role-du-muscle-strie-squelettique-dans-la-conversion-de-l-energie-cours-2
I. Les manifestations mécaniques de l’activité musculaire
1. Dispositif expérimental d’enregistrement de la contraction musculaire
Le document 1 illustre le montage utilisé pour l’étude myographique du muscle gastrocnémien de grenouille.
Le principe d’enregistrement de la contraction musculaire repose sur l’excitation électrique unique du muscle.
2. Analyse des myogrammes
a. Effet de l’intensité de stimulation sur la réponse musculaire
Document 3 indique que les deux premières excitations sont inefficaces, car le seuil d’excitation n’est pas atteint.
À partir de la troisième excitation (seuil d’excitabilité), l’amplitude de la réponse augmente progressivement grâce au recrutement accru de fibres musculaires.
Lorsque l’intensité atteint une valeur maximale, l’amplitude des secousses musculaires devient constante, impliquant que toutes les fibres se contractent.
b. Réponse musculaire à deux excitations efficaces de même intensité
Document 4 illustre l’effet de sommation :
La figure A montre deux secousses isolées de même amplitude, lorsque les stimulations sont éloignées.
La figure B présente une fusion partielle des secousses lorsque la deuxième stimulation se produit pendant la phase de relâchement, entraînant une augmentation de l’amplitude.
La figure C montre une fusion complète lors de stimulations très rapprochées, apparaissant comme une seule secousse d’amplitude plus élevée.
c. Réponse musculaire à une série d’excitations efficaces successives et de même intensité
Document 5 traite du tétanos imparfait (sommation partielle) et parfait (sommation totale) :
Figure A : Fréquence faible provoquant des secousses avec fusion incomplète (tétanos imparfait).
Figure B : Fréquence élevée entraînant une fusion complète (tétanos parfait).
d. La fatigue musculaire
Document 6 analyse la fatigue :
La figure A montre une diminution progressive de l’amplitude des secousses musculaires avec une augmentation de la durée de relâchement.
La figure B illustre la diminution de l'amplitude jusqu'à immobilité complète, indiquant une fatigue progressive du muscle.
II. Les phénomènes thermiques et métaboliques accompagnant la contraction
1. Les phénomènes thermiques accompagnant la contraction musculaire
Document 7 note qu’une contraction musculaire dégèle de la chaleur en deux temps :
Une chaleur initiale, dégagée rapidement.
Une chaleur retardée, se dégageant lentement.
La présence d'anaérobie prouve que la chaleur retardée provient de la respiration cellulaire, tandis que la chaleur initiale résulte de la fermentation lactique.
2. Phénomènes chimiques accompagnant la contraction musculaire
Document 8 explique que lors de l'activité, le muscle :
Bénéficie d’une augmentation du débit sanguin pour intensifier les échanges.
Utilise plus de glucose et d’O2, produisant davantage de CO2.
Ne consomme pas les protides et lipides, s'optant exclusivement pour le glucose.
III. Structure et ultra-structure du muscle strié squelettique
1. Quelques observations du tissu musculaire
Document 9 montre que le muscle est constitué de milliers de fibres musculaires, allongées et plurinucléées, regroupées en faisceaux.
Le sarcoplasme contient :
Myofibrilles, qui ont une alternance de bandes claires et sombres.
Réticulum sarcoplasmique pour le stockage de Ca2+.
Glycogène, myoglobine et mitochondries.
2. Ultra-structure de la fibre musculaire
a. Le sarcomère : unité structurale et fonctionnelle de la myofibrille
Document 10 révèle que le sarcomère est la plus petite unité contractile.
Les myofibrilles présentent une alternance de bandes claires (I) et sombres (A), composées de myofilaments d’actine et de myosine.
Les bande H contient exclusivement des filaments de myosine.
b. Structure moléculaire des filaments d’actine et de myosine
Document 11 : Les filaments d’actine sont formés par la polymérisation de molécules d’actine globulaire, associés à des protéines comme la tropomyosine et la troponine.
Document 12 : Les filaments de myosine, dotés de têtes fixant l’ATP et l’actine, possèdent aussi une capacité de rotation.
IV. Mécanisme de la contraction musculaire
1. Le sarcomère : la plus petite unité contractile de la fibre musculaire
Document 14 indique que la contraction entraîne :
Raccourcissement des sarcomères.
Réduction de la longueur des bandes claires et de la bande H.
La longueur des bandes sombres reste constante.
2. Étapes de glissement des myofilaments
Document 15 explique les étapes :
Attachement des têtes de myosine à l’actine.
Pivotement des têtes, entraînant un glissement des filaments d’actine.
Détachement des têtes après fixation d’ATP.
3. Les besoins de la contraction musculaire
Document 16 montre que la contraction nécessite de l’ATP et des ions Ca2+.
En absences de ces éléments, la contraction s’arrête.
4. Mécanisme moléculaire de la contraction musculaire
Document 18 : le processus inclut :
Arrivée de l’influx nerveux, libération de Ca2+, déplacement de tropomyosine, formation de complexes actomyosine, glissement des filaments, retour à l’état initial.
V. Régénération de l’ATP nécessaire à la contraction musculaire
1. Mise en évidence d’un renouvellement d’ATP
Document 19 illustre que les réserves d’ATP dans les cellules musculaires sont faibles et que le muscle utilise plus d’énergie que ce qu’il stocke, soulignant l’importance du renouvellement.
2. Les différentes voies de régénération d’ATP dans les cellules musculaires
Document 20 présente trois voies de régénération d’ATP :
Anaérobie alactique (phosphocréatine)
Anaérobie lactique (fermentation lactique)
Aérobie (respiration cellulaire).
3. Relation entre type de métabolisme énergétique et intensité/durée de l’effort
Les courtes distances utilisent les voies anaérobies rapidement, tandis que pour les longues distances, la voie aérobie est essentielle.
4. Types de fibres musculaires
Deux types de fibres existent :
Fibres « lentes » (type I) : utilisées pour l'endurance, riches en myoglobine.
Fibres « rapides » (type II) : utilisées pour les efforts intenses, sensibles à la fatigue.