V. comportement de la composante élastique série (CES)

840902533 1/21
B
BI IO OM ME EC CA AN NI IQ QU UE E D DU U
M
MU US SC CL LE E S ST TR RI IE E S SQ QU UE EL LE ET TT TI IQ QU UE E
L’objectif est de caractériser la force mécanique développée par le muscle lors de sa
contraction.
En dehors des modalités d’activation nerveuse du muscle, la force développée va dépendre
de facteurs intra-musculaires qui sont notamment la longueur à laquelle se trouve le
muscle et la vitesse à laquelle il se contracte. Ces 2 variables soulignent un comportement
visco-élastique du muscle.
I. CARACTERISATION GENERALE DE LA TENSION MUSCULAIRE
A. LES DIFFERENTS TYPES DE CONTRACTION
La force musculaire est une force interne qui s’oppose à une charge externe.
Cette charge externe peut être la masse du segment osseux, le poids supporté par ce
segment osseux, ou encore la force développée par les muscles antagonistes.
Lorsque Fm = C : contraction isométrique
Lorsque Fm > C : contraction anisométrique concentrique (on a un raccourcissement du
muscle)
Lorsque Fm < C : contraction anisométrique excentrique (on a un allongement du
muscle)
Si Fm = constante, la contraction est isotonique.
Si Fm varie, la contraction est anisotonique.

840902533 2/21
Ces 3 types de contraction sont importants à connaître car les adaptations du muscle suite
à un entraînement (et notamment à des renforcements musculaires) sont spécifiques au
type de contraction utilisé lors de l’entraînement. Si l’on travaille un muscle dans un
seul type de contraction, on a un gain de force uniquement dans ce type de
contraction et pas dans les autres.
Rq : Il faut donc travailler dans tous les types de contraction.
B. PARAMETRES MORPHOMETRIQUES
Tension musculaire maximale = 200 à 300 kN.m-2 de section physiologique
La tension développée par un muscle dépend de sa section physiologique, c’est-à-dire du
nombre de filaments contractiles. C’est donc une estimation du nombre de myofilaments
dans le muscle.
La section physiologique dépend du type de muscle :
 Muscle fusiforme
 Muscle penniforme
Par ces mesures, il ressort qu’un muscle fusiforme peut développer, de par sa section
physiologique, une tension inférieure à celle d’un muscle penniforme de même masse et
de même volume.

840902533 3/21
F = Ftendon / cos (angle de pennation)
Capacité de raccourcissement :
Muscle fusiforme Muscle penniforme
Cet aspect morphologique suit une logique fonctionnelle : les muscle fusiformes sont
beaucoup plus sollicités dans des mouvements dynamiques et amples, alors que les
muscles pennés se trouvent impliqués dans des mouvements de posture.
II. MODELISATION DU MUSCLE
Par les explorations mécaniques des muscles, il a pu être établi un modèle physique
permettant d’expliquer et de prédire le comportement du muscle.
Ce modèle ne correspond pas forcément aux structures anatomiques du muscle.
Ce modèle a été établi par HILL en 1938. Il a été ensuite remanié et précisé.
 Schéma : Modèle de HILL (1938)
C’est un modèle à 3 composantes :
- une composante contractile (C.C.)
- une composante élastique série (C.E.S.)
- une composante élastique parallèle (C.E.P.)

840902533 4/21
La composante contractile est le lieu où est transformée l’énergie chimique en énergie
mécanique. Cela se situe au niveau des ponts actine – myosine impliquant les myosines
ATPase.
La composante élastique parallèle correspond au tissu conjonctif que l’on retrouve dans le
muscle, au sarcolemme, au réticulum sarcoplasmique, et aussi à certaines protéines de
structure que l’on retrouve au niveau des sarcomères (ex : la titine).
La composante élastique série est subdivisée en 2 fractions :
- une fraction passive qui se trouve globalement au niveau des fibres tendineuses. Elle
est dite passive car son comportement ne dépendra pas directement de l’activation
du muscle.
- une fraction active qui se trouve au niveau des ponts actine-myosine.
 Schéma :
III. COMPORTEMENT DE LA C.E.P.
La Composante Elastique Parallèle est une structure qui, de par son élasticité, répond à
une contrainte par une déformation réversible.
A. CARACTERISATION DE L’ELASTICITE PURE DU RESSORT
 Schéma :

840902533 5/21
Quand une force s’applique à l’extrémité d’un ressort, celui-ci s’allonge d’une longueur
qui sera d’autant plus importante que la force est grande.
L’élongation d’un ressort soumis à une force F va dépendre de sa raideur. On caractérise
donc le comportement élastique d’un ressort par la mesure de sa raideur.
La raideur du ressort est mesurée à partir de la relation force – longueur.
 Schéma : La constante d’élasticité
F = k.x (loi de HOOKE)
k = constante d’élasticité = raideur = F / x
C = compliance = déformabilité, extensibilité = 1/k = x/F
Force de rappel : Fr = -kx
L’élasticité pure se caractérise par des variations instantanées et totalement réversibles.
Quand le ressort est allongé, il y a création d’une tension de rappel qui tend à ramener le
ressort à sa position initiale. C’est une conséquence directe du principe physique
d’action/réaction défini par NEWTON.
Quand on allonge le ressort par une certaine force, son énergie potentielle est augmentée :
Ep = ½ kx²
(L’énergie potentielle correspond à la surface sous la droite k)
Cette énergie potentielle est libérée quand le ressort se détend.
Dans le cas d’un ressort pur, l’énergie élastique est restituée en quantité égale à l’énergie
créée par la mise en tension (puisque le ressort garde toujours la même longueur au repos,
quelle que soit la longueur de l’allongement).
B. CARACTERISATION DE LA COMPOSANTE ELASTIQUE PARALLELE
(CEP)
Les propriétés élastiques de la CEP (Composante Elastique Parallèle) sont analysées sur
un muscle isolé et au repos par une technique d’étirement passif.
Le but est d’établir une relation tension – longueur.