Mouvement 08
Dans la vie de tous les jours, il est important de noter que le mouvement est omniprésent. En effet, les gens font des tas de choses par jour, ce qui implique que nous avons tous besoin d'énergie afin de bouger. 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 un 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.
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).
Muscles striés
Ces muscles peuvent être subdiviser en deux autres catégories:
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.
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. Chacun 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 ?]
Ces muscles sont les plus nombreux et constituent la musculature de l'être humain. Ils servent, par exemple, aux mouvements des yeux, pour parler, pour les mouvements,etc. Contrairement aux muscles lisses, ces muscles ont besoin d'être stimulés par un neurotransmetteur pour produire un potentiel d'action et une contraction.
Muscle volontaire
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 aie un quelconque contrôle sur leur fonctionnement.
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 se 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 prennon comme exemple l'articulation du coude [Annexe à ajouter].
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 l'incapable de pousser.
Muscle involontaire
Un muscle involontaire est un muscle qui agit sans avoir recours à la volonté de la personne.
L'exemple connu est celui du muscle cardiaque, ce muscle fonctionne de façon permanente jusqu'à une certaine déficience de celui-ci.
Comment un signal nerveux peut engendrer une contraction musculaire ?
cf. Neurosciences p.452 / Campbell p.1159
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) est 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 déclenché 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.
Comment se fait le couplage excitation-contraction?
mots-clés: le tubule T/le réticulum sacroplasmique/la triade/la libération du calcium
Lorsque l'on parle du couplage excitation-contraction, on parle également de jonction motoneurone-cellule effectrice. En effet lorsque les commandes motrices sous forme d'influx nerveux se trouvent au bout de la chaîne des motoneurones, elles vont passer une dernière fois dans une fente synaptique, mais dans ce cas, c'est pour que ces commandes motrices soient réalisées, car l'influx nerveux va produire un certain effet chez ces cellules effectrices.
Regardons de plus près ce qui se passe au niveau moléculaire:
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 calciums vont faire fusionner les vésicules et la membrane présynaptique, libérant en même temps les neurotransmetteurs ACh 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, une grande quantité d'ions sodiums entrent et produisent le potentiel d'action. Ce potentiel d'action a pour effet de libérer les ions calciums à partir d'organites intracellulaires, ce qui entraîne la contraction de la fibre musculaire.
Comment se fait la contraction?
mots-clés: les protéines contractiles/fixation du calcium
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 de ces muscles. Par exemple, pour la contraction du biceps, nous devons tenir compte de deux muscles: le biceps brachii et le triceps brachii. Lorsque l'on monte l'avant bras, le biceps brachii se contracte et en même temps, le triceps brachii qui est un muscle voisin et parallèle doit fléchir pour permettre un tel mouvement!
Comment se fait la relaxation?
mots-clés: stimulaiton/la diade
La relaxation de la fibre se produit lorsque la concentration initiale des ions calciums est à nouveau atteinte, c'est à dire qu'à la suite de la sortie de ces ions calciums qui provoque la contraction,les ions calciums intègrent dans les organites cellulaires, qui les ont libéres auparavant.
Qu'est-ce qu'un réflexe ?
Un réflexe est une réponse musculaire involontaire et très rapide à un stimulus. Le mécanisme de réponse des réflexes est dû à l'action du centre nerveux sans l'intervention du cerveau ni de la volonté consciente.
Quelles sont les situations qui peuvent générer un réflexe ?
Les réflexes sont souvent des réactions de défense, comme le retrait du membre en cas de brûlure, avant que le cerveau ait perçu la douleur. Prenons le cas d'un individu qui se fait agresser. Lorsque le poing de l'agresseur arrive promptement sur l'individu, son système nerveux réagit bien avant que les informations soient arrivées au cerveau comme ce que nous avons vus au laboratoire sur la neurologie.
En effet, cela prendrait beaucoup plus de temps pour un neurone d'aller au cerveau pour l'informer, et donc, ces neurones font une sorte de raccourci avec un interneurone se trouvant dans la moelle épinière qui dicte à un neurone moteur d'enlever par exemple la main du feu. Pendant ce temps, un autre neurone lie le neurone sensible au cerveau, qui lui comprendra ce qui se passe, bien que de façon lente.
Quelques déficiences liées au muscle
Nous allons voir différents troubles liés au muscle:
Crampe (absence de l'oxygène au niveau cellulaire)
Une crampe 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 crampe, il suffit juste d'étendre le muscle en douceur et si la douleur persiste, il faut masser le muscle ou encore utiliser du froid.
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.
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.
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
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.