TP 3 - La contraction musculaire

La contraction musculaire et ses mécanismes

La contraction musculaire à l'échelle moléculaire et à l'échelle de l'organe

La spécialisation de la structure musculo-articualire

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À l'échelle organique : le muscle

Observation au microscope optique de fibres musculaires d'un muscle cru de grenouille dissociées et colorées au bleu de méthylène (x40)

Noyaux

Cytoplasme strié

Membrane plasmique

Observation au microscope optique de fibres musculaires d'un muscle dissociées et colorées au bleu de méthylène

Les muscles squelettiques (reliés au os) sont composés de fibres musculaires qui sont la fusion de plusieurs cellules allongées. Les cellules musculaires observées sont caractérisé par des stries qui correspondent à l'assemblage de l'ensemble des sarcomères. On dit que le muscle est striée.

À l'échelle cellulaire : la fibre musculaire

6. Myofilaments7. Myosine 8. Actine 9. Mitochondrie

Coupe transversale de myofibriles

1. Sarcomère
2. Strie Z
3. Bande H
4. Bande claire
5. Bande sombre

Coupe longitudinale de myofibriles

Le cytoplasme des cellules musculaires est composé de filaments de nature protéique groupé en cylindres appelés myofibriles. Une myofibrile est formée d'une succession de sarcomères qui sont délimités par les stries Z. Les sarcomères sont constitués de myosine et d'actine. Lors de la contraction du muscle, ce sont les sarcomères du myofibrile qui se raccourcissent.

À l'échelle cellulaire et moléculaire : le sarcomère

A l'échelle céllulaire, la contraction du muscle engendre le raccourssissement des sarcomères (environ 25%) réalisé par les déplacements des myofilaments d'actine et de myosine. Dans une myofibrile, tous les sarcomères se contractent de façon comparable et de manière synchrone. Attention, ces déplacements de protéines ne sont pas spontanés

Myofilament d'actine

Myofilament de myosine

BILAN DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE

La mise en évidence du rôle de l'ATP dans la contraction du muscle

Quels sont les mécanismes moléculaires responsables de la contraction du muscle squelettique ?

RAPPEL : Une fois le potentiel d'action musculaire crée (synapse neuro-musculaire), celui-ci fait augmenter la concentration du calcium, qui se trouve initialement sur les réticulums sarcoplasmiques, dans le cytoplasme des fibres musculaires.

Or les fibres musculaires ont besoins d'énergie pour se contracter ; c'est là qu'intervient une molécule : l'ATP*. C'est l'hydrolyse de cette molécule d'ATP qui fournit l'énergie nécessaire à la contraction des sarcomères et donc du muscle squelettique.

EXPERIENCE :

Sans la molécule d'ATP, les sarcomères ne se raccourcissent pas, les fibres musculaires ne se contractent pas : => pas de contraction du muscle squelettique Avec la molécule d'ATP, les sarcomères se raccourcissent, les fibres musculaires se contractent donc : => contraction du muscle squelettique

Aspect de la fibre au cours de l'expérience

ATP : Adénosine tri-phosphate

Le fonctionnement de l'ATP

Les têtes de myosines, c'est-à-dire le site de liaison pour les filaments d'actines, se fixe sur la molécule d'actine➔ création du complexe actine-myosine, capable de récupérer l'énergie libérée par hydrolyse de l'ATP. Cette ATP va se lier avec une tête de myosine ➔ dissociation du complexe ➔ hydrolyse l'ATP en ADP* + PiArrivé des ions Ca2+ après le potentiel d'action musculaire La tête de l'ADP se lie à l'actine, l'ADP est libérée, glissement entre des filaments d'actine et des filaments de myosine ➔ raccourssicement des sarcomères et contraction du muscle

Ainsi, l'ATP est une molécule indispensable à la rupture du complexe actine-myosine et son hydrolyse permet la formation de nouveaux complexe. Si on bloque l'hydrolyse, alors il n'y a pas de contraction du muscle

ADP : Adénosine di-phosphate

Pourquoi l'ATP et son renouvellement sont indispensables à la contraction musculaire ?

ATP : molécule qui a une courte durée de vie ==> doit être renouvellé en continu Si la molécule d'ATP n'est pas renouvelé, elle n'est donc plus présente, et celle-ci ne pourra pas effectuer son rôle. ==> En l'absence d'ATP, les têtes de myosines restent solidement attachées à l'actine. Il n'y a donc pas de glissement et pas de raccourcissement des sarcomères.

PAS DE CONTRACTION DU MUSCLE SQUELETTIQUE