les humains et les autres vertébrés possèdent trois types de muscles distincts : le muscle squelettique, le muscle lisse et le muscle cardiaque.

Chacun de ces types de muscles est composé de différents types de cellules musculaires (également appelées myocytes). Le muscle squelettique peut être contracté volontairement, alors que la contraction du muscle lisse et du muscle cardiaque est involontaire. Dans les trois types de muscles, la propriété contractile du muscle est due à la présence de protéines d’actine et de myosine dans les myocytes. Les protéines forment des filaments qui peuvent glisser pour provoquer la contraction des muscles.

La source d’énergie utilisée pour la contraction musculaire est l’ATP, qui est généré par des processus métaboliques aérobies et anaérobies. Les cellules musculaires sont riches en mitochondries qui sont les centrales électriques des cellules. Les besoins énergétiques des muscles sont élevés car le processus par lequel les contractions musculaires se produisent implique le glissement simultané de millions de minuscules fibres, exigeant en énergie.

Comment fonctionnent les muscles

Afin de comprendre le processus de contraction musculaire, il est important de comprendre d’abord comment les protéines contractiles (actine et myosine) sont placées au sein des myocytes. Lorsqu’ils sont examinés au microscope, les muscles squelettiques et cardiaques ont un aspect strié. Cet aspect strié est dû à l’arrangement des filaments de protéines d’actine et de myosine en unités contractiles appelées sarcomères.

Chaque sarcomère semble avoir des bandes sombres et claires alternées qui sont formées par l’arrangement des brins d’actine et de myosine en piles qui peuvent glisser les uns entre les autres. Les brins de myosine sont situés au centre de chaque sarcomère et apparaissent sous forme de filaments épais. Les brins d’actine apparaissent sous forme de filaments minces situés de chaque côté de l’empilement central des filaments de myosine.

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Lors de la contraction musculaire, le sarcomère se raccourcit en raison du glissement des minces filaments d’actine entre les épais filaments de myosine. Le cytoplasme de chaque cellule musculaire possède de multiples myofibrilles composées de sections répétées de sarcomères. La structure est très efficace pour les contractions musculaires soudaines, les contractions rapides et répétitives ainsi que les contractions énergiques quand et où cela est nécessaire.

L’ensemble du processus par lequel les muscles fonctionnent est en grande partie le même pour tous les types de muscles. Des minuscules muscles qui se trouvent dans la paroi des artères aux gros muscles fessiers, le glissement de ces minuscules filaments garantit que les muscles non seulement déplacent des parties du corps, mais provoquent également un rétrécissement des cavités et poussent des substances le long des voies comme l’intestin.

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Mécanisme de contraction des muscles squelettiques

Le signal de la contraction du muscle squelettique provient des nerfs qui innervent le muscle. Pour commencer le processus de contraction des muscles squelettiques, les terminaisons nerveuses libèrent un neurotransmetteur chimique appelé acétylcholine. Les récepteurs de l’acétylcholine présents à la surface des cellules musculaires squelettiques se lient à ce neurotransmetteur et initient le processus de contraction musculaire.

Cette étape de conversion d’un signal neuronal en une réponse de contraction musculaire est appelée couplage excitation-contraction. Une fois que l’acétylcholine se lie au récepteur à la surface de la cellule musculaire, une cascade d’événements se produit qui provoque l’inondation du cytoplasme avec des ions calcium. Dans une cellule musculaire au repos, ce calcium est stocké dans un organite appelé réticulum sarcoplasmique.

Une fois que les ions calcium sont libérés dans le cytoplasme, ils se lient au filament d’actine. La liaison du calcium au filament d’actine entraîne un changement de conformation qui permet à la myosine de se fixer à l’actine et de la tirer. Cela provoque le glissement du filament d’actine entre les filaments de myosine. La myosine utilise l’énergie de la dégradation de l’ATP pour alimenter ce mouvement de millions de filaments simultanément.

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La liaison répétée de la myosine aux ions calcium et à l’ATP provoque le raccourcissement du sarcomère et la contraction de la cellule musculaire. Une fois que le calcium dans le cytoplasme est séquestré dans le réticulum sarcoplasmique, la myosine libère de l’actine et le muscle se détend. Les mouvements complexes que certaines parties du corps sont capables de faire sont le résultat des articulations et des divers muscles qui travaillent ensemble ou les uns contre les autres.

Mécanisme de contraction des muscles lisses

Tout comme les muscles squelettiques, les muscles lisses se contractent également par glissement de filaments d’actine entre les couches de filaments de myosine. Cependant, contrairement au muscle squelettique, le calcium cytoplasmique active la myosine par phosphorylation plutôt qu’en liant les filaments d’actine. Ces muscles ne sont pas sous contrôle volontaire bien qu’il puisse être indirectement stimulé par divers facteurs.

.Les muscles sont stimulés par des neurotransmetteurs sécrétés par l’extrémité d’un nerf. Cela se produit lorsqu’une impulsion électrique traverse un nerf. Cependant, la contraction des muscles lisses peut également être déclenchée par d’autres facteurs tels que les hormones, l’étirement des tissus, les modifications locales de l’environnement chimique et l’activité électrique spontanée des cellules musculaires lisses.

Mécanisme de la contraction musculaire cardiaque

Les muscles cardiaques sont stimulés pour se contracter par des signaux électriques générés dans le nœud sino-auriculaire du cœur. Lorsque l’impulsion électrique du nœud sino-auriculaire atteint la membrane des myocytes cardiaques, ils se dépolarisent. Cela conduit à un afflux de calcium extracellulaire dans les myocytes cardiaques. L’afflux de calcium extracellulaire dans le myocyte cardiaque stimule la libération de calcium du réticulum sarcoplasmique.

Le processus du pic de calcium dans les myocytes cardiaques est appelé libération de calcium induite par le calcium. Une fois que la concentration de calcium dans le cytoplasme du myocyte cardiaque augmente, la contraction du sarcomère se produit d’une manière similaire à celle du muscle squelettique. Une autre caractéristique inhabituelle est le système de conduction dans le cœur qui retarde une impulsion pour s’assurer que les oreillettes se contractent, puis les ventricules se contractent peu de temps après.

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Cette contraction et cette relaxation se produisent de manière rythmique tout au long de la vie pour garantir que le cœur continue de pomper le sang. Il est essentiel de faire circuler l’oxygène et les nutriments qui soutiennent la vie. Les muscles cardiaques sont donc parmi les muscles les plus sollicités du corps car ses contractions répétées et sa courte durée de relaxation ne s’arrêtent jamais.

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