Les cellules musculaires

« Chapitre 1 – La cellule musculaire : une structure spécialisée permettant sons propre raccourcissement Les organismes pluricellulaires sont constitués de cellules spécialisées différentes selon les organes.

La structure d’une cellule spécialisée est adaptée à sa fonction.

Par exemple, la fonction des cellules musculaires est de permettre la contraction de l’organe qu’est le muscle, ce qui va permettre le mouvement.

La cellule musculaire dispose donc d’une organisation structurale particulière qui lui permet de se raccourcir afin d’assurer sa fonction. I – La structure d’un muscle et l’origine des mouvements A/ Les muscles sont responsables des mouvements Les muscles sont fixés sur les os par les tendons.

Les os sont reliés entre eux au niveau des articulations par les ligaments. Le raccourcissement et l’épaississement des muscles lors de la contraction musculaire permettent le mouvement relatif des os grâce à l’articulation.

Les mouvements de flexion et d’extension sont rendus possibles grâce au fonctionnement de muscles antagonistes.

Par exemple, lorsque le biceps est contracté, le triceps est relâché lors de la flexion de l’avant-bras et inversement lors de l’extension. B/ Organisation du muscle Le muscle strié squelettique est organisé en faisceaux musculaires.

Chaque faisceau est composé de cellules musculaires allongées, disposées parallèlement les unes aux autres.

Dans un muscle, les cellules sont appelées les fibres musculaires ou myocytes.

Le cytoplasme d’une fibre musculaire est rempli à 80% par des filaments de nature protéique : le cytosquelette.

Ce cytosquelette est constitué de myofibrilles donnant à la cellule un aspect strié caractéristique.

Les myofibrilles sont constituées d’une succession d’unités fonctionnelles qui donnent l’aspect strié à la cellule : les sarcomères.

Un sarcomère comporte des myofilaments épais de myosine et des myofilaments fins d’actine. II – Le mécanisme moléculaire à l’origine de la contraction Pendant la contraction, chaque sarcomère se raccourcit par déplacement relatif des myofilaments d’actine et de myosine. Lors de la contraction, le sarcomère devient plus court.

La bande A garde la même longueur mais les bandes I et H deviennent plus courtes.

La taille des myofilaments fins d’actine et des myofilaments épais de myosine ne change pas, c’est leur mouvement l’un par rapport à l’autre qui entraîne le raccourcissement du sarcomère. Le déplacement des myofibrilles de myosine par rapport aux filaments d’actine se fait grâce à la formation de ponts d’union entre ces 2 molécules et nécessite de l’énergie chimique apportée sous la forme d’une molécule appelée ATP : Adénosine TriPhosphate. L’ATP et le calcium sont tous 2 nécessaires à la contraction et au relâchement des cellules musculaires.

Le cycle de contraction met en jeu successivement : - La fixation d’une nouvelle molécule d’ATP sur la myosine permettant la séparation entre myosine et actine (2).

- L’activation d’une tête de myosine (changement d’orientation), provoquée par l’hydrolyse d’une molécule d’ATP en ADP+Pi (3). - La fixation de la tête de myosine sur l’actine, qui n’est possible qu’en présence de Ca2+ libéré lors de l’arrivée d’un message nerveux moteur (4). - Le retour de la tête de myosine à sa position de repos (« coup de rame ») provoqué par la libération de l’ADP (5/1) Le mécanisme moléculaire à la base de la contraction musculaire correspond aux glissements de protéines (actine/myosine) les unes par rapport aux autres.

L’hydrolyse de l’ATP fournit l’énergie nécessaire à ce mouvement.

Il y a donc une conversion de l’énergie chimique (stockée dans la molécule d’ATP) en énergie mécanique (la contraction musculaire).

Ce mouvement n’est possible qu’en présence de Ca2+, libéré lors de l’arrivée d’un message nerveux moteur. Remarque : Pour se déplacer, les animaux consomment une grande quantité d’ATP (jusqu’à 40kg par jour).

En effet, au cours de la contraction musculaire, la réalisation du mouvement qui passe par le fonctionnement du complexe protéique « actine-myosine » nécessite l’hydrolyse de molécules d’ATP qui seront régénérées aussi vite qu’elles seront détruites (voir chapitre 2). III – Dégénérescence des cellules musculaires : exemple des myopathies Les myopathies sont des maladies génétiques qui se traduisent par la dégénérescence évolutive des muscles striés. Dans le cas de la myopathie de Duchenne, ce sont des mutations touchant le gène de la dystrophine, porté par le chromosome X.

La dystrophine est une grosse protéine qui relie les filaments d’actine du cytoplasme à la membrane cellulaire et à la matrice extra-cellulaire. En absence de dystrophine, les cycles de contraction-relâchement finissent par léser la membrane plasmique, entraînant une dégénérescence cellulaire.. »