Mouvement 08

De biorousso
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Dans la vie de tous les jours, il est important de noter que le mouvement est omniprésent. En effet, l'Homme fait des tas de choses par jour, ce qui implique qu'il est nécessaire pour lui et pour les animaux d'avoir de l'énergie afin de se déplacer. Cela signifie également que notre corps est une structure très complexe qui nous permet de faire remuer nos membres, ainsi que les différentes parties de notre corps telles que les organes, volontairement ou involontairement, grâce aux muscles. Nous traiterons sur ce site les différents muscles qui existent, le fonctionnement du muscle ainsi que quelques maladies liées aux muscles.

Qu'est-ce qu'un muscle ?

Un muscle est une structure organique qui assure les mouvements. Le tissu musculaire est formé de cellules allongées et de fibres musculaires qui peuvent se contracter suite à une stimulation ou à un influx nerveux. Le cytoplasme des cellules musculaires comporte une grande quantité de microfilaments d'actinie et de myosine. L'actinie et la myosine sont des protéines contractiles.

Il est logiquement normal que chez les Animaux, ce type de tissu est le tissu le plus répandu, vu l'importance du mouvement notamment pour leurs propres survies. De même, dans le cas des animaux actifs, la contraction des muscles représente la plus grande partie du travail cellulaire consommateur d'énergie.

Il existe deux types de muscle: les muscles lisses et les muscles striés.

Quelles sont les caractéristiques des muscles lisses?

Ces muscles se trouvent sur le tube digestif afin de faciliter l'absorption des aliments ou encore, au niveau de la paroi des artères pour réguler la pression artérielle. Ils se trouvent également dans les vessies, les artères, et dans d'autres organes internes. Les cellules des muscles lisses se contractent plus lentement que celles des muscles squelettiques, et leur contraction dure plus longtemps. Ce type de muscle est associé aux activités corporelles involontaires telles que le péristaltisme du tube digestif (contractions musculaires qui permettent le cheminement du contenu d'un organe creux à l'intérieur de cet organe), et la constriction des artères (afin de conduire le sang du cœur aux tissus de l'organisme).

Quelles sont les caractéristiques des muscles striés?

Le muscle cardiaque/myocarde

Comme son nom l'indique, ce muscle forme le cœur. Il se contracte, de manière constante, afin de faire circuler le sang sans l'intervention de l'innervation. L'innervation est liée système nerveux qui peut agir sur la fréquence cardiaque. Par exemple, lors d'un effort afin d'apporter une plus grande quantité d'oxygène aux muscles. Ce type de muscle est également involontaire.

Muscles squelettiques

Les muscles squelettiques sont enveloppés par un tissu conjonctif (son rôle est, principalement, de soutien, de remplissage, de lien,...) et à leurs extrémités, ils forment des tendons (c'est la structure avec laquelle un muscle s'insère sur un os). Un muscle squelettique consiste en un faisceau de longues fibres (jusqu'à plusieurs dizaines de centimètres) disposées dans le sens de la longueur. Chacune de ces fibres est une cellule unique ayant de nombreux noyaux, et résultant donc de la fusion d'un grand nombre de cellules embryonnaires. Chaque fibre est un assemblage de myofibrilles, disposées également dans le sens de la longueur. Les myofibrilles sont elles-mêmes une structure résultant d'un assemblage de microfilaments, que l'on appelle les myofilaments. Les myofilaments peuvent être répartis en deux catégories:

  • les myofilaments minces: composé de deux brins d'actine (une protéine) et d'un brin d'une protéine, la tropomyosine.
  • les myofilaments épais: composés d'ensembles décalés de molécules de myosine.

[c.f: Comment un signal nerveux peut engendrer une contraction musculaire ?]

Que sont les muscles volontaires (=système nerveux somatique)?

Le système nerveux somatique est la partie du système nerveux responsable des mouvements. Cette partie du système nerveux infule sur les muscles squelettiques (striés).

Les muscles volontaires sont ceux qui se contractent en fonction de la volonté de la personne, contrairement aux muscles dit involontaires qui fonctionne sans que la volonté ait un quelconque contrôle sur leur fonctionnement.
Ils s'agit à présent de définir plus spécifiquement ce que le dit être un mouvement volontaire. Il y a des mouvements, des actions, dont nous avons tellement pris l'habitude que nous ne nous en rendons plus compte. Faire certains mouvements ou fournir une contraction continue (comme lorsqu'on se tient debout par exemple) à été intégré par le cerveau, au point que l'individu ne s'en rend pas vraiment compte. Il le fait sans avoir à fournir de la concentration pour accomplir ces actions.

Ces muscles, sont responsables des mouvements que nous faisons. Le corps humain étant construit avec une "base solide" qui est le squelette, les muscles volontaires ont alors la charge de mettre la structure osseuse en mouvement, notamment aux articulations. Les mouvements d'articulations sont dit d'extension lorsque l'on ouvre l'articulation, ou de flexion lorsqu'on la referme. Pour comprendre ceci plus facilement, prenons comme exemple l'articulation du coude [Annexe 1].

Pour mettre cette articulation en mouvement nous utilisons trois muscles que nous pouvons répartir en deux catégories de muscles:

  • Les fléchisseurs; le biceps et le bracialis.
  • Les extenseurs; le triceps et le anconeus.

Ensemble ces muscles sont dit fléchisseurs de l'articulation du coude. De plus ils doivent fonctionner de manière à être ensemble, on les appelle synergistes.
À noter: Les muscles du fait qu'ils se contractent ne peuvent que tirer sur l'articulation, ils sont incapables de pousser.

Que sont les muscles involontaire (=système nerveux autonome)?

Un muscle involontaire est un muscle qui agit sans avoir recours à la volonté de la personne, soit, en termes plus poussés, ce sont les muscles qui sont géré par le système nerveux autonome.

Le système nerveux autonome est la partie du système nerveux responsable des fonctions automatiques telles que la digestion, la sudation, excrétion, respiratoire, digestive et cardiovasculaire. L'encéphale ne peut pas reproduire ou stopper l'action de cette partie du système nerveux, mais il reçoit continuellement un rapport des activités par rétroaction.

Comment un signal nerveux peut engendrer une contraction musculaire ?

Nous avons vu que l'influx nerveux est envoyé du récepteur sensoriel au système nerveux central, et du système nerveux central jusqu'aux cellules effectrices, tout cela grâce aux liaisons synaptiques interneuronales. Mais qu'en est-t-il de la liaison entre un neurone moteur et une cellule effectrice?

Il y a quatre phases différentes pour engendrer une contraction des fibres musculaires:

  • 1ère: L'excitation (ou simulation) causée par le message nerveux qui arrive sur la fibre musculaire,
  • 2ème: Le couplage excitation-contraction,
  • 3ème: La contraction,
  • 4ème: La relaxation (retour à l'état de repos de la cellule musculaire).

Quel type de neurone amène le signal vers les fibres musculaires?

Ce sont les motoneurones qui contrôlent les fibres musculaires à l'aide d'une impulsion nerveuse. En effet, à la suite d'une intégration au niveau du cerveau ou à un réflexe,les commandes motrices du système nerveux central (SNC: cerveau et moelle épinière) sont envoyé grâce aux jonctions interneuronales et motoneurone-cellule effectrice. C'est donc l'émission des commandes motrices sous forme d'influx nerveux à travers les motoneurones et jusqu'aux cellules effectrices qui vont ainsi induire un mouvement voulu ou réflexe.

Comment se fait l'excitation?

Un motoneurone contrôle une fibre musculaire. Lorsqu'un potentiel d'action arrive dans le bouton présynaptique, il va déclencher la libération d'acétylcholine qui va se fixer sur les récepteurs spécifiques au niveau du sarcolemme (=membrane sarcoplasmique). Si l'excitation est assez importante alors il y aura création d'un potentiel d'action musculaire (dépolarisation de la membrane musculaire).

Comment se fait le couplage excitation-contraction?

Lorsque l'influx nerveux atteint le bouton synaptique du dernier motoneurone, la dépolarisation à ce niveau provoque une ouverture de canaux tensiodépendants à calcium. Ces ions de calcium vont faire fusionner les vésicules et la membrane présynaptique, libérant en même temps les neurotransmetteurs ACh (l'acétylcholine) par exocytose dans la fente synaptique. Les neurotransmetteurs ACh déclenchent un PPSE, et se fixent par la suite sur les récepteurs postsynaptiques des canaux sodiques chimiodépendants (récepteurs nicotiniques cholinergiques). Après coup, lorsque le seuil d'excitation est atteint, les canaux sodiques tensiodépendants s'ouvrent, une grande quantité d'ions de sodium pénètrent dans la dendrite de la cellule postsynaptique et produit le potentiel d'action. Ce potentiel d'action est la cause de la libération des molécules de Ca2+, indispensable à la contraction musculaire.

Ce phénomène va permettre le passage du signal depuis le sarcolemme (membrane qui contient les myofibrilles) vers les myofibrilles (éléments qui constituent le tissu musculaire). Quand les fibres musculaires sont au repos, la concentration de calcium est basse. L'arrivée du potentiel d'action musculaire au niveau du sarcolemme, va se propager à travers les tubules T qui, par la suite, va transmettre le signal, à l'aide du couplage des protéines (actine et myosine) entre cette membrane et celle du réticulum sarcoplasmique. Ce couplage va créer un flux de calcium provenant du réticulum sarcoplasmique vers le cytoplasme des cellules des fibres musculaires.

Pour faire simple:
Pour commencer, il y a la libération des neurotransmetteurs (l'acétycholine), puis l'ouverture des canaux sodiques tensio-dépendants qui déclenche des potentiels d'actions (PPSE). Ces potentiels vont se propager dans les tubules T, qui les feront entrer à l'intérieur du muscle.
Pour finir il y a la libération de Ca2+ dans le réticulum sarcoplasmique qui va engendrer la contraction du muscle.

Comment se fait la contraction?

Il faut tout d'abord signaler que lorsque l'on parle de contraction, on parle également de flexion ainsi que d'extension. En effet la plupart de nos muscles possède des muscles voisins et parallèles qui doivent faire l'inverse, nous les appellons muscles antagonistes. Par exemple, pour la contraction du biceps, nous devons tenir compte de deux muscles antagonistes: le biceps brachii et le triceps brachii. Lorsque l'on monte l'avant bras, le biceps brachii se contracte alors qu'en même temps, le triceps brachii qui est un muscle qui doit fléchir pour permettre un tel mouvement!

Avant de se lancer dans une explication de ce qui se passe au niveau moléculaire, il est important de savoir quels sont les composants de la myofibrille.[Annexe 1]

  • La ligne Z: extrémité du sarcomère dans les muscles des vertébrés.
  • Un myofilament: microfilament qui entre dans la composition des myofibrilles, dans les muscles squelettique des vertébrés et de certains vertébrés.
  • Les myofilaments minces: type de myofilament composé de molécules d'actine.
  • Les myofilaments épais: type de myofilament composé de molécules de myosine.
  • Les stries sont des régions répartie en trois catégories:
    • A:large région correspondant à la longueur des filaments épais de myofibriles.
    • H:région qui ne contient que des filaments épais.
    • I:région située au bord du sarcomère et qui ne comprend que les myofilaments minces.
  • La myofibrille est l'unité dans laquelle tout ceci se trouve.
    La fibre musculaire squelettique ne peut se contracter que s'il y a une stimulation provoquée par un neurone moteur.

Quand la fibre musculaire est au repos, les sites de liaisons de l'actine sont inaccessibles Ils sont en effet recouvert d'un microfilament de tropomyosine, qui est une protéine régulatrice. Pour que la contraction soit possible les sites de liaison de l'actine doivent être accessibles, donc le microfilament de tropomyosine doit être retiré.
Ceci est possible lorsque les ions de calcium sont présents dans le milieux.[Annexe 3] Les Ca2+ se lient à ensemble de protéines régulatrices appelé le complexe de troponine. Cet ensemble détermine la position de la tropomyosine. Pour que le microfilament change de position, il faut que quatre ions Ca2+ se lient avec avec chaque complexe, ce qui va modifier la forme de l'ensemble des complexes et ainsi influer sur la position du microfilament de tropomyosine et de ce fait, exposer les sites de liaison de l'actine.
Maintenant que les sites de liaison sont exposé, la myosine peut s'y fixer.
Dès que la myosine se lie avec l'actine, la contraction musculaire s'opère. C'est en effet par cette action que les myofilaments minces et épais glissent les un sur les autres, la largeur des striles se trouve alors réduite ainsi que celle du sarcomère.[Annexe 2 et 4 pour voir la liaison] Lors d'une contraction complète, les stries disparaissent: *Celle entre les myofilaments minces: La contraction a rapproché les myofilaments minces au point qu'ils se chevauchent.
*Celle entre les myofilaments épais: La contraction a assez rapproché les myofilaments épais pour qu'ils entrent en contact avec les lignes Z.

Comment se fait la relaxation?

La relaxation de la fibre se produit lorsque la contraction se termine. Les fibres (la myosine et l'actine) retrouvent leur place d'origine et il y a l'apparition à nouveau de la strie H (cf. Campbell p.1160). Etant donné que durant la relaxation il n'y a plus l'arrivée du neurotransmetteur (l'acétylcholine), il n'y a plus de message vers la triade, donc plus de libération de Ca2+. Le réticulum sarcoplasmique pompe activement les Ca2+ qui ont été nécessaires pour la contraction afin que ces mêmes ions soient réutilisables pour une nouvelle contraction.

Quelles sont les déficiences liées au muscle?

Nous allons voir différents troubles liés au muscle:

Courbature (absence de l'oxygène au niveau cellulaire)

Une courbature est une contraction involontaire d'un ou plusieurs muscles appartenant à la même "famille", c'est-à-dire qui assure le même mouvement et elle est douloureuse. L'agent responsable de la douleur est l'acide lactique. Le muscle sécrète cet acide s'il n'est pas suffisamment approvisionné d'oxygène pour faire le mouvement demandé. On dit qu'il est en anoxie (en manque d'oxygène). La douleur apparait suite à l'accumulation de l'acide. Plus le muscle se contracte, il y va y avoir une grande quantité d'acide lactique et plus la douleur sera grande.

Pour remédier à une courbature, il suffit juste d'étendre le muscle en douceur et si la douleur persiste, il faut masser le muscle ou encore utiliser du froid.

Claquage

Un claquage est beaucoup plus grave qu'une crampe. Il est du à une déchirure d'un nombre plus ou moins important de fibres musculaires du à un effort d'intensité supérieure à ce que le muscle peut supporter. Les principaux symptômes sont la douleur intense et localisée et une sensation de déchirure.
Les conséquences sont une difficulté de mouvement et l'apparition d'un hématome (concentration de sang à l'intérieur du muscle).

Pour traiter un claquage, il n'y a pas de solution miracle...Il faut un repos d'une durée de 2 à 4 mois, tout dépend de la gravité du claquage. Sinon il faut appliquer de la glace, prendre des anti-inflammatoires, des antidouleurs,...
Ce sont souvent les sportifs qui ont un claquage. Ils peuvent reprendre l'entrainement progressivement quand la douleur a totalement disparu.

Myopathie

La myopathie la plus connue est la myopathie du Duchenne. Cette myopathie est une forme de dystrophie musculaire progressive généralisée (= une dégénérescence d'une partie du corps)et héréditaire. Elle est transmise par le chromosome X et débute pendant l'enfance de l'individu et d'évolution grave. Cette maladie atteint que les garçons et les femmes sont juste porteuses du chromosome malade. Le gène défectueux s'appelle le DMD de la dystrophine (c'est le plus long de notre génome). C'est le gène qui code la dystrophine (=protéine de la fibre musculaire). Cette protéine sert à la bonne tenue et à la bonne cohésion des fibres musculaires entre elles. Grâce à cette protéine la fibre musculaire ne se dégénère pas lors des forces exercées lors de la contraction.

Il a plusieurs diagnostiques possibles pour identifier cette myopathie:

  • une prise de sang,
  • biopsie musculaire,
  • biopsie trophoblaste (prélèvement du liquide amniotique chez une femme enceinte),
  • électrocardiogramme.

Ils existent plusieurs traitements mais le principal est palliatif, c'est-à-dire essayer de prévoir les rétractations, les traitements freinateurs (ralentir la progression de la pathologie), la rééducation, la chirurgie,etc.

Crise cardiaque

Le cœur est un muscle involontaire. Sa stimulation est provoquée par un pacemaker naturel (fabriquateur de rythme). Ce pacemaker envoie un signal électrique aux muscles du coeur ce qui va engendre la contraction du muscle.

La crise cardiaque est une anomalie du battement musculaire. Il existe deux sortes:
La première est due à un infarctus qui à pour cause un manque d'irrigation suite à une obstruction par une thrombose (formation d'au caillot).
La deuxième est du à une nécrose. C'est le résultat d'une absence d'oxygénation des cellules du myocarde qui va, par la suite, libérer des enzymes qui vont endommager les tissus les plus proches de la zone affectée.(Notons qu'un infarctus peut engendrer une nécrose.)

Les causes possibles d'un infarctus:

  • Un dépôt de cholestérol (qui affecte les parois internes des artères irriguant le cœur) ou un taux élevé
  • Une tension artérielle élevée
  • Un manque de mouvement
  • Le tabagisme
  • Le diabète
  • Le stress
  • Efforts excessifs

Quelles déficiences peuvent être causées par des lésions au niveau du système nerveux?

Nous allons allons voir 3 exemples:

Paralysie

La paralysie est une diminution partielle ou au voir même un abolition de la possibilité d'exécuter d'un mouvement. Elle peut avoir une différente sur le point de vue de sa cause, de son évolution ou de sa topographie (c'est le lieu où elle se trouve, si c'est dans le système nerveux central ou périphérique). Il y a différentes variétés de paralysie:

  • La monoplégie: paralysie concernant un petit groupe de muscles.
  • La diplégie: paralysie touchant les deux membres supérieurs ou inférieurs.
  • La quadriplégie(ou tétraplégie): paralysie touchant les quartes membres.
  • La paraplgie: si ça touche la partie inférieure du corps.
  • L'hémiplégie: si ça touche la partie droite ou gauche du corps.

Les causes d'un paralysie sont mutiples:

  • Virale (du à un virus),
  • Par un accident (traumatisme),
  • Par un accident vasculaire cérébral (lié aux vaisseaux),
  • Suite à une tueur maligne ou bénigne (sans conséquences graves),
  • Suite à une hémorragie ou une ischémie (c'est un arrêt de la circulation du sang au niveau du système nerveux central).

La maladie de Parkinson

C'est une maladie neurologique qui affecte le système nerveux central. Elle est responsable d'anomalies motrices. Elle est due à la dégénérescence des cellules nerveuses situées dans le cerveau (le locus niger). Les caractères qui la caractérisent sont des tremblements, des lenteurs de mouvements et des raideurs.

C'est une des maladies les plus mystérieuses pour l'Homme car ses causes sont encore assez mal connues aujourd'hui. On a pensé, tout d'abord, qu'elle est due a un choc émotif, un stress, une cause bactérienne ou virale, une cause immunologique (des anticorps s'attaquent aux tissus), l'hérédité,...Elles ont été toutes abandonnées. Néanmoins nous avons aujourd'hui la certitude que certaine substance dont divers polluant(les pesticides et les métaux lourds) peuvent favoriser cette maladie (une augmentation du risque de la maladie de Parkinson de près de 70%). La maladie débute habituellement entre 45 et 70 ans.

Une étude récente publiée par la Kingston University de Londres évoque le fait que les vins de France sont particulièrement dangereux et cela est du au fait de leur forte concentration en fer. Consommer un verre de vin rouge (environ 250 ml) par jour pourrait favoriser le développement de la maladie de Parkinson. De plus, cette étude a également révélé la présence de divers métaux lourds dans le vin (Zinc, manganèse, nickel, etc.) Ceci peut être du aux sprays utilisés (par exemple les pesticides) dans les vignes et les levures utilisées.

Epilepsie

L'épilepsie est une affection chronique (maladie qui dure longtemps) qui se caractérise par des crises convulsives qui sont le résultat de décharges électriques paroxystiques (quand la maladie a atteint le maximum d'intensité. C'est-à-dire qu'il y a une grande quantité de neurones qui sont "ultra" stimulés de manière simultanée. Il existe trois sortes d'épilepsie:

  • généralisée: les décharges électriques se produisent dans tout le cortex cérébral. C'est la plus répandue. Elle se caractérise par des crises convulsives et une perte de connaissance.
  • partielle: les décharges électriques se font dans une partie délimitée du cortex.
  • l'état de mal épileptique (partiel ou généralisé): suite de crises qui se succèdent rapidement et l'individu n'a pas le temps de récupérer entre chaque crise.

Les causes de l'épilepsie sont très variables, elle peut être due:

  • à une tumeur au cerveau
  • à un accident vasculaire (lié aux vaisseaux) cérébral ou une mal formation des vaisseaux
  • une intoxication,...

Références

Sites internet

Ouvrages

  • F. BEAR Mark, W.CONNORS Barry et A. PARADISO Michael, Neurosciences, édition de Pradel, Etats-Unis, 2002.
  • N. CAMPBELL, J. REECE et R. MATHIEU, Biologie CAMPBELL REECE, adaptation et révision scientifique de Richard Mathieu, 2e édition de De Boeck.
  • N. CAMPBELL, J. REECE, Biologie, 7e édition de De Boeck.
  • RAVEN, JOHNSON, LOSOS, et SINGER, Biologie, édition de De Boeck.

Images

  • photos raven chapitre 42 pages 870-884
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