MUSCLE
SQUELETTIQUE :
I –
INTRODUCTION :
1-1 : DIFFERENT TYPES DE TISSUS ET DE CELLULES :
Toutes les de l’organisme proviennent d’une seule cellule : l’ovule fécondé qui se divise par mitose. La mitose donnera l’être humain composé de 10000 milliards de cellules. La différenciation cellulaire permet la spécialisation des cellules. Elle est basée sur la régulation de la synthèse de protéines. Toutes les cellules, même l’ADN, sont composées de gênes actifs et inactifs. La différenciation se fait grâce à la synthèse de protéines spécifiques, grâce à des gênes actifs (transcription sélective des gênes).
Il y a quatre grands types cellulaires :
· Les cellules musculaires : elles sont spécialisées dans la production de forces mécaniques à l’origine du mouvement.
· Les cellules nerveuses : elles sont spécialisées dans la production et la conduction des influx nerveux qui permettent la sécrétion par les cellules glandulaires ou la contraction musculaire.
· Les cellules épithéliales : elles recouvrent toute la surface du corps, les organes creux, les cavités et les glandes.
· Les cellules conjonctives : elles servent à lier et à maintenir les différentes cellules de l’organisme.
Les cellules différenciées vont se lier ensemble pour former des tissus (ensemble de cellules ayant la même fonction). Les tissus se combinent ensemble pour former les organes, qui se lissent pour former des systèmes (10 grands systèmes dans tout l’organisme).
1-2 : TISSUS MUSCULAIRES :
1-2-1 : Différents types de tissus
musculaires :
A : Tissus musculaires striés
Il présente une alternance de bandes sombres et claires. Il en existe deux types :
· Le tissu musculaire strié squelettique : il est inséré sur le squelette. Les muscles s’insèrent sur les os. Il est volontaire. Il intervient dans la posture et le mouvement.
· Le tissu musculaire strié cardiaque : il constitue la majeure partie du cœur et est involontaire. Le muscle cardiaque se contracte de lui-même. Il a un rythme intrinsèque. Il reçoit des influences nerveuses végétatives (diminution du rythme cardiaque) et parasympathiques (augmentation du rythme cardiaque).
B : Tissus musculaires lisses
Il est homogène. Il se trouve dans la paroi de nombreux organes (intestin, utérus, vaisseaux, …). Ce sont des organes dont le diamètre peut se modifier (vaisseaux : vasoconstriction, contraction du muscle lisse, diminution du diamètre ; vasodilatation, élongation du muscle lisse, augmentation du diamètre).
1-2-2 : Fonctions :
La première fonction est de maintenir la posture (position du corps). Ils régulent également le volume des organes. Ils permettent les mouvements de tous les types de muscles. Ils participent à la thermogenèse (production de chaleur lors de la contraction musculaire).
1-2-3 : Propriétés :
Les tissus sont excitables. En effet c’est la caractéristique des cellules musculaires qui réagissent à des stimuli par la production de potentiel d’action. Ils sont contractiles, ce qui correspond au pouvoir des cellules musculaires de se raccourcir sous l’effet d’un potentiel d’action. Ils sont extensibles, ils ont donc la capacité de s’étirer. Ils sont également élastiques. Ainsi ils peuvent reprendre leur longueur initiale après une contraction ou un étirement.
II - STRUCTURE DU MUSCLE STRIE
SQUELETTIQUE :
2-1 : STRUCTURE GENERALE :
Il est formé par plusieurs milliers de fibres musculaires. Les fibres (cellules) musculaires sont entourées par un tissu conjonctif, l’endomysium. Les fibres musculaires sont organisées en faisceaux (de 10 jusqu’à 150 fibres). Le faisceau est entouré par un tissu conjonctif, le périmysium. Le muscle est composé de plusieurs faisceaux, entouré d’un tissu conjonctif, l’épimysium ou l’aponévrose.
Toutes les enveloppes conjonctives se rejoignent à l’extrémité du muscle pour former les tendons, encrés sur la membrane externe de l’os, le périoste. Tous ces tissus ont pour fonction de transmettre une force de contraction aux fibres. Le muscle est composé de 75% d’eau, de 20% de protéines et de 5% d’éléments divers. Les protéines contractiles représentent 95% des protéines musculaires.
2-2 : STRUCTURES DES FIBRES MUSCULAIRES :
Les fibres musculaires sont des cellules géantes en forme tubulaire et pluri-nucléées (plusieurs noyaux). La longueur est en moyenne de 3cm (de 100μm à 35cm). Le diamètre de 10μm à 60μm. La cellule est délimitée par une membrane plasmique (sarcolème) doublée par la lame basale. Entre les deux, il y a des cellules particulières, les cellules satellites, qui sont indifférenciées (souches) ou au repos (pas de division cellulaire, cycle cellulaire bloqué). Dans certaines circonstances, elles peuvent reprendre leur cycle.
Le sarcolème et les tubules transverses sont excitables. Ils sont capables de transmettre un potentiel d’action. A l’intérieur du cytoplasme musculaire ou sarcoplasme, on trouve les éléments contractiles, les myofibrilles (qui mesurent 1μm de diamètre en moyenne). Une fibre est composée de :
· Centaines à des milliers de myofibrilles. Les myofibrilles occupent près de 80% du volume de la fibre.
· Plusieurs noyaux en fonction du volume de la fibre. Ils sont situés à la périphérie, près du sarcolème.
· Grand nombre de mitochondrie dans toute la cellule, situées en rangés.
La myoglobine est une protéine spécifique de la cellule musculaire squelettique, proche de l’hémoglobine sanguine. Elle permet le transport de l’oxygène de la périphérie vers le centre de la cellule. Le réticulum sarcoplasmique est un réseau situé sous le sarcolème qui entoure chaque myofibrille. Il représente 10% du volume de la fibre. Il présente des citernes terminales à intervalles réguliers (chaque tubule T). Un tubule T et deux citernes forment une triade. C’est au niveau des triades que se fait la transmission du message nerveux. Le réticulum sarcoplasmique est une réserve intracellulaire de calcium, indispensable à la contraction musculaire.
2-3 : STRUCTURE DES
MYOFIBRILES :
2-3-1 : Avec un
microscope optique :
Au niveau de la cellule musculaire, on observe une striation transversale qui est présentée par une myofibrille due à l’alternance des bandes sombres (ou du disque anisotrope), qui ont en leur milieu une bande claire, la bande H. Elle est séparée en son milieu par la ligne M (ou strie M). Les bandes claires (ou disque isotrope) possèdent en leur milieu une bande foncée, la strie Z. La distance entre les deux stries Z s’appelle un sarcomère. C’est une unité contractile de la fibre.
2-3-2 : Avec un
microscope électronique :
Il y a un enchaînement de 2 types de filaments :
· Les filaments fins d’actine.
· Les filaments épais de myosine.
· L’actine et la myosine sont deux protéines contractiles.
Les deux filaments sont juxtaposés de sorte qu’au niveau des bandes I, il n’y ait que les filaments d’actine. Au niveau des bandes A, il y a des filaments épais sur toute la longueur.
2-4 : COMPOSITION MOLECULAIRE DES MYOFIBRILES :
2-4-1 : PROTEINES
MAJEURES :
A : Filaments
épais :
L’actine et la myosine représentent 84% des protéines, la tropomyosine 5% et la troponine, qui régule la contraction, 3%. Une myofibrille est composée de 3000 filaments d’actine et de 1500 filaments de myosine.
Un filament épais est formé de l’assemblage de 300 molécules de myosine disposées parallèlement les unes aux autres. Un filament épais mesure 1μm de long pour 15nm de diamètre. Une molécule de myosine est une grosse protéine composée de deux parties : la tête et la queue. Il y a six chaînes polypeptidiques : deux chaînes lourdes et quatre chaînes légères. Les deux chaînes lourdes (MHC) ont un poids moléculaire important.
La molécule de myosine est composée de 1800 acides aminés. La plus grande partie de la structure est hélicoïdale (queue de la myosine). Elle est responsable de l’assemblage des filaments de myosine en filaments épais. Une partie de la molécule va se replier sur elle-même pour avoir une structure globulaire bilobée.
La tête de la molécule de myosine correspond au site de fixation de l’actine.
Les têtes de myosine sont mobiles. Elles sont composées de quatre chaînes légères (MLC) qui sont étroitement liées aux chaînes lourdes au niveau des têtes.
300 molécules de myosine sont assemblées de sorte que les queues se regroupent et que les têtes sont dirigées vers les extrémités la plus proche.
A : Filaments
fins :
Les filaments fins sont composés d’actine, de tropomyosine et de troponine. Ils ont un faible diamètre (5 à 8 μm). L’actine est une protéine globulaire (ronde et composée d’acide gras, c’est à dire 375 acides aminés). Chaque molécule d’acide gras s’associe en chaîne. Deux chaînes s’enroulent en une chaîne hélicoïdale. L’assemblage d’acide gras s’appelle l’actine filament (Af). Chaque acide gras possède un site de fixation pour une tête de myosine.
La tropomyosine est une molécule allongée formée de deux chaînes, enroulées en hélice. Cette molécule est située le long de la molécule d’actine filament, dans la gouttière entre les deux molécules d’actine filament. Elle s’étend sur sept molécules d’actine filament.
La troponine est fixée à une extrémité de la tropomyosine. Elle est formée de trois sous unités :
· Les sous unités T : TnT, liées à la tropomyosine.
· Les sous unités C : TnC, sur lesquelles le calcium peut se fixer.
· Les sous unités I : TnI, ce sont des sous unités inhibitrices. Elles stabilisent le complexe dans une situation qui inhibe l’interaction actine-myosine.
2-4-2 : Autres
protéines :
A : Titine ou
connectine :
La titine est une très grosse protéine qui représente un long filament qui s’étend de la strie Z à la ligne M (1/2 sarcomère). Il s’agit d’une protéine extensible. Elle permet une augmentation de la longueur du sarcomère. Elle fait en sorte que les filaments épais restent au milieu du sarcomère qu’elle que soit sa longueur.
B : Desmine :
Elle est localisée au niveau des stries Z et permet la connexion des stries Z adjacentes. Elle est liée au sarcolème.
Au niveau des stries Z, l’actine permet de maintenir les filaments fins. Au niveau des stries M, la myosine sert d’encrage à la titine.