Objectifs

• Décrire l’organisation d’un muscle strié squelettique, du muscle entier au sarcomère.
• Expliquer la contraction par le glissement des filaments d’actine et de myosine.
• Préciser le rôle du message nerveux, des ions calcium \(\ce{Ca^{2+}}\) et de l’ATP.
• Distinguer les types de fibres musculaires et les voies de régénération de l’ATP.

1. L’organisation du muscle strié squelettique

Le muscle squelettique (biceps, mollet…) est attaché aux os par des tendons. Quand on l’observe de plus en plus près :

flowchart LR
A[Muscle] --> B[Faisceaux]
B --> C[Fibres musculaires]
C --> D[Myofibrilles]
D --> E[Sarcomeres]
E --> F[Actine et myosine]

• La fibre musculaire est une cellule géante, très allongée (elle peut mesurer plusieurs centimètres), qui contient de nombreux noyaux : c’est une cellule plurinucléée. Son cytoplasme est rempli de myofibrilles et entouré d’une membrane, le sarcolemme. Elle contient aussi un réseau de membranes qui stocke le calcium : le réticulum sarcoplasmique.
• Chaque myofibrille est une succession de petites unités identiques, les sarcomères, limités par deux stries Z. C’est leur alternance de bandes sombres et claires qui donne au muscle son aspect strié au microscope.
• Dans un sarcomère, on trouve des filaments fins d’actine, accrochés aux stries Z, et des filaments épais de myosine, au centre, qui portent des « têtes ».

• Bande A (sombre) : longueur des filaments de myosine.
• Bande I (claire) : zone où il n’y a que de l’actine, de part et d’autre d’une strie Z.
• Zone H : partie centrale de la bande A où il n’y a que de la myosine.

Légende ce schéma d’un sarcomère : place chaque nom sur la bonne partie.

2. La contraction : le glissement des filaments

Lors d’une contraction, les filaments ne raccourcissent pas : les filaments d’actine glissent entre les filaments de myosine vers le centre du sarcomère. Les stries Z se rapprochent, le sarcomère raccourcit, et comme des milliers de sarcomères sont alignés, toute la fibre raccourcit.

Le cycle des têtes de myosine

Chaque tête de myosine répète un cycle qui utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP :

\[ \ce{ATP + H2O -> ADP + P_i} + \text{énergie} \]

flowchart LR
A[Tete chargee fixe l actine] --> B[Pivotement qui tire l actine]
B --> C[ATP fixe et tete detachee]
C --> D[Hydrolyse ATP et tete rechargee]
D --> A

3. Du message nerveux au glissement : le rôle du calcium

4. L’énergie et les types de fibres

La fibre ne contient qu’une petite réserve d’ATP. Elle le régénère en permanence par trois voies :

• la phosphocréatine : très rapide, mais épuisée en quelques secondes ;
• la fermentation lactique (sans dioxygène) : rapide, peu rentable, produit de l’acide lactique ;
• la respiration cellulaire dans les mitochondries (avec dioxygène) : plus lente à démarrer, mais très rentable et durable.

On distingue deux grands types de fibres :

Chaque muscle contient un mélange des deux types ; la proportion dépend de l’individu et de l’entraînement.

5. Exemples résolus

Exemple 1 : mesures sur un sarcomère

Au repos, un sarcomère mesure \(2{,}4\ \mu\text{m}\). La bande A mesure \(1{,}6\ \mu\text{m}\) et chaque filament d’actine \(1{,}0\ \mu\text{m}\) depuis la strie Z. Après contraction, le sarcomère mesure \(2{,}0\ \mu\text{m}\). Calcule la bande I et la zone H avant et après.

Exemple 2 : interpréter une expérience

On place des fibres musculaires isolées dans trois solutions : (a) ATP seul, sans calcium ; (b) calcium seul, sans ATP ; (c) ATP et calcium. Seules les fibres de la solution (c) se contractent puis se relâchent normalement. Interprète. Cherche d’abord !

6. Erreurs fréquentes

Récapitulatif

• Muscle → faisceaux → fibres (cellules plurinucléées) → myofibrilles → sarcomères.
• Contraction = glissement de l’actine entre la myosine ; la bande A est constante, la bande I et la zone H diminuent.
• Le message nerveux libère l’acétylcholine, puis le \(\ce{Ca^{2+}}\) du réticulum, qui permet l’accrochage actine-myosine.
• L’ATP fournit l’énergie du pivotement et permet le détachement des têtes.
• Fibres lentes (endurance, respiration) et rapides (puissance, fermentation et phosphocréatine).