Chap 3 contraction musculaire

thème c chapitre 3

La contraction musculaire

Quels mécanismes permettent la contraction musculaire ?

Quelle est l'origine de l'ATP permettant la contraction musculaire ?

6. Respiration cellulaire et fermentation

5. Le devenir du glucose dans le cytoplasme: la glycolyse

quels mecanismes permettent la contraction musculaire ?

2. La fibre musculaire, une cellules spécialisée dans la contraction

1. le muscle un organe contractile

3. Le mécanisme de la contraction

4.les myopahties: une dégénérescences des cellules musculaires

1. le muscle un organe contractile

Le muscle strié squeletique est constitué d'une multitude de fibres reliées entre elles et disposées parallèlement et organisées en faisceaux. Chaque fibre est une cellule géante de plusieurs centimètres de long, née de la fusion de nombreuses cellules.

Un mouvement est causé par la contraction synchrone des fibres composant le muscle strié. Le raccourcissement de l'ensemble du muscle exerce une traction sur les os auxquels il est attaché par l'intermédiaire de tendons. Ainsi, l'articulation est mobilisée.

2. La fibre musculaire, une cellule spécialisée dans la contraction

Au microscope une fibre musculaire présente un aspect strié. Cette striation est due à l'organisation moléculaire des myofibrilles qui constituent le cytosquelette occupant le cytoplasme. En effet, chaque myofibrille est formée d'une succession d'unité de 2.5 µm de long environ: les sarcomères.

Chaque sarcomère est un assemblage de deux types de filaments de nature protéique: des filaments fins d'actine et des filaments épais de myosine. Les filaments épais occupent la partie centrale du sarcomère, les filaments fins sont attachés aux extrêmités du sarcomère (stries Z) et pénètrent en partie vers la zone centrale en alternant avec les filaments d'actine. Lors de la contraction les sarcomères se raccourssisent, par glissement des filaments d'actine par rapport aux filaments de myosine. Le sarcomère est donc l'unité contractile du muscle.

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3.Le mécanisme de la contraction

Le glissement des filaments protéiques d'actine et de myosine constitue le mécanisme moléculaire à l'origine de la contraction musculaire. Un tel mouvement des filaments est couplé à l'hydrolyse de l'ATP qui fournit l'énergie nécessaire. Les filaments de myosine possèdent des extrêmités globuleuses ("têtes") qui peuvent se fixer sur les filaments d'actine et se mouvoir le long de ces filaments selon une succession d'étapes qui se répètent.

Chaque tête de myosine fixe une molécule d'ATP et l'hydrolyse. L'hydrolyse de l'ATP libère de l'ADP, un ion P mais aussi de l'énergie nécessaire au mouvement de la tête de myosine. Cette hydrolyse "arme" la tête de myosine, l'entrée de Ca2+ dans la cellule provoque l'attachement et le basculement de la tête de myosine sur le filament d'actine. Ainsi les deux filaments coulissent l'un par rapport à l'autre. La myosine fixe une nouvelle molécule d'ATP et se détache de l'actine. Un nouveau cycle reprend, si la concentration en Ca2+ reste suffisante

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5.Le devenir du glucose dans le cytoplasme: La glycolyse

ATP, Adénosine TriPhosphate

L'ATP est une molécule universelle présente dans toutes les cellules, elle comporte une série de trois groupements phosphate. L'hydrolyse de l'ATP produit de l'ADP et un ion phosphate (noté Pi). Cette hydrolyse libère de lénergie: ATP+H2O --> ADP+ Pi+ Energie disponible

L'énergie libérée est ensuite transférée aux réactions biochimiques qui la consomme. Au repos, une personne hydrolyse environ 45 kg d'ATP par jour. Inversement la synthèse d'ATP nécéssite un apport d'énergie:ADP+ Pi+ apport d'énergie --> ATP+H2O

La molécule de glucose est utilisée par les cellules pour produire de l'ATP. La dégradation de la molécule de glucose commence dans le cytoplasme des cellules : c’est la glycolyse. Lors de cette succession de réaction chimique une molécule de glucose est oxydée en deux molécules de pyruvates (acide pyruvique, C3H4O3). Les atomes d’hydrogène du glucose sont pris en charge par le NAD+ qui sont alors réduits en NADH,H+. Equation bilan de la glycolyse : C6H12O6 + 2 NAD+ --> 2 C3H4O3 + 2 NADH,H+ L’énergie libérée par la glycolyse permet de produire 2 molécules d’ATP pour une molécule de glucose oxydée.

Equation bilan de la glycolyse R'=NAD+ RH2=NADH,H+

L’étude de cultures de levures ont permis de caractériser les voies métaboliques de production de l' ATP : - dans un milieu aérobie (en présence de dioxygène) les levures respirent, - dans un milieu anaérobie (en absence de dioxygène) elles effectuent la fermentation alcoolique. Ce sont 2 processus d’oxydation de molécules de glucose. Au début d'un effort le muscle est en anaérobie et fait de la fermentation lactique. Puis lorsque l'effort se poursuit le rythme cardiaque augmente ce qui permet d'apporter plus de dioxygène au muscle afin de permettre la respiration cellulaire. Lors de la fermentation lactique, l’oxydation de la molécule de glucose est incomplète, il y a production d’acide lactique (lactate) et de 2 ATP par molécule de glucose. Lors de la respiration la molécule de glucose est complètement oxydée et permet la production de 36 ATP par molécule de glucose.

6. la respiration

En présence de dioxygène, la respiration cellulaire permet une synthèse de 36 molécules ATP. Il s'agit d'une voie métabolique aérobie qui se déroule dans la mitochondrie. Le pyruvate produit lors de la glycolyse entre dans cet organite où son oxydation se poursuit : c'est le cycle de Krebs, produisant du CO2 et des composés réduits (NADH). La chaîne respiratoire mitochondriale permet la réoxydation de NADH, par la réduction de dioxygène en eau. Le fonctionnenement de la chaine respiratoire permet le fonctionnement de l'ATP synthase qui est l'enzyme qui produit de l'ATP.

La fermentation lactique permet la réoxydation de NADH en l'absence de dioxygène, par la réduction de pyruvate en lactate. Cette voie anaérobie produit de l'ATP plus rapidement que la respiration, elle permet de soutenir des efforts plus intenses et brefs, mais son rendement est plus faible (2 ATP produits par molécule de glucose.