le systeme locomoteur
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L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 SOMMAIRE II. Le système articulaire 1) Nomenclature 2) Classification fonctionnelle (en fonction de la mobilité) III. Le système musculaire 1) Généralité 2) Tissu musculaire squelettique 1 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 II. Le système articulaire Organe d'union de 2 ou plusieurs pièces osseuses permettant la liaison et la mobilité entre ces pièces. 1) Nomenclature Articulations synoviales +++ • les plus présentes au niveau du système articulaire • les os sont unis au travers d'une cavité dans laquelle baigne le liquide synovial • elles permettent une grande liberté de mouvement • elles se situent au niveau des membres supérieurs, des membres inférieurs (genou, cheville), des vertèbres, de la cage thoracique. Articulations cartilagineuses La jonction se fait par du cartilage pouvant être classifié en 2 familles : • Symphyses : recouverts de cartilage hyalin soudé à des coussinets ou disques fibrocartilagineux qui permettent une mobilité réduite par rapport aux articulations synoviales mais allient force et flexibilité. Retrouvés au niveau du sacrum et des os iliaques • Synchondroses : lame de cartilage hyalin qui met les os en contact, et cartilage de conjugaison entre épiphyse et diaphyse. Ce sont des articulations temporaires présentes au cours de l’adolescence, au cours du développement → pic de croissance entre 10 et 14 ans. On ne les retrouve pas à l'âge adulte. Articulations fibreuses Liaison par un tissu fibreux (pas de cavité ni de cartilage), semi mobiles : • Syndesmoses : la liaison se fait par un ligament ou une membrane interosseuse • Gomphoses : ligament périodontique • Sutures : os du crâne → mobilité quasi nulle 2) Classification fonctionnelle (en fonction de la mobilité) : • • • Synarthroses : aucune mobilité, articulation fibreuse type suture (crâne) Amphiarthrose : mobilité restreinte → colonne vertébrale : vertèbres réunies par disques vertébraux Diarthroses +++ : grande mobilité au niveau des membres inférieur et supérieur, articulations synoviales essentiellement 2 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 III. Le système musculaire 1) Généralité Trois types de tissu musculaire : • Strié squelettique • Strié cardiaque : syncitium en forme de y reliées les unes aux autres. Il fait la liaison entre le muscle strié squelettique et le muscle lisse • Lisse Point commun entre ces 3 types de tissu musculaire : tous composés de cellules excitables, contractiles, extensibles et élastiques. → cellules musculaires = myocytes = fibres musculaires (unité structurelle et fonctionnelle du muscle) Squelettique Cardiaque Lisse Où ? Recouvre osseux Cœur Parois des organes viscéraux et des organes des voies respiratoires Strié ? Oui Oui Non Volontaire/ involontaire ? Volontaire Involontaire Involontaire Contraction Contraction rapide mais fatigable (moins riche en mitochondries que les fibres cardiaques ou lisses) Contraction à rythme relativement constant Contraction lente et continue (ne se fatigue pas) le squelette 3 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 l. musculaires 2) Tissu musculaire squelettique arges) tre du II. Le système musculaire 2) Tissu musculaire squelettique : Mouvements volontaires • Mouvement volontaire muscle • Plus de 620 muscles squelettiques → 250 millions de cellules musculaires Plus de 620 muscles squelettiques 250 millions de Cell. musculaires • environ 40% du poids corporel (soit environ 30 Kg chez l'adulte), un peu moins de ~ 40% du poids (soit ~30 kg chez adulte) 40% chez la femme • Souvent pairs et symétriques Souvent pairs & symétriques • Relié au squelette par des tendons (étroits) ou aponévroses (larges) • Particularité par rapport au muscle strié cardiaque (syncitium) : les fibres musculaires Relié au squelette par tendons (étroits) ou aponévroses (larges) partent d'une extrémité pour aller à l'autre extrémité, elles font toutes la longueur du muscle • Partie charnue du muscle située entre les 2 tendons = ventre du muscle Partie charnue du muscle située entre les 2 tendons = ventre du muscle • En général, 2 points d’attaches : o l’un à l’os immobile = origine En général, 2 points d’attaches : o l’autre à l’os mobile = l’uninsertion à l’os immobile = origine l’autre à l’os mobile = insertion → permet, lorsque les fibres musculaires se contractent, de réduire les deux extrémités et de faire basculer la partie mobile sur la partie immobile Rôles fonctionnels multiples 1. Mouvements / locomotion 2. Maintien postural ou le changement de posture 3. Stabilisation des articulations 4. Thermorégulation : frissons = contractions à haute fréquence des muscles striés squelettiques → réchauffement de la température corporelle 4 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 II. Le système musculaire Formes multiples: Formes multiples Fusiforme Penné Segmenté Plat Circulaire Fusiforme : classique, le long des os long Circulaire : pour la formation de sphincters striés squelettiques (cf système tégumentaire : le contrôle anal) Organisation anatomique Muscle (organe) • chaque muscle est indépendant en terme de vascularisation et d'innervation desservi par une artère et une ou plusieurs veines Faisceau (groupe de cellules) • regroupement de myocites Fibre musculaire (cellule) → Chaque fibre musculaire squelettique est dotée d’une seule terminaison nerveuse ou jonction neuromusculaire placée à peu près en son milieu. → Un motoneurone établit un contact avec plusieurs fibres musculaires (= unité motrice) mais toutes les fibres d’une même unité motrice sont simultanément au repos ou en activité (différence avec muscle strié cardiaque) • cellules musculaires allongées • multinuclées (contrairement aux fibres musculaires lisses) noyau central • de très grande taille (diamètre entre 10 et 100 micromètres et longueur de qqs mm à qqs cm → dépend essentiellement de la taille du muscle) • s’étendent en général sur toute la longueur du muscle d’un tendon à l’autre Myofibrille (organite) • composée de plusieurs sarcomères entreposés de façon successives l'une à côté de l'autre 5 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma II. Le système musculaire Sarcomère (section d'organite) • composé de myofilaments permettant les délimitations de zones sombres et de zones claires qui donnent l'aspect strié en microscopie optique Myofilament (molécule protéique) les) anite) rotéique) 38 Anatomie microscopique de la fibre musculaire : Le sarcolemne : • Membrane plasmique de la fibre musculaire • Fusionne en périphérie avec le tendon à chaque extrémité • Riche en glycoprotéine et en réticuline Le sarcoplasme : • Cytoplasme de la fibre musculaire • Plus riche en mitochondries qu'un type cellulaire classique car les fibres musculaires sont les cellules qui consomment le plus d'énergie avec les neurones au sein de l'organisme. A la différence des neurones, ces fibres peuvent faire des réserves d'énergie : glycogène et myoglobine • Contient des protéines, des minéraux, de nombreux noyaux et des mitochondries • Présence de glycogène et de myoglobine → myofibrille 6 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma Les tubules transverses (système T) : • Invagination de la membrane plasmique à l’intérieur du sarcoplasme • 2 tubules transverses par sarcomère • Voie de communication interne pour l’oxygène, le glucose et les ions • Rôle : apporter du Ca2 intracellulaire pour permettre un contraction plus rapide de II. Le système musculaire l’ensemble des fibre (++ celles situées au cœur) ème T) smique mère erne pour II. Le système musculaire me T) mique re ne pour Tubule T Le réticulum sarcoplasmique : • Réseau de tubules longitudinaux : c’est ce maillage qui permet la libération du Ca2+ intracellulaire • Tubule Est parallèle T aux myofibrilles • S’accole aux tubules transverses • Lieu de stockage du Ca2+ Organisation en triade : 1 tubule transverse est associé à 2 citernes. à 2 citernes Reticulum sarcoplasmique (riche en Ca++) 2 citernes Reticulum sarcoplasmique (riche en Ca++) 7 II. Le système musculaire L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma Chaque fibre musculaire comporte un grand nombre de myofibrilles ... Les myofibrilles : • Elément contractile • 80% du volume de la fibre musculaire = élément constitutif majeur de la fibre musculaire • Sont composées de myofilaments de la fibre musculaire : orte un grand nombre de myofibrilles… a fibre aments La myofibrille est une juxtaposition de sarcomère dont on distingue différentes stries : • Strie A : filaments épais de myosine + des parties des filaments fins d’actine • Strie I : uniquement des filaments fins d’actine • Strie H : uniquement des filaments épais de myosine (partie centrale du sarcomère) • Strie M : molécules protéiques reliant les filaments épais adjacents • Strie Z : molécules protéiques reliant les filaments fins adjacents 8 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 II. Le système musculaire H Z M Bande A Bande I Sarcomère = zone comprise II. entre stries Z Le2 système Myofibrille : juxtaposition de sarcomère La myosine : Strie A :dfilaments myosine + des parties des filaments fins d’actine • myosine 1500 filaments e myosine épais par mde yofibrille La • Environ Strie 200 m de myosine par filaments I :olécules uniquement des filaments fins d’actine • Composée d e 2 f ilaments p rotéiques e ntrelacés Strie H : uniquement des filaments épais de myosine filaments de myosine / myofibrille • 1500 2 têtes globuleuses à l’extrémité (1 tête par filament protéique) qui s’accrochent sur Strie M : molécules protéiques reliant les filaments épais adjacents les filaments épais d’actine ~ 200 molécules de myosine /reliant filament Z : molécules protéiques les filaments fins adjacents • Queues Strie pointent vers la strie M musc Composée deux filaments protéiques entrelacés Tête ou pont dde ’union s’étendent vers les filaments d’actine 2 têtes globuleuses à l’extrémité (1 tête par filament protéique) Les têtes des molécules de myosines : pointent la strie M • Queues comportent des sites dvers e liaison aux filaments d’actine et de l’ATP • Têtes contiennent des enzymes ATPases qui dissocient l’ATP ce qui permet de faire ou ponts d’union s’étendent vers les filaments d’actine • avancer le filament fin sur le filament épais et de réduire la taille sur sarcomère Les têtes des molécules de myosine: Comportent des sites de liaison de l’actine & de l’ATP Contiennent des enzymes ATPases dissocient l’ATP 9 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma L’actine : • 1 extrémité attachée sur la strie Z, l’autre s’étend entre les filaments de myosine au centre du sarcomère architecture de base pour pouvoir faire avancer les filaments fins • Chaque filament est composé de 2 protéines régulatrices : o tropomyosine o troponine • Le filament a une forme d’ossature • Molécules globuleuses torsadées • Chaque molécule porte des sites de liaison sur lesquels les têtes de myosine se fixent II. Le système musculaire l’autre s’étend au centre du de 2 protéines ponine es es de liaison ne se fixent 10 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma Les protéines régulatrices Tropomyosine : Troponine : • protéine fibrillaire • protéine plus complexe • 2 chaines identiques torsadées • attachée à l’actine et à la • entoure les filaments d’actine : tropomyosine c’est une hélice située à l’intérieur • composée de 3 sous-­‐unités : de la double hélice d’actine o TnC : peut lier le Ca2+ • au repos, elle empêche la fixation o TNI : inhibitrice de l’activité des filaments fins sur l’actine ATPasique o TnT : se fixe à la tropomyosine Rappel : La troponine est la protéine que l’on dose en cas d’infarctus du myocarde (=lésion d’une fibre musculaire cardiaque) car en cas de lésion, elle se retrouve en forte concentration. II. Le système musculaire Contraction musculaire Elle est déclenchée par le système nerveux Déclenchement de la contraction musculaire par le système nerveux Plaque motrice = jonction neuro-musculaire Arrivée du potentiel d’action nerveux Transmission à la fibre musculaire Libération du calcium déclenchée par le potentiel de plaque motrice 1) Arrivée d’un PA sur la terminaison du motoneurone (au niveau de la jonction neuro musculaire = plaque motrice) 2) Ouverture des canaux Ca2+ voltage dépendants libération accrue de Ca2+ libération d’Ach (transmission à la fibre musculaire sous forme d’un potentiel de plaque motrice : PPM) 11 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma 3) Genèse d’un PA musculaire libération du Ca2 intracellulaire (stocké dans le réticulum sarcoplasmique) par les systèmes transverses 4) Le Ca2+ (dans le cytoplasme de la membrane de la cellule musculaire) se fixe à la troponine changement de la configuration ce qui repousse la tropomyosine et libère le site de fixation de l’actine – myosine 5) Utilisation d’ATP déformation des têtes globuleuses de myosine ce qui permet la fixation à l’actine 6) Glissement des myofilaments de myosine par rapport aux myofilaments d’actine II. Le système musculaire raccourcissement du sarcomère donc de la fibre musculaire 12 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 II. Le système musculaire Quand le muscle se contracte : • La longueur du sarcomère diminue • La longueur de la bande claire (I) diminue mais la bande sombre (A) ne change pas • La longueur des filaments fins (en bleu) et épais ne change pas Glissement des filaments fins sur les filaments épais II. Le système musculaire Contraction musculaire sarcomere muscle au repos muscle contracté Quand le muscle se contracte : - longueur du sarcomère diminue - longueur de la bande claire (I) diminue, mais bande sombre (A) ne change pas - longueur des filaments fins (en bleu) et épais (en orange) ne change pas glissement des filaments fins entre les filaments épais 13 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma N°6 Contraction musculaire Mouvement de la myosine déclenché par l’augmentation de la concentration en calcium Utilisation d’ATP Glissement des myofilaments de myosine par rapport aux myofilements d’actine => raccourcissement des sarcomères Composition des myofibrilles 3 types de fibres musculaires : • Fibres oxydatives à contraction lente (type I) • Fibres oxydatives à contraction rapide (type IIa) Métabolisme aérobie : fibres rouges, riche en mitochondrie • Fibres glycolytiques à contraction lente (type IIb) Métabolisme anaérobie : fibres blanches, pauvres en mitochondrie Composition déterminée génétiquement et modifiée par l’exercice. Aspect énergétique de la contraction musculaire : Au repos, le stock d’ATP est formé à : • 50% par la dégradation des glucides (glycogène glucose) • 50% par la dégradation des lipides (acides gras libres circulant) Au cours de l’exercice, les besoins métaboliques augmentent : il y a des ajustements et régulations des systèmes respiratoire, cardiovasculaire et endocrinien qui permettent une production de l’ATP plus importante. 14 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma La production de l’ATP se fait grâce à 3 systèmes : • le système créatine phosphate (réserve énergétique, stock intracellulaire) La créatinine est utilisée dans le système urinaire pour doser le débit de filtration glomérulaire • le système glycolytique (anaérobie) • le système oxydatif (aérobie) Ils sont utilisés en fonction de la durée de l’exercice. II. Le système musculaire Exercice court & intense (ex. sprint) Exercice court et intense (ex : sprint) variations musculaires es de taux d’ATP et Phosphate de créatinine phosphate VariationsLes musculaires des taux d’ATPdet Créatinine Compensation de l’utilisation de l’ATP intracellulaire par l’oxydation de la Au départ, utilisation de la phospho créatine : production importante de créatinine. Cr-P Phospho créatine créatine créatinine L’ATP se fait par la suite par un système anaérobique puis aérobique grâce à l’oxydation du glycogène qui est réduit en glucose. La compensation de l’utilisation de l’ATP intracellulaire se fait par l’oxydation de la Créatinine phosphate. Exercice prolongé (marathon) Utilisation de : • l’ATP présent dans le sarcoplasme (qqs sec) • la régénération de l’ATP par la CPK qui utilise les réserves de créatinine phosphate (qqs min) Pendant ce temps : • le muscle produit de l’AMPc glycogénolyse hépatique apport en glucose • accélération du cœur (effet inotrope de l’adrénaline) des apports en O2 la glycolyse se déroule en aérobiose ++ du rendement d’utilisation du glucose 6-­‐ phosphate et du glucose plasmatique provenant de la glycogénolyse du foie 15 L2-­‐Pharmacie Endocrinologie N°6 22/04/2014-­‐Pr Fréret Groupe 32 : Nina&Emma Enfin, l’adrénaline active la lipolyse du tissu adipeux ce qui augmente l’apport des acides II. Le système musculaire gras. lipolyse est utilisée essentiellement à 30 min d’activité sportive : avant 30 min on utilise la marathon) La réserve de glucose ou de phosphate. sme (qqs sec) la CPK qui ine-phosphate Contraction musculaire anormale : • hépatique Rigor = état de rigidité complet de l’ATP et de la phosphocréatine) MPc glycogénolyse apport(épuisement glucose o crampes (à lapport ’état contracté) (effet inotrope de l'adrénaline) d'O2 o la libération du de glucose globuline 6-sur l’actine se fait à partir du moment où il y a aérobiose ++, rendement d'utilisation arrivée d’ATP asmatique provenant de la glycogénolyse du foie. • Dystrophie musculaire = faiblesse musculaire (métabolisation de l’ATP) • Myopathies métaboliques = faible tolérance à l’effort (déficience en enzymes du olyse du tissu adipeux apport des Ac. Gras cycle de Krebs) 56 • Myotonie = relaxation musculaire plus longue • Myoclonie (ou clonie) = contraction musculaire rapide, involontaire, de faible amplitude, d’un ou plusieurs muscules Exercice musculaire et adaptation à l’effet En aérobie : • augmentation du nombre de capillaire par fibre musculaire et par surface de section du muscle amélioration de la perfusion musculaire • augmentation du nombre et de la taille des mitochondries améliore l’efficacité du métabolisme oxydatif • augmentation du contenu musculaire en myoglobine et stimulation de l’activité d’enzymes oxydatices • stimule l’utilisation des graisses En anaérobie : • stimulation de l’activité d’enzymes de la filière ATP PCr et glycolytique • augmentation du pouvoir tampon des muscles (permettre de supporter des niveaux plus élevés de lactates retarder la fatigue) 16 17
