CONNAISSANCES théoriques à maîtriser en terminale

CONNAISSANCES théoriques à maîtriser en terminale
Le muscle :
Le corps humain contient plus de 400 muscles squelettiques volontaires, appelés ainsi parce qu’ils
peuvent être commandés volontairement par le sujet et permettent de solliciter le squelette (en
opposition aux muscles cardiaques ou aux muscles entourant les viscères. Les muscles striés
squelettiques pèsent entre 25 et 40% du poids corporel selon le niveau d’entraînement. Ils assurent 3
fonctions
1. Ils génèrent la force sur les extrémités osseuses, pour tendre à provoquer un mouvement ; ils
permettent la motricité
2. Ils produisent la force nécessaire au maintien de la posture
3. Ils produisent la chaleur lors d’une exposition au froid, assurant ainsi le maintien de la chaleur
interne (le frisson se transforme à 100% en chaleur)
Les muscles squelettiques, dits striés, sont dotés de fibres de deux types (la proportion étant variable
suivant les muscles, et est déterminé génétiquement :
1. Les fibres « lentes » (type I ou « rouges »), plus efficaces en métabolisme aérobie
(particulièrement riches en myoglobine et en mitochondries). Ce sont les fibres de l'endurance,
elles sont fines et développées lors de la pratique des sports d’endurance : VTT , course à pied,
cyclisme…
2. Les fibres « rapides » (type IIB ou « blanches »), plus efficaces en métabolisme anaérobie.
Produisant plus de puissance pendant de courtes impulsions, elles sont plus sensibles à la
fatigue. Celles-ci sont les plus volumineuses. C'est pourquoi les bodybuilders ou les sprinters
entraînent principalement ces fibres pour augmenter leur volume musculaire : pour des efforts
explosifs.
3. Il existe entre les deux un intermédiaire qui sont les fibres de type IIA . Il semblerait que
celles-ci puissent se transformer en I ou IIB sous l’effet de l’entraînement : contractions
rapides, puissantes mais moyennement endurantes.
4. Activités à durée relativement longue avec des phases d'intensité très élevée.
Tous les types de fibres cohabitent dans le muscle.
Le gain de force réalisé au début de l’entraînement se fera par un recrutement d’un nombre plus
important de fibres musculaires. On travaille donc sur cela en priorité au lycée...
Les fibres rapides ne sont recrutées que pour des contractions proches du maximum, donc pour
travailler la force d’un muscle, il faut travailler lourd ou en préfatigue pour l’objectif d’augmentation
de la puissance
Le muscle c’est :% d'eau, 21% de protéine (myosine), 1% de glycogène (réserve d'énergie), de sels minéraux, de
composés azotés et phosphorés jouant un rôle important dans la n rôle important dans la contraction musculaire
75% d’ eau, 21% de protéines (myosine) , 1% de glycogène (réserve d’énergie), des sels minéraux,
des composés azotés, et phosphorés jouant un rôle important dans la contraction musculaire.
Un muscle est donc très dépendant de la quantité d’eau qu’il contient et tout déficit hydrique est
préjudiciable à son fonctionnement optimal, d’où l’importance de s’hydrater avant, pendant et après
l’effort (1% de pertes en eau c'est 20% des capacités physiques en moins...).
Le muscle cardiaque, qui est formé de fibres striées qui diffèrent de celles du muscle squelettique par
leur noyau central et leurs ramifications et inter connections. Il n'est pas sous contrôle volontaire et
possède une activité motrice ininterrompue et automatique. Ses contractions peuvent être accélérées ou
ralenties sous l'influence du système autonome.
Les fibres musculaires lisses qui forment la paroi des principaux viscères du tube digestif (estomac,
intestin...), du système urinaire (uretère, vessie..), du système respiratoire (bronches), de l'appareil
reproducteur (utérus), de la peau (muscles arrecteurs des poils) et de l'appareil circulatoire (vaisseaux).
A la différence des muscles striés, ils sont pâles et fins. Leurs cellules, en forme de fuseau, sont plus
petites et ne possèdent qu'un noyau central.
Les muscles striés :
Leurs formes sont variées : en fuseau (biceps), en éventail (grand dorsal), en anneau (orbiculaires des
lèvres ou des paupières). Enveloppés dans une gaine fibreuse, ou aponévrose, ils doivent leur nom aux
fibres qui les composent ; cellules allongées contenant plusieurs noyaux et présentant des stries
longitudinales et transversales. Leur couleur rouge provient d'un pigment : la myoglobine.
Les fibres striées, sont ainsi nommées à cause de leurs particularités anatomiques, comme nous allons
le voir. Ces fibres forment les muscles de la locomotion, de la statique et du mouvement, qui sont en
grande partie sous le contrôle du système nerveux volontaire.
Le muscle est constitué d'un groupement de faisceaux, formés eux-mêmes d'un ensemble de fibres
musculaires, serrées les unes contre les autres. Chacune de ces fibres est une cellule musculaire de très
grande taille, qui comprend plusieurs noyaux. Une fibre musculaire peut atteindre plusieurs dizaines
de centimètres dans les grands muscles du dos ou des membres inférieurs. (cf schéma ci-dessous)
À l'intérieur de la fibre sont alignés des faisceaux de myofibrilles, protéines contractiles qui donnent
au muscle le pouvoir de se contracter, puis de se décontracter.
Les myofibrilles sont constituées de filaments, parmi lesquels on distingue deux types : les filaments
fins d'actine et les filaments épais de myosine. Ces types de filaments sont disposés dans la myofibrille
de façon alternée, et les filaments d'actine sont réunis entre eux par une ligne verticale appelée la ligne
Z. La disposition des filaments d'actine et de myosine donne à la myofibrille un aspect strié, aisément
identifiable au microscope électronique, caractéristique qui permet de comprendre comment et
pourquoi le muscle se contracte.
La contraction musculaire
Que se passe-t-il au moment de la contraction ? Les filaments d'actine et de myosine glissent les uns
contre les autres, de façon à raccourcir le muscle. Les molécules de myosine, plus épaisses, sont
équipées de têtes spéciales, qui viennent s'accrocher aux molécules d'actine. Ce phénomène suscite
une réaction chimique qui nécessite la présence de calcium et consomme de l'énergie. Cette dernière
est fournie par la dégradation d'une molécule spéciale, l'ATP (Adénosine Tri Phosphate), présente
dans la cellule musculaire. Plus la contraction est forte, plus le nombre d'accrochages entre les
filaments est grand, et la consommation d'ATP importante.
Les muscles sont constitués d'un nombre donné de fibres, et la musculation n'a pas pour effet de
multiplier ce nombre. Les fibres ne peuvent que grossir ou diminuer de volume en fonction de leur
utilisation : un muscle atrophié est un muscle non employé, tandis qu'un muscle surentraîné, comme
chez un adepte du culturisme, par exemple, est un muscle dont chaque fibre augmente
considérablement de volume. En cas de traumatisme, la zone lésée est remplacée par un tissu
cicatriciel.
Les faisceaux de fibres, à chaque extrémité du muscle, se réunissent en tendons qui s'accrochent
solidement aux os. Tout muscle est entouré d'une gaine fibreuse, l'aponévrose, qui permet aux muscles
de glisser les uns contre les autres.
Le mouvement musculaire, au cours de l'exercice sportif, met en jeu de façon répétée les mécanismes
décrits ci-dessus et entraîne un certain nombre de phénomènes, qui sont encore loin d'être tous
expliqués.
En effet, le sport provoque de nombreux bouleversements, au niveau du muscle et dans l'organisme
entier, concernant les réactions métaboliques, énergétiques, cardiaques et respiratoires, hormonales et
nerveuses. L'entraînement sportif modifie sensiblement la fibre musculaire, tant au niveau de la force
de contraction et de décontraction que de la récupération.
Les carburants du muscle
La contraction des filaments des myofibrilles nécessite la présence d'un carburant spécial, l'ATP. Mais
celui-ci s'épuise très vite, en une ou deux secondes. Si l'effort musculaire continue, il faut que
l'organisme puisse fournir immédiatement de l'ATP, à partir d'autres voies métaboliques, donc d'autres
sources d'énergie.
La première réserve est constituée par une molécule présente dans le muscle, la créatine-phosphate,
qui se dégrade facilement en ATP, et constitue en quelque sorte le deuxième réservoir. Mais celui-ci
va s'épuiser vite également, en cinq ou six secondes. C'est cette réserve que l'athlète consomme lors
des efforts violents et courts, comme un sprint.
Si l'effort continue, il faut que le muscle ait accès à une source d'énergie plus durable. Celle-ci est
constituée par le glucose et le glycogène, qui est la forme sous laquelle est stockée le glucose à
l'intérieur de l'organisme, notamment dans le foie. Lorsque l'effort persiste, le muscle a recours au
glycogène, qui, à la suite de nombreuses réactions enzymatiques (la glycolyse), se dégrade et forme
une nouvelle source de carburant, et donc d'énergie, pour le muscle. En se dégradant, le glycogène
donne naissance à deux composés, l'acide pyruvique et l'acide lactique. Cette voie métabolique s'ouvre
très rapidement, car il ne faut que quelque secondes pour que les précédentes s'épuisent. Ce deuxième
réservoir est utilisé pour les effort de moyenne durée, par exemple une course de quatre cents mètres.
Ces deux premières sources d'énergie, employées pour les efforts courts et intenses, n'ont pas besoin
d'oxygène pour se mobiliser. On dit qu'elles sont anaérobies. Un effort plus prolongé, qui dure plus de
quarante secondes, use d'une troisième voie métabolique, qui, elle, exige de l'oxygène, et est appelée,
pour cette raison, aérobie.
Ce troisième réservoir, auquel l'on recourt pour les efforts longs, comme les courses de fond ou le
marathon, naît de la combustion de l'acide pyruvique (qui, comme nous l'avons vu, provient de la
dégradation du glycogène) et des acides gras, en provenance des graisses accumulées dans
l'organisme. Les acides aminés et les protéines sont très peu utilisés comme source d'énergie.
Le muscle dispose ainsi d'un équipement énergétique sophistiqué, adapté à la nature de chaque effort
musculaire, fonctionnant un peu comme une automobile qui aurait en permanence à sa disposition des
carburants différents selon l'effort demandé (démarrage, course en ville, parcours long, etc.)
Pour utiliser ces carburants, les fibres musculaires sont équipées différemment : on distingue en effet
les fibres lentes, dites de type 1 (rouges), qui emploient surtout la voie aérobie. On les reconnaît au
microscope, car elles ont de nombreuses mitochondries, micro-organismes intracellulaires où se réalise
la réaction de combustion aérobie des graisses de l'organisme. Et, en second lieu, on distingue les
fibres rapides, dites de type 2B (blanches), qui utilisent essentiellement la voie anaérobie. Les fibres de
type 2A ont des caractéristiques intermédiaires et recourent aux deux méthodes d'approvisionnement
en énergie. (cf tableau)
La répartition de ces types de fibres varie d'un muscle à l'autre. Les fibres lentes, plus vascularisées et
qui contiennent davantage de graisses (triglycérides) et de myoglobine (une molécule qui fixe
l'oxygène du sang et donne au muscle sa couleur rouge caractéristique), sont par exemple plus
nombreuses dans les muscles extenseurs du pied comme le soléaire (dans le mollet) que dans les
muscles fléchisseurs. Il y a également une variation importante selon les individus et le type de sport
pratiqué. Un sprinter développera davantage ses fibres rapides, anaérobies, tandis qu'un marathonien,
habitué des efforts de longue durée, développera surtout ses fibres lentes.
Nous nous intéressons ici surtout aux fibres striées, ainsi nommées à cause
de leurs particularités anatomiques, comme nous allons le voir. Ces fibres