L'essentiel
- Un muscle squelettique est formé de faisceaux de fibres musculaires, cellules géantes plurinucléées remplies de myofibrilles.
- Chaque myofibrille est une succession de sarcomères, unités contractiles délimitées par deux stries Z.
- Le sarcomère comprend des filaments fins d'actine, ancrés sur les stries Z, et des filaments épais de myosine au centre.
- Lors de la contraction, la bande A reste constante tandis que les bandes I et la zone H raccourcissent : les filaments glissent sans changer de longueur.
- Les têtes de myosine se fixent sur l'actine, pivotent, puis se détachent grâce à la fixation d'un ATP, dont l'hydrolyse les réarme.
- Les ions Ca²⁺, libérés par le réticulum sarcoplasmique après un potentiel d'action musculaire, démasquent les sites de fixation de la myosine sur l'actine.
- Le relâchement exige le repompage actif du Ca²⁺ dans le réticulum ; sans ATP, les ponts restent figés (rigidité cadavérique).
- La réserve d'ATP du muscle est très faible : l'ATP est un intermédiaire régénéré en permanence à partir d'ADP et de Pi.
- La phosphocréatine régénère l'ATP immédiatement et sans dioxygène, pendant quelques secondes d'effort intense.
- La glycolyse, dans le cytoplasme, transforme un glucose en deux pyruvates et produit 2 ATP et 2 RH₂.
- En présence de O₂, le pyruvate est oxydé dans la matrice mitochondriale (cycle de Krebs : CO₂ et RH₂), puis les RH₂ sont réoxydés par la chaîne respiratoire de la membrane interne, qui réduit O₂ en H₂O et produit l'essentiel de l'ATP.
- La respiration produit environ 36 ATP par glucose (rendement d'environ 38 %) ; une fermentation n'en produit que 2 (environ 2 %).
- En manque de O₂, la fermentation lactique réduit le pyruvate en lactate pour réoxyder les RH₂ ; chez les levures, la fermentation alcoolique produit éthanol et CO₂.
- Les fibres de type I sont lentes, oxydatives et résistantes à la fatigue ; les fibres de type II sont rapides, glycolytiques et fatigables.
- À l'effort, le débit cardiaque (FC × VES) et le débit ventilatoire augmentent, et le sang est redistribué vers les muscles actifs.
- L'entraînement en endurance augmente mitochondries, capillaires, myoglobine et VO₂max ; l'entraînement en force augmente le diamètre des fibres.
Formules et définitions à connaître
| Grandeur ou réaction | Formule | Unité ou remarque |
|---|---|---|
| Hydrolyse de l'ATP | ATP + H₂O → ADP + Pi + énergie | environ 30,5 kJ·mol⁻¹ |
| Phosphocréatine | phosphocréatine + ADP → créatine + ATP | sans O₂, immédiat |
| Respiration | C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O | environ 36 ATP par glucose |
| Fermentation lactique | C₆H₁₂O₆ → 2 C₃H₆O₃ | 2 ATP par glucose |
| Fermentation alcoolique | C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ | 2 ATP par glucose |
| Rendement | énergie stockée dans l'ATP / énergie du glucose (2 860 kJ·mol⁻¹) | en % |
| Sarcomère | S = A + I ; actine = (S - H) / 2 | longueurs en µm |
| Débit cardiaque | D = FC × VES | L·min⁻¹ |
| Débit ventilatoire | fréquence respiratoire × volume courant | L·min⁻¹ |
Pièges à éviter
- Dire que les filaments raccourcissent : ils glissent, seul leur chevauchement change.
- Attribuer l'énergie de la contraction au calcium : le Ca²⁺ est le signal, l'ATP la source d'énergie.
- Placer le cycle de Krebs dans le cytoplasme ou croire qu'il consomme le dioxygène : il se déroule dans la matrice, seule la chaîne respiratoire consomme O₂.
- Confondre glycolyse (commune aux deux métabolismes) et fermentation (réoxydation des RH₂ par le pyruvate).
- Penser que les mitochondries isolées utilisent le glucose : leur substrat est le pyruvate.
- Présenter l'ATP comme une réserve d'énergie : il est régénéré aussi vite qu'il est consommé.
Je me teste
1. Qu'est-ce qu'un sarcomère ? → La portion de myofibrille comprise entre deux stries Z, unité contractile du muscle.
2. Quelle bande garde sa longueur lors de la contraction ? → La bande sombre A.
3. Quel ion déclenche la contraction ? → Le calcium Ca²⁺, libéré par le réticulum sarcoplasmique.
4. Pourquoi un muscle sans ATP est-il rigide ? → Les têtes de myosine ne peuvent plus se détacher de l'actine.
5. Où se déroule la glycolyse ? → Dans le cytoplasme.
6. Où se trouve la chaîne respiratoire ? → Dans la membrane interne de la mitochondrie, repliée en crêtes.
7. Combien d'ATP par glucose pour la fermentation lactique ? → 2 ATP.
8. Quelle voie régénère l'ATP dans les premières secondes d'un sprint ? → La phosphocréatine.
9. Comment calcule-t-on le débit cardiaque ? → Fréquence cardiaque multipliée par le volume d'éjection systolique.
10. Quel effet a l'entraînement en endurance sur les fibres ? → Plus de mitochondries, de capillaires et de myoglobine.