Fibres à contraction lente

Unité 2 :
Physiologie de l’activité physique
2.1 – La structure et la fonction
des muscles
Chapitre 3
p. 61 - 75
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1
Objectifs

Décrire les structures macroscopiques et
microscopiques du muscle.

Expliquer la théorie du glissement des filaments lors
de la contraction musculaire.

Distinguer les différentes fibres musculaires.

Décrire les actions des groupes de muscles.
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2
Les différents types de muscles


Le corps humain est constitué de 324 muscles.
Les muscles représentent 30-35% (chez les femmes) et 42-47%
(chez les hommes) de la masse corporelle.
Trois types de muscles :
Muscle cardiaque
Muscles squelettiques
Muscles lisses
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3
A. Les muscles squelettiques (striés)






Relient les différentes parties du squelette grâce à un ou plusieurs
tendons de tissu conjonctif.
Durant la contraction musculaire, le muscle squelettique raccourcit et
déplace les différentes parties du squelette.
Grâce à une activation graduée des muscles, la vitesse et la douceur
d’un mouvement peuvent varier.
Il est activé grâce à des signaux transportés jusqu’au muscle par les
nerfs (activation volontaire).
L’activation répétée d’un muscle squelettique peut entraîner la fatigue.
Biomécanique : évaluation du mouvement et du patron séquentiel de
l’activation musculaire lors du déplacement des segments corporels.
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4
B. Les muscles lisses

Situés dans les vaisseaux sanguins, la voie
respiratoire, l’iris de l’œil et la voie gastrointestinale.

Les contractions sont lentes et uniformes.

Leur fonction : modifier l’activité de plusieurs
parties du corps afin de répondre à des
besoins ponctuels.

Ils ont une bonne résistance à la fatigue.

Leur activation est involontaire.
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C. Le muscle cardiaque

Il a les caractéristiques à la fois du
muscle squelettique et du muscle lisse.

Sa fonction : assurer l’activité contractile
du cœur.

L’activité contractile peut être graduée
(comme pour le muscle squelettique).

Il a une très bonne résistance à la fatigue.

L’activation du muscle cardiaque est
involontaire (comme pour le muscle
lisse).
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6
p. 65
Composition de la fibre musculaire squelettique
(d) Myofibrille
(c) Fibre musculaire (b) Faisceau de fibres
musculaires
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(a) Muscle du
ventre
7
Les fibres musculaires

Cellules de forme cylindrique qui composent le muscle squelettique

Chaque fibre est composée de plusieurs myofilaments.

Diamètre d’une fibre : 0,05 – 0,10 mm.

Longueur d’une fibre : approximativement 15 cm.

Chaque fibre est entourée d’une membrane : un tissu conjonctif appelé
sarcolemme.

Un tissu conjonctif appelé périmysium regroupe différentes fibres pour former
des faisceaux.

Chaque fibre contient une machine contractile et des organites.

Les fibres sont activées par influx nerveux via leur jonction neuro-musculaire.

Un groupe de fibres activées par un même nerf forme une unité motrice.

Chaque fibre a des capillaires qui apportent des nutriments et éliminent les
déchets.
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8
Synergies musculaires

Agonistes (muscles moteurs initiaux) :
- Muscle ou groupe de muscles qui produit l’action désirée.

Antagonistes :
- Muscle ou groupe de muscles qui s’oppose à l’action.

Synergistes :
- Muscles qui entourent les articulations en mouvement.

Fixateurs :
- Muscle ou groupe de muscles qui stabilise les articulations les plus
rapprochées de l’axe du corps afin que l’action désirée puisse se produire.
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9
Extension du coude
Flexion du coude
L’extension et la flexion du coude requièrent l’action
coordonée du biceps et du triceps.
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La machine contractile :
Les sarcomères





Unités contractiles
Placées en séries (les unes derrière les autres)
Deux types de myofilaments :
- Actine : filament mince
- Myosine : filament épais
Chaque filament de myosine est entouré de six
filaments d’actine.
Des ponts de myosine sont attachés aux filaments
de myosine.
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11
Coupe longitudinale d’une myofibrille
p. 66
(a) Au repos
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12
Vue microscopique grossie de sarcomères à
l’intérieur d’une microfibrille.
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La machine contractile :
Complexe actine-myosine (CAM)

Formation du CAM :
- Un nerf moteur génère un stimulus, activant ainsi la fibre
- Les têtes des filaments de myosine s’attachent
temporairement aux filaments d’actine

Mouvement du CAM :
- Similaire au « coup » d’un aviron et au mouvement
subséquent de l’embarcation
- Glissement des fibres d’actine sur celles de myosine
- Raccourcissement du sarcomère
- Le raccourcissement de chaque sarcomère est additionnel
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Coupe longitudinale d’une myofibrille
p. 66
(b) Contraction
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La machine contractile :
Complexe actine-myosine optimal



Les sarcomères doivent se trouver à une distance optimale les uns des
autres.
Pour la contraction musculaire, la distance optimale est de 0,0019 à
0,0022 mm.
À cette distance, un nombre optimal de CAM se réalise.

Si les sarcomères sont plus éloignés les uns des autres :
- le nombre de CAM formé diminue  moins de force musculaire
produite.

Si les sarcomères sont trop proches les uns des autres :
- les CAM interfèrent les uns avec les autres quand ils se forment
moins de force musculaire produite.
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Coupe longitudinale d’une myofibrille
p. 66
(c) Extension forte
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Coupe longitudinale d’une myofibrille
p. 66
(d) Contraction forte
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18
La machine contractile :
Longueur optimale du muscle et
angle d’articulation optimal

La distance entre les sarcomères dépend de l’étirement du
muscle et de la position de l’articulation.

La force musculaire maximale s’observe à une longueur
optimale du muscle.

La force musculaire maximale s’observe à une angulation
optimale du muscle.

Une angulation optimale du muscle s’observe à une longueur
optimale du muscle.
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p. 68
Tension musculaire pendant la flexion du coude à
vitesse constante
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20
La machine contractile :
Tendons, origine, insertion

Pour que les muscles puissent se contracter, ils doivent
être attachés aux os afin de générer un mouvement.

Tendons : tissus musculaires forts et fibreux situés aux
deux extrémités de chaque muscle qui attachent le muscle
à l’os.

Origine : extrémité du muscle attachée à l’os qui demeure
statique.

Insertion : point d’attache du muscle sur l’os qui se
déplace.
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Types de fibres musculaires
Fibres à contraction rapide :
Glycolyse rapide (Type IIb)
Oxydation rapide des glucides
(Type IIa)
Fibres à contraction lente :
Oxydation lente (Type I)
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(a) Fibres à contraction lente

Idéales pour les contractions répétées durant des activités
nécessitant un apport physique inférieur à 20-25% de l’apport
physique maximal.

Exemples : activités à bas régime, endurance.
*** Pour d’autres exemples, voir la p. 69.
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(b) Fibres à contraction rapide

Capacité de force et de génération de vitesse plus élevée que
celle des fibres à contraction lente.

Idéales pour les activités pratiquées à haut régime.

Exemples : sprint, saut, lancer.
*** Pour d’autres exemples, voir la p. 69.
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24
La biopsie musculaire

Utilisée pour déterminer le type de fibre musculaire
1. Anesthésie locale par injection dans le muscle.
2. Incision d’approximativement 5-7mm réalisée sous la peau
et le fascia du muscle.
3. Un segment de tissu (250-300mg), prélevé grâce à l’aiguille
de biopsie, est placé dans un composant OCT.
4. L’échantillon est réfrigéré dans de l’isopentane à -180°C.
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25
Biopsie musculaire
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26
L’histochimie

Les échantillons de biopsie sont d’abord découpés en
sections (d’une épaisseur de 8-10 μm).

Les sections sont traitées pour ce qui est de la myosine
ATPase :
Fibres à contraction soudaine – riches en myosine ATPase
(alcaline labile)
Fibres à contraction lente – pauvres en myosine ATPase (acide
labile)

Les sections sont traitées pour ce qui est d’autres
caractéristiques métaboliques.
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27
L’interaction nerf-muscle

L’activation du muscle squelettique est stimulée par l’activation neurale.

Le système nerveux (SN) est subdivisé en deux parties : le système nerveux
central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP).

Le SN peut aussi être subdivisé selon ses fonctions : section motrice et section
sensorielle.

Section sensorielle : collecte les informations venant des différents détecteurs
sensoriels dans le corps et transmet ces informations au cerveau.

Section motrice : achemine les signaux qui activeront la contraction
musculaire.
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28
p. 71
Activation d’une unité motrice et de ses systèmes innervés
1. Moelle épinière
2. Cytosomes
3. Nerf spinal
4. Nerf moteur
5. Nerf sensitif
6. Muscle et fibres musculaires
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29
L’unité motrice






Les nerfs moteurs s’étendent de la colonne vertébrale jusqu’aux fibres
musculaires.
Chaque fibre est activée par des influx nerveux via sa jonction
neuromusculaire.
Unité motrice : groupe de fibres activé par un même nerf.
Toutes les fibres musculaires d’une même unité motrice sont du même
type.
Les muscles qui exécutent des mouvements précis présentent un grand
nombre d’unités motrices ne comprenant chacune que quelques fibres
musculaires.
Les mouvements moins précis sont éxécutés par des muscles formés de
moins d’unités motrices, mais celles-ci comprennent chacune
beaucoup de fibres.
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Principe du « tout-ou-rien »

L’activation d’une unité motrice par un influx
nerveux est générée selon le principe du « tout-ourien ».

La contraction de toute fibre innervée ne se
produit qu’à une certaine amplitude (ou force)
d’influx nerveux.

Pour chaque unité motrice, un seuil spécifique
d’activation doit être atteint.
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La coordination intramusculaire

La coordination intramusculaire est la capacité
d’activer des unités motrices simultanément.
 Certains athlètes – lutteurs, haltérophiles et
lanceurs de poids – sont capables d’activer jusqu’à
85% de leurs fibres musculaires simultanément
(sans entraînement : 60%).
 Le déficit de force : différence entre la force
maximale assistée et la force maximale volontaire
(avec entraînement : 10%, sans entraînement : 2035%).
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32
La coordination intramusculaire (suite)

Les athlètes entraînés ont non seulement une masse
musculaire plus importante que les sportifs non-entraînés,
mais ils peuvent aussi mobiliser un plus grand nombre de
fibres musculaires.

Les athlètes entraînés sont plus rapidement limités
lorsqu’ils cherchent à développer leur force en modifiant
la coordination intramusculaire.

Les athlètes entraînés ne peuvent augmenter leur force
qu’en augmentant le diamètre des fibres musculaires.
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33
La coordination intermusculaire
L’interaction entre les muscles qui activent le mouvement
de contraction (agonistes) et ceux qui sont responsables du
mouvement opposé (antagonistes) est appelée la
coordination intermusculaire.
 Plus grande est la participation de groupes de muscles, plus
grande est la coordination intermusculaire.
 Afin que l’entraînement soit bénéfique, les différents
groupes de muscles peuvent être entraînés isolément.
 L’athlète rencontrera certains problèmes si l’entraînement
de ses muscles n’est pas équilibré.

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34
La coordination intermusculaire (suite)

Un haut niveau de coordination intermusculaire améliore
de manière significative la performance athlétique et
améliore également le flux, le rythme et la précision du
mouvement.

Un athlète bien entraîné est capable de transformer sa force
potentielle en performance sportive.
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L’adaptation du muscle à l’entraînement de la force
musculaire




L’entraînement de la force musculaire augmente la
performance d’un individu grâce à une adaptation
biologique qui se manifeste par un accroissement de la
force corporelle.
Le processus d’adaptation se déclenche à des moments
différents pour les systèmes fonctionnels affectés et les
procédés physiologiques activés.
L’adaptation dépend des niveaux d’intensité atteints durant
l’entraînement et de la composition biologique globale de
l’athlète.
Les enzymes s’adaptent en quelques heures ; l’adaptation
de la circulation cardiovasculaire prend 10 à 14 jours.
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