Chapitre 3 : Utilisation de l`ATP par la fibre musculaire
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Chapitre 3 : Utilisation de l’ATP par la fibre musculaire Les fibres musculaires sont des structures spécialisées dans la contraction. Comme toute cellule, elles sont le siège de réactions chimiques qui nécessitent de l'énergie ou, au contraire, en libèrent. I. La fibre musculaire, une cellule contractile 1. Une organisation particulière permettant la contraction Les muscles sont constitués de fibres musculaires qui contiennent dans leur cytoplasme des assemblages protéiques formant des myofibrilles. Ces myofibrilles sont organisées en unités répétitives, les sarcomères. Les sarcomères sont formés par des molécules d'actine reliées entre elles par d'autres molécules au niveau des disques Z. Au centre des sarcomères se trouvent des molécules de myosines intercalées entre les molécules d'actine. Lors d'une contraction musculaire, il y a raccourcissement des sarcomères par glissement des filaments d'actine par rapport aux molécules de myosine. Les myofibrilles sont reliées à la membrane plasmique des fibres musculaires grâce à d'autres protéines, comme les dystrophines. Un raccourcissement des sarcomères entraîne donc un raccourcissement des myofibrilles, donc de la fibre musculaire 2. L'ATP et la contraction musculaire L'ATP est utilisé lors de la contraction musculaire au niveau des têtes de myosine. L'hydrolyse de l'ATP permet la fixation de la myosine sur l'actine puis un changement de conformation de la tête de myosine qui entraîne son basculement, d'où un glissement des molécules d'actine le long des myosines des sarcomères. II. Métabolisme et besoins énergétiques 1. Subvenir aux besoins à court terme Les réserves intracellulaires d'ATP ne peuvent permettre une contraction que pendant quelques secondes. Il existe donc des mécanismes qui renouvellent l'ATP. À très court terme, dans les fibres musculaires, l'ATP est régénéré par hydrolyse de la phosphocréatine en créatine. Cette réaction est couplée à la synthèse d'ATP à partir d'ADP. Elle ne permet une contraction musculaire que pendant quelques dizaines de secondes. La fermentation lactique fournit dès les premières secondes des molécules d'ATP dans les fibres musculaires. Ceci permet des efforts brefs et intenses, mais entraîne l'accumulation, dans les fibres musculaires et dans le sang, d'acide lactique qui serait à l'origine de la fatigue musculaire. Cette fermentation correspond à une dégradation anaérobie du glycogène musculaire et d'une partie du glucose sanguin arrivant dans les muscles. Le faible rendement de la fermentation lactique ne permet pas de poursuivre un effort à long terme. 2. Subvenir aux besoins à long terme Après un délai de quelques secondes, la dégradation des glucides a lieu par voie aérobie. La respiration permet de produire davantage d'ATP que la fermentation lactique. Cette voie métabolique est à l'origine des contractions de plus longue durée et permet également de régénérer l'ATP après un effort. Ainsi, selon l'intensité et la durée de l'effort, la fermentation lactique et la respiration vont fournir l'ATP nécessaire à la contraction musculaire III. ATP et couplages énergétiques De nombreuses réactions chimiques se produisent au sein des cellules, à l'origine de leur activité. Certaines réactions ne peuvent pas se faire spontanément et nécessitent donc un couplage avec des réactions qui libèrent de l'énergie. L'hydrolyse de l'ATP est l'une des plus fréquentes manières de libérer de l'énergie dans les cellules. Ce couplage est essentiel lors de la contraction musculaire, et de manière générale dans les mouvements des cellules ou au sein de celles-ci. À l'inverse, la synthèse d'ATP nécessite de l'énergie. Elle est donc couplée à d'autres réactions au sein de la cellule, que ce soit lors des différentes étapes de la respiration ou lors de la fermentation, bien que les rendements des deux réactions ne soient pas les mêmes.
