OUT05O – SNM – CM2 - 2009 PHYSIOLOGIE DU SYSTEME NEUROMUSCULAIRE de l’aspect structural à l’aspect fonctionnel [email protected] (« Physiologie de l’Activité Physique », Maloine/edisem edition) III. Présentation structurale et fonctionnelle succincte du système neuromusculaire IIIa. La chaîne de commande du mouvement IIIb. Définition de l’Unité Motrice (UM). IIIc. Compromis Nombre/Taille des UMS IIId. Myotypologie ⇒ la génétique: son influence sur le lien myotypologie /perfs IIIe. Typologie des UMs Différences 1. métaboliques, 2. force, 3. fatigue, 4. innervation => influences fonctionnelles. IIIf. Comment accroître la production de force? 1. la Loi du « Tout ou Rien » 2. recrutement SPATIAL, 3. recrut. TEMPOREL => conséquences fonctionnelles. IIIa. LA CHAINE DE COMMANDE Système Neuromusculaire : ………………… / posture & mouvement Moelle épinière Récepteur 1 1. ………….. par récepteurs …………………….. (/ position, vitesse et force) Encéphale - Infos …………………. - infos. …………………. (muscles, articulations, peau) 2. ………………. de l’information sensorielle au niveau …… Moelle épinière Moelle épinière Récepteur 2 Activité …………. 3. ………… Réponse ………….. Moelle épinière ………. Réponse motrice ……….. 3 Motoneurone alpha IIIb. DEFINITION D’UNE UNITE MOTRICE ……. muscles squelettiques ………… Mnα ……………... de f.m.!! Revu dans le cours sur le système nerveux Les axones des Mnα α quittent la moelle épinière par ……………………. C5 à C8 Épaules doigts L1 à S3 Hanches pieds 570 muscles squelettiques 420 000 Mnα (motoneurones alpha) Racine dorsale Racine ……… 250 millions de f.m.!! Moelle épinière Substance ………. de la ME Substance blanche …….. …………. …………….. des motoneurones Fibres musculaires ………… f.m. / Mnα α ( axone ………) => DEFINITION d’une UM Jonction neuromusculaire COMPORTE : Moelle épinière Unité Unité motrice I motrice II ………………. (……) et Nerf ………………… ………………… ………………….. Motoneurone Axone ⇔ ………………………… DU CONTRÔLE ………………………….. UM de type I: ………………… UM de type II: …………………. Fibres musculaires Rmq: DISPOSITION DES FIBRES MUSC. D’UNE MEME U.M. Coupe transversale de muscle Sur un secteur de 100 fm groupées Appartiennent- elles à la même UM ? ……..: 2 à 5 fm / 100 sont ………………………………. ⇔ LE TERRITOIRE D’UNE UM EST ………………… (les fm sont ……………….. dans le muscle) Si ……..… CONTRACTION ……………………………… IIIc. DIFFERENTS COMPROMIS NOMBRE - TAILLE DES UMs 1. Influence de la TAILLE du muscle Muscle de GRANDE TAILLE => BEAUCOUP D ’UMs ?? Gastrocnemius medialis : ….. UMs ( …… Mnα) Interosseux du pied : ….. UMs MAIS Droit externe de l’oeil : …… UMs !! 2. Influence de la FONCTION du muscle Muscle très PUISSANT (gastroc. m.) Muscle très PRECIS (droit externe) • ………… d’UMs (600) • …………. d’UMs (1700) • ………………de fm / Mnα α (2000) • ……de fm / Mnα α (20) « …………………. » « ……… » …………..d’UMs de ……….. taille …………. d’UMs de …….. taille Un muscle est d’autant mieux représenté dans le cortex qu’il est impliqué dans des mouvements ………………………………… Aires motrices et sensitives PRECISION …… PUISSANCE !! IIId. MYOTYPOLOGIE & Discipline sportives … nettement prédéterminée (rappel) Typologie musculaire VO2 max % de fibres Lentes (fmI) (ml / min / kg) fmI > II (fmI > 60%) fmII ≥ I (fmII ≥ 50%) fmI: fibres musculaires « lentes » (oxydatives) fmII: fibres musculaires « rapides » (glycolytiques) => ECONOMIE > PUISSANCE => PUISSANCE > ECONOMIE IIId. MYOTYPOLOGIE type I : ………………………………………………………, …………………. à la fatigue type IIa : …………………………………………, ………………………………….. type IIx : ………………………………………………………., ………………………… à la fatigue Biopsie La biopsie musculaire 1. Anesthésie locale 2. Incision 3. Prélèvement MHC-2X MHC-2A MHC-1 Myotypologie: très largement déterminée par ……………! 80 80 Jumeau A 60 60 40 40 20 Jumeau B 20 0 20 80 40 60 Jumeau A 0 80 Jumeau B 20 40 60 80 Jumeau A 60 % fibres lentes (Vaste Lateral) + 40 ............................ 20 Jumeau B 0 20 TYPE d'UM 40 60 80 "LENTES" (I) (diapositive du Prof. P.V. Komi) "RAPIDES" (II) réserves en: CP Glycogène Triglycérides … … ………….. Mitochondries …... …… …………… « …………. » de G Activité des Les UMs de type II comprennent 2 Enzymes aérobie sous divisions chez l’homme: Densité capillaire -IIx (ex IIb) sont ……………….. - IIa sont ………………….. Contenu en myoglobine entre les I (lentes) et les IIx (rapides) Activité des ............................... Dansglycolytiques les tableaux du cours II = IIx enzymes IIa intermédiaires en tout III.e TYPOLOGIE DES UMS III.e.1. Différences métaboliques …liées à leur fonction LENTES (I) RAPIDES (II) …………….. ……………. efforts ……….. mais……….. …………… ………… TYPE d'UM "LENTES" (I) "RAPIDES" (II) réserves en: + +++ ….. +++ +++ +++ ….. + fmI > II …. +++ + …. (fm = fibre musculaire) Activité des Enzymes aérobie +++ …. …. + Densité capillaire +++ …. + …. Myoglobine et fer +++ …. + …. CP Glycogène Triglycérides Mitochondries (jamais 90%!!) EFFETS FONCTIONNELS LENTES (I) RAPIDES (II) AEROBIE ANAEROBIE efforts intenses mais brefs économiques endurantes .. Activité des enzymes glycolytiques Fm II …. + +++ …. Fm I Jones, fmII > I .. … .. III.e.2. Différences en terme de Production de Force F o r c e I IIa IIx 200 ms 150 ms 250 ms Temps (ms) UM rapides intermed. lentes Pic de force ….. ….. ….. Vitesse de contraction et de relâchement ….. ….. ….. Typologie (sport dépendante) II > I UM II + ……. + ……. <=> + ……… I > II => Force variable selon les muscles & leur fonction Muscle ………. ……………….!! muscles puissants (……… = ………..) Muscle ………. Muscle ………. (soléaire) Muscle …… ≈10…………… III.e.3. Différences de résistance à la Fatigue I IIa IIx F o r c e Temps (ms) UM ⇒ Résistance à la Fatigue rapides intermed. … … lentes …. III.e.4. Différences d’innervation ⇒ effets fonctionnels TYPE de motoneurone taille du soma UM LENTES (I) UM RAPIDES (II) … …. les fm lentes (I), les plus économiques, ⇒ sensibilité à l'activation …. … sont …………… TOUJOURS ……………. dans un effort ………………! AEROBIE ANAEROBIE économiques Endurantes ( ………. ) efforts intenses mais brefs ( ………….. ) Impliquées dans ………………… ! TYPE de motoneurone UM LENTES (I) UM RAPIDES (II) taille du soma + ⇒sensibilité à l'activation +++ diamètre de l'axone ⇒ vitesse de conduction de l’activation TYPE de motoneurone Fréquence d’activation + ….+ +++ + +++ +++ …. Dans effort sous maximal les fm lentes (I), les plus économiques, sont toujours activées en 1er! Dans effort max, les fm rapides ……………. les lentes ⇔ …………… …………… ! UM LENTES (I) UM RAPIDES (II) ….. Hz I: activité ……….. …… Hz II: ………………. ………… M. ………… des astronautes après qq. semaines en apesanteur III.f. Comment accroître la production de force? III.f.1. LA LOI DU « …………………. » Pour 1 fibre musculaire : Si activation (ordre nerveux) trop faible Si activation suffisante Réponse dite « …………… » de la fm (attention! seulement ….. % des ponts attachés en même temps) CONTRACTION = Accrochage des ponts: ………………… (≈ 50% en même tps) D’UNION Pour 1 unité motrice : Si activation trop faible Si activation suffisante ( > seuil d’activation ) ⇔ si le motoneurone est suffisamment activé réponse « ………….. » de ………. ses fibres musculaires Cette LOI ………………………………………………………. !! MUSCLE Dosage ……….. ! UM1 …. / …. UM2 …../ …. UM3 …. / ….. III.f.2. Recrutement …………….. à l’exercice triangulaire (Vameval) Recrutement: UMs …………… ! Type IIx …………….. Les + fatigables (II) ………………….! … …… …………… (Mc Ardle, Katch & Katch, 2001) Complément / TD4 P >> E II I P=E II II I Production I Elimination • Baisse relative de l’élimination par rapport à la production L’implication des fm II => ………………………………….. => Le système aérobie sature dans beaucoup de fm I => moindre élimination => ……………………… lactatémie M & sg application à l’exercice MAX de type AA : Pour Fmax: …………! …………… ……………………. ! Pb / activation IIx ………………………. ⇒ Pertes de forces …………….. et souvent durables (revu en TD OUT050) EFFET D’UN MEILLEUR RECRUTEMENT SPATIAL F … Fmax Effort ISOMETRIQUE (statique) Temps (s) 2 III.f.3. Recrutement TEMPOREL REPONSE MUSCULAIRE A : 1 STIMULATION F 1 Temps A : 2 STIMULATIONS SUCCESSIVES F Force ≈constante Temps 2 Basse fréquence REPONSE A : 2 STIM. SUCCESSIVES PLUS RAPPROCHÉES Nbre de ponts attachés > 50% 2 F Temps = ↑ fréquence stim. REPONSE A : DES STIM. ENCORE PLUS RAPPROCHÉES F FORCE ACCRUE 2 Temps Haute fréquence FREQUENCE D’ACTIVATION : basse moyenne élevée Effet / effort dynamique ? EFFICACITE ………… moyenne FREQUENCE D’ACTIVATION : basse moyenne élevée Etude plus précise de ses effets => effort statique F …….. …….. de la F EFFICACITE ACCRUE Temps (s) 2,5 RESUME => Myotypologie – Puissance Fibres Moelle Axone Mnα α musculaires épinière Conséquences fonctionnelles? fm IIx Rapide F force Beaucoup de larges fm « rapides » (glycolytiques) Type IIx ⇒R de G api ros de c dia (bo ondu mètre uffé ctio es) n P Type IIa puissance ms fm IIa .A. Nbre moyen de fm intermédiaires (qualités oxydatives & glycolytiques) de mo yen d iam ètre ms intermédiaires fm I Type I Peu de Fm fines et lentes (oxydatives) de (ba faible sse dia fréq mèt uen re ce) Lente F faiblesse faible puissance ms (adapté de R.L. Lieber Skeletal Muscle Structure, Function and Plasticity 2002, Fig p93 ) => liens avec TD: Myotypologie – Puissance et Capacité énergétiques IIx rapide F force Vitesses IIa fmII > I PAA puissance mais fatigables ! 100% 100% +++ Capacité AA : + PAL Capacité AL : + car ++ / AA: faible réservoir / AL: acidose 10s • Phosphagènes • Activité Enzymes AA +++ 2 à 3 min • Glycogène, glucose plus grosses molécules • Activité glycolytique ++ Activité aérobie très faible (+) Log de temps fm I Vitesses Marathon « lentes » arrivée « faibles » I & IIa peu puissantes mais endurantes !!! Capacité A : +++ Car gros réservoir et faible acidose (produit peu, élimine bien) PMA + 10s 2 à 3 min Log de temps • Glucides, lipides, protides très grosses molécules • Activité enzymes mitochondriales+++ • Activité enzymes glycolytiques +