UMs - STAPS Toile libre

OUT05O – SNM – CM2 - 2009
PHYSIOLOGIE
DU SYSTEME
NEUROMUSCULAIRE
de l’aspect structural
à l’aspect fonctionnel
[email protected]
(« Physiologie de l’Activité Physique », Maloine/edisem edition)
III. Présentation structurale et fonctionnelle succincte
du système neuromusculaire
IIIa. La chaîne de commande du mouvement
IIIb. Définition de l’Unité Motrice (UM).
IIIc. Compromis Nombre/Taille des UMS
IIId. Myotypologie
⇒ la génétique: son influence sur le lien myotypologie /perfs
IIIe. Typologie des UMs
Différences 1. métaboliques, 2. force, 3. fatigue, 4. innervation
=> influences fonctionnelles.
IIIf. Comment accroître la production de force?
1. la Loi du « Tout ou Rien » 2. recrutement SPATIAL, 3. recrut. TEMPOREL
=> conséquences fonctionnelles.
IIIa. LA CHAINE DE COMMANDE
Système Neuromusculaire :
…………………
/ posture & mouvement
Moelle épinière
Récepteur
1
1. ………….. par
récepteurs
……………………..
(/ position, vitesse et force)
Encéphale
- Infos ………………….
- infos. ………………….
(muscles, articulations, peau)
2. ………………. de
l’information sensorielle
au niveau ……
Moelle épinière
Moelle épinière
Récepteur
2
Activité
………….
3. …………
Réponse
…………..
Moelle épinière
……….
Réponse
motrice
………..
3
Motoneurone alpha
IIIb. DEFINITION D’UNE UNITE MOTRICE
……. muscles
squelettiques
………… Mnα
……………...
de f.m.!!
Revu dans le cours sur le système nerveux
Les axones des Mnα
α quittent la moelle épinière par …………………….
C5 à C8
Épaules
doigts
L1 à S3
Hanches
pieds
570 muscles
squelettiques
420 000 Mnα
(motoneurones alpha)
Racine dorsale
Racine ………
250 millions
de f.m.!!
Moelle épinière
Substance ………. de la ME
Substance
blanche
……..
………….
…………….. des
motoneurones
Fibres musculaires
………… f.m. / Mnα
α (
axone ………)
=> DEFINITION d’une UM
Jonction neuromusculaire
COMPORTE :
Moelle épinière
Unité
Unité
motrice I motrice II
……………….
(……)
et
Nerf
…………………
…………………
…………………..
Motoneurone
Axone
⇔
…………………………
DU CONTRÔLE
…………………………..
UM de type I: …………………
UM de type II: ………………….
Fibres
musculaires
Rmq: DISPOSITION DES FIBRES MUSC. D’UNE MEME U.M.
Coupe transversale
de muscle
Sur un secteur de 100 fm
groupées
Appartiennent- elles à la même UM ?
……..:
2 à 5 fm / 100 sont ……………………………….
⇔
LE TERRITOIRE D’UNE UM EST …………………
(les fm sont ……………….. dans le muscle)
Si ……..…
CONTRACTION ………………………………
IIIc. DIFFERENTS COMPROMIS NOMBRE
- TAILLE DES UMs
1. Influence de la TAILLE du muscle
Muscle de GRANDE TAILLE => BEAUCOUP D ’UMs ??
Gastrocnemius medialis : ….. UMs
( …… Mnα)
Interosseux du pied : ….. UMs
MAIS Droit externe de l’oeil : …… UMs !!
2. Influence de la FONCTION du muscle
Muscle très PUISSANT (gastroc. m.) Muscle très PRECIS (droit externe)
• ………… d’UMs (600)
• …………. d’UMs (1700)
• ………………de fm / Mnα
α (2000) • ……de fm / Mnα
α (20)
« …………………. »
« ……… »
…………..d’UMs de ……….. taille …………. d’UMs de …….. taille
Un muscle est d’autant mieux représenté dans le cortex
qu’il est impliqué dans des mouvements
…………………………………
Aires motrices et sensitives
PRECISION …… PUISSANCE !!
IIId. MYOTYPOLOGIE & Discipline sportives … nettement prédéterminée
(rappel)
Typologie musculaire
VO2 max
% de fibres Lentes (fmI)
(ml / min / kg)
fmI > II
(fmI > 60%)
fmII ≥ I
(fmII ≥ 50%)
fmI: fibres musculaires « lentes » (oxydatives)
fmII: fibres musculaires « rapides » (glycolytiques)
=> ECONOMIE > PUISSANCE
=> PUISSANCE > ECONOMIE
IIId. MYOTYPOLOGIE
type I : ………………………………………………………,
…………………. à la fatigue
type IIa : …………………………………………,
…………………………………..
type IIx : ……………………………………………………….,
………………………… à la fatigue
Biopsie
La biopsie musculaire
1. Anesthésie locale
2. Incision
3. Prélèvement
MHC-2X
MHC-2A
MHC-1
Myotypologie: très largement déterminée par ……………!
80
80
Jumeau A
60
60
40
40
20
Jumeau B
20
0
20
80
40
60
Jumeau A
0
80
Jumeau B
20
40
60
80
Jumeau A
60
% fibres lentes (Vaste Lateral)
+
40
............................
20
Jumeau B
0
20
TYPE d'UM
40
60
80
"LENTES" (I)
(diapositive du Prof. P.V. Komi)
"RAPIDES" (II)
réserves en:
CP
Glycogène
Triglycérides
…
…
…………..
Mitochondries
…...
……
……………
« …………. »
de G
Activité des
Les
UMs
de type II comprennent 2
Enzymes
aérobie
sous divisions chez l’homme:
Densité capillaire
-IIx (ex IIb) sont ………………..
- IIa sont
…………………..
Contenu
en myoglobine
entre les
I (lentes) et les IIx (rapides)
Activité des
...............................
Dansglycolytiques
les tableaux du cours II = IIx
enzymes
IIa intermédiaires en tout
III.e TYPOLOGIE DES
UMS
III.e.1. Différences
métaboliques …liées
à leur fonction
LENTES (I)
RAPIDES (II)
……………..
…………….
efforts ………..
mais………..
……………
…………
TYPE d'UM
"LENTES" (I) "RAPIDES" (II)
réserves en:
+
+++
…..
+++
+++
+++
…..
+
fmI > II
….
+++
+
….
(fm = fibre musculaire)
Activité des
Enzymes aérobie
+++
….
….
+
Densité capillaire
+++
….
+
….
Myoglobine et fer
+++
….
+
….
CP
Glycogène
Triglycérides
Mitochondries
(jamais 90%!!)
EFFETS FONCTIONNELS
LENTES (I)
RAPIDES (II)
AEROBIE
ANAEROBIE
efforts intenses
mais brefs
économiques
endurantes
..
Activité des
enzymes glycolytiques
Fm II
….
+
+++
….
Fm I
Jones,
fmII > I
..
…
..
III.e.2.
Différences
en terme de
Production
de Force
F
o
r
c
e
I
IIa
IIx
200 ms
150 ms
250 ms
Temps (ms)
UM
rapides
intermed.
lentes
Pic de force
…..
…..
…..
Vitesse de
contraction et de
relâchement
…..
…..
…..
Typologie
(sport dépendante)
II > I
UM II
+ …….
+ …….
<=>
+ ………
I > II
=> Force variable selon les muscles & leur fonction
Muscle
……….
……………….!!
muscles
puissants
(……… = ………..)
Muscle
……….
Muscle
……….
(soléaire)
Muscle
……
≈10……………
III.e.3.
Différences de résistance à la Fatigue
I
IIa
IIx
F
o
r
c
e
Temps (ms)
UM
⇒ Résistance à
la Fatigue
rapides
intermed.
…
…
lentes
….
III.e.4. Différences d’innervation ⇒ effets fonctionnels
TYPE de motoneurone
taille du soma
UM LENTES (I) UM RAPIDES (II)
…
….
les fm lentes (I),
les plus
économiques,
⇒ sensibilité à
l'activation
….
…
sont ……………
TOUJOURS
…………….
dans un effort
………………!
AEROBIE
ANAEROBIE
économiques
Endurantes
( ………. )
efforts intenses
mais brefs
( ………….. )
Impliquées dans
…………………
!
TYPE de motoneurone
UM LENTES (I) UM RAPIDES (II)
taille du soma
+
⇒sensibilité à
l'activation
+++
diamètre de l'axone
⇒ vitesse de conduction
de l’activation
TYPE de motoneurone
Fréquence d’activation
+
….+
+++
+
+++
+++
….
Dans effort
sous maximal
les fm lentes (I),
les plus
économiques,
sont toujours
activées en 1er!
Dans effort max,
les fm rapides
…………….
les lentes
⇔
……………
…………… !
UM LENTES (I) UM RAPIDES (II)
….. Hz
I: activité ………..
…… Hz
II: ……………….
………… M. ………… des astronautes après qq. semaines en apesanteur
III.f. Comment accroître la production de force?
III.f.1. LA LOI DU « …………………. »
Pour 1 fibre musculaire :
Si activation (ordre nerveux) trop faible
Si activation
suffisante
Réponse dite « …………… » de la fm
(attention! seulement ….. % des ponts attachés en même temps)
CONTRACTION =
Accrochage des ponts:
…………………
(≈ 50% en même tps)
D’UNION
Pour 1 unité motrice :
Si activation trop faible
Si activation suffisante
( > seuil d’activation )
⇔ si le motoneurone est suffisamment activé
réponse « ………….. » de ………. ses fibres musculaires
Cette LOI ………………………………………………………. !!
MUSCLE
Dosage
……….. !
UM1
…. / ….
UM2
…../ ….
UM3
…. / …..
III.f.2. Recrutement …………….. à l’exercice triangulaire
(Vameval)
Recrutement:
UMs …………… !
Type IIx
……………..
Les + fatigables (II)
………………….!
…
……
……………
(Mc Ardle, Katch & Katch, 2001)
Complément / TD4
P >> E
II I
P=E
II
II
I
Production
I
Elimination
• Baisse relative de l’élimination par rapport à la production
L’implication des fm II => …………………………………..
=> Le système aérobie sature dans beaucoup de fm I
=> moindre élimination => ……………………… lactatémie M & sg
application à l’exercice MAX de type AA :
Pour Fmax:
…………!
……………
……………………. !
Pb / activation IIx
……………………….
⇒ Pertes de forces …………….. et souvent durables
(revu en TD OUT050)
EFFET D’UN MEILLEUR RECRUTEMENT SPATIAL
F
… Fmax
Effort
ISOMETRIQUE
(statique)
Temps (s)
2
III.f.3. Recrutement TEMPOREL
REPONSE MUSCULAIRE A : 1 STIMULATION
F
1
Temps
A : 2 STIMULATIONS SUCCESSIVES
F
Force
≈constante
Temps
2
Basse
fréquence
REPONSE A : 2 STIM. SUCCESSIVES PLUS RAPPROCHÉES
Nbre de ponts attachés > 50%
2
F
Temps
= ↑ fréquence stim.
REPONSE A : DES STIM. ENCORE PLUS RAPPROCHÉES
F
FORCE
ACCRUE
2
Temps
Haute
fréquence
FREQUENCE D’ACTIVATION :
basse
moyenne
élevée
Effet / effort dynamique ?
EFFICACITE
…………
moyenne
FREQUENCE D’ACTIVATION :
basse
moyenne
élevée
Etude plus précise de ses effets => effort statique
F
……..
……..
de la F
EFFICACITE
ACCRUE
Temps (s)
2,5
RESUME => Myotypologie – Puissance
Fibres
Moelle
Axone Mnα
α
musculaires
épinière
Conséquences fonctionnelles?
fm
IIx
Rapide F
force
Beaucoup de larges fm
« rapides » (glycolytiques)
Type IIx
⇒R de G
api ros
de
c dia
(bo ondu mètre
uffé ctio
es) n P
Type IIa
puissance
ms
fm
IIa
.A.
Nbre moyen de fm intermédiaires
(qualités oxydatives & glycolytiques)
de
mo
yen
d
iam
ètre
ms
intermédiaires
fm
I
Type I
Peu de Fm fines et
lentes (oxydatives)
de
(ba faible
sse dia
fréq mèt
uen re
ce)
Lente F
faiblesse
faible
puissance
ms
(adapté de R.L. Lieber Skeletal Muscle Structure, Function and Plasticity 2002, Fig p93 )
=> liens avec TD:
Myotypologie – Puissance et Capacité énergétiques
IIx
rapide F
force
Vitesses
IIa
fmII > I
PAA
puissance
mais fatigables !
100%
100%
+++
Capacité AA : +
PAL
Capacité AL : +
car
++
/ AA: faible réservoir
/ AL: acidose
10s
• Phosphagènes
• Activité Enzymes AA
+++
2 à 3 min
• Glycogène, glucose
plus grosses molécules
• Activité glycolytique ++
Activité aérobie très faible (+)
Log de temps
fm
I
Vitesses
Marathon
« lentes »
arrivée
« faibles »
I & IIa
peu puissantes
mais endurantes !!!
Capacité A : +++
Car
gros réservoir
et faible acidose
(produit peu, élimine bien)
PMA
+
10s
2 à 3 min
Log de temps
• Glucides, lipides, protides
très grosses molécules
• Activité enzymes mitochondriales+++
• Activité enzymes glycolytiques +