Chap 4 mus

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DAYS / HRS / MINS / SECS

wow

CHAPITRE 4 : LE MUSCLE STRIE, LA CELLULE MUSCULAIRE ET LA CONTRACTION MUSCULAIRE

Pb : Quel est le lien entre la structure d’un muscle et sa fonction ? Comment le SN envoie-t-il des messages au muscle ?

go!

ORGANES

Quels Muscles!

Cellules musculaires en coupe longitudinale

Cellules musculaires en coupe transversale

Cellule musculaire observée au MET

cliquez sur l'image pour voir les légendes

LA PUBERTE

Un cas particulier : Les Castrats

Activité 3 : Devenir adolescent

Bilan

Tu veux savoir à quoi correspond la puberté ???

Aide méthodologique : construction tableau

La problématique

CHAPITRE 4 : LE MUSCLE STRIE, LA CELLULE MUSCULAIRE ET LA CONTRACTION MUSCULAIRE

wow

Léa 17 ans participe au Téléthon dans son école pour ramasser de l’argent et son professeur lui explique que cet argent permettra de développer la recherche pour espérer un jour trouver un traitement pour les personnes atteintes de myopathie de Duchennes et qui sont sur un fauteuil roulant. Léa ne comprend pas pourquoi leurs muscles ne fonctionnent plus. Vous êtes amie de Léa et vous décidez de lui expliquer la structure complexe des muscles ….

Pb : Quel est le lien entre la structure d’un muscle et sa fonction ? Comment le SN envoie-t-il des messages au muscle ?

go!

SOMMAIRE

Activité 1 : Du muscle à la cellule musculaire

Activité 1 : Du muscle à la cellule musculaire

Conclusion

Activité 2 : Comment le muscle se contracte pour que nous puissions réaliser des mouvements ??

Activité 3 : Une pathologie musculaire : la myopathie de Duchenne

Activité 4 : La commande de la contraction musculaire

Activité 5 : Couplage Excitation-contraction

SOMMAIRE

Quel magnifique mécanisme !!!!

Le corps humain est composé de 639 muscles ce qui représente 40 % de son poids moyen, répartis de la façon suivante : 170 dans la tête et le cou, 200 dans le tronc, 100 dans les membres supérieurs et une centaine dans les membres inférieurs.

Activité 1 : Du muscle à la cellule musculaire Le muscle est une structure adaptée à la réalisation de mouvements commandés par des neurones. Le raccourcissement de chaque fibre musculaire conduit au raccourcissement des muscles et donc, à l’expression d’une force sur des tendons qui eux-mêmes, tirent sur les os, ce qui génère un mouvement (vue en TP).

Document 1 : Organisation du muscle strié squelettique ; à droite observation en MO

Observation au MO muscle lapin

MV

Noyaux ?

Logiciel :

exercices :

VIDEO: A l'échelle cellulaire et moléculaire

Aide :

Exercice :

Logiciel :

Activité 2 : Le mécanisme de la contraction musculaire

Julie votre amie décide de se mettre au sport et elle vous demande de lui expliquer pourquoi lorsqu’ elle porte un haltère elle sent son muscle du bras qui se raccourcit et qui devient plus épais. Vous décidez de lui expliquer ………. La contraction musculaire correspond à un ensemble de phénomène à l’échelle moléculaire qui se répercute à l’échelle cellulaire et donc sur le muscle dans son entier. Le phénomène se passe au niveau de l’unité de contraction le sarcomère.

vISUALISATION

Document 1 : Observation de l’unité fonctionnelle du muscle lors d’une contraction

Ces 2 images de microscopie électronique montrent l’unité fonctionnelle du muscle, contracté et au repos, et ses schémas d’interprétation.

ME

Vidéos :

Exercice :

La source d'energie du muscle

Les muscles sont constitués de cellules spécialisées : les fibres musculaires ou myocytes. La contraction des muscles représente une dépense énergétique importante (sous forme de travail mécanique et de chaleur).

exo

Les besoins permanents Des muscles

Àfin de connaître les besoins permanents des muscles on analyse le sang entrant et sortant d'un muscle dans deux conditions: - au repos, -pendant un effort physique. 3 composés sont recherchés: le glucose (sucre) et deux gaz (dioxygène et dioxyde de carbone). Les données dans le tableau correspondent à des valeurs moyennes.

Consignes

ÉVOLUTION DE LA CONSOMMATION DE GLUCOSE EN FONCTION DU TEMPS

Consommation de glucose (en mg/min)

500400 300 200 100 0

MESURES EXPÉRIMENTALES

0 10 20 30 40

Temps (en min)

VIDEO: échelle moléculaire

rigidité cadaverique

Les conditions d'une bonne contraction :

Activité 3 : Une pathologie musculaire : la myopathie de Duchenne

Une paralysie progressive

L'avancée grace au Telethon :

Au niveau moléculaire :

Téléthon historique :

Maladie génétique :

INSERM :

30 mn traité en AP :

Activité 3 : Une pathologie musculaire : la myopathie de Duchenne

Une paralysie progressive

L'avancée grace au Telethon :

Au niveau moléculaire :

Téléthon historique :

Maladie génétique :

INSERM :

30 mn traité en AP :

Document 2 : Enregistrement électrique (électromyogramme) et mécanique d’un muscle en contraction Ce document montre les enregistrements obtenus sur un muscle par des électrodes, qui captent une tension électrique et enregistrent un PAM (potentiel d’action musculaire), et une tension mécanique (secousse musculaire). La secousse musculaire représente l'activité mécanique du muscle squelettique. ♦Avant la stimulation, on enregistre une faible tension musculaire qui correspond au tonus musculaire. ♦La stimulation efficace, déclenche après un certain temps de latence (1) un tracé appelé une secousse musculaire qui présente deux phases : Une phase de contraction (2): la phase ascendante au cours de laquelle la tension musculaire augmente progressivement. Une phase de relâchement (3) : la phase descendante au cours de laquelle la tension musculaire diminue progressivement pour retrouver sa valeur initiale. On peut enregistrer les activité électriques et mécaniques d'un muscle. Le potentiel d'action musculaire (PAM) représente l'activité électrique du muscle. Le PAM est toujours enregistré pendant le temps de la latence de la secousse musculaire.

NB : L’axe des abscisses représente le temps

Bilan activité 1,2 et 3 :

En texte :

En vidéo :

En schéma :

Exercice :

Je m'entraine !

Anatomie et histologie du muscle

CO2

H2O

Glc

Glc

Consigne

Déplacer les différentes étiquettes pour compléter le schéma bilan expliquant les besoins du muscle

O2

énergie + chaleur

O2

CO2

H2O

Glc

O2

CO2

Sang sortant

Capillaire sanguin

Sang entrant

Muscle

Réaction chimique

Activité 4 : La commande de la contraction musculaire

Louis se demande comment ces appareils fonctionnent et il vous demande comment est-il possible que des électrodes posées sur le corps provoquent des contractions musculaires ………il va falloir l’aider (comme d’habitude ☺)

Louis se demande comment ces appareils fonctionnent et il vous demande comment est-il possible que des électrodes posées sur le corps provoquent des contractions musculaires ………il va falloir l’aider (comme d’habitude )

Le muscle squelettique est innervé par un neurone moteur appelé motoneurone. La jonction entre le motoneurone et la fibre musculaire est une synapse neuromusculaire appelée une plaque motrice (il existe des jonctions entre 2 neurones, on parle de synapse neuro-neuronale). Une même fibre nerveuse innerve plusieurs fibres musculaires. L'ensemble formé par le motoneurone et les fibres musculaires innervées constituent une unité motrice. Un muscle est formé des milliers des fibres musculaires. Chaque motoneurone innerve un ensemble des fibres musculaires, donc un muscle est constitué de plusieurs unités motrices. La force développée par un muscle dépend du nombre des unités motrices activées et recrutées.

ME

Document 1 : Relation entre fibre nerveuse et fibre musculaire En suivant une fibre nerveuse motrice, on constate qu’elle se ramifie à ses extrémités périphériques (bouton synaptique). Chaque extrémité entre en contact avec une fibre musculaire par une synapse appelée : jonction neuromusculaire ou plaque motrice. L’ensemble d’une fibre nerveuse motrice et des fibres musculaires qu’elle innerve constitue une unité motrice.

Les 2 types de synapses :

Synapse neuro-neuronale :

3D

3D muscle

Doc A : Structure de la synapse neuromusculaire

Logiciel :

00 Votre mission

Consigne

Schémas à compléter

Structure d'une synapse

La synapse neuro-neuronale

La synapse neuro-musculaire

Photographies au MET

04 Le fonctionnement de l'élément post-synaptique (2)

La conséquence de la fixation d'un neurotransmetteur (synapse neuro-neuronale)

La conséquence de la fixation d'acétylcholine (synapse neuro-musculaire)

D'après Nathan terminale spé page 299

Bravozzz !

Doc B : Vue détaillée d'une jonction neuromusculaire ME

Lorsqu’on observe une synapse en utilisant un grossissement suffisant, on constate que la membrane plasmique du neurone pré-synaptique n’est jamais en contact avec la membrane du muscle. L’espace inter-synaptique ou fente synaptique qui les sépare mesure quelques dizaines de nanomètres. Le message électrique ou potentiel d’action membranaire, circulant sur la fibre nerveuse, se transforme alors en un message chimique véhiculé par une molécule produite par la fibre nerveuse : les neurotransmetteurs qui sont dans des vésicules synaptiques, les neurotransmetteurs vont se fixer sur les récepteurs post-synaptiques du sarcolemme.

Exercice :

transmission synaptique

Synapse 3D :

La transmission des messages nerveux

Oui, et d'ailleurs... c'est quoi, un message nerveux ?

Notre système nerveux est constitué de neurones, ok... Mais... comment les messages nerveux circulent-ils là-dedans ?

Le message nerveux est un signal électrique qui se propage le long des neurones. Pour le mettre en évidence, on réalise le montage suivant. - une électrode stimulatrice est posée sur un neurone; en lui envoyant une décharge électrique, elle entraîne la naissance d'un message nerveux. - une électrode réceptrice est reliée à un oscilloscope qui permet de visualiser le signal électrique.

►Allume l'oscilloscope.

Oscilloscope

Electrode stimulatrice

Electrode réceptrice

Neurone

Le message nerveux est un signal électrique qui se propage le long des neurones. Pour le mettre en évidence, on réalise le montage suivant. - une électrode stimulatrice est posée sur un neurone; en lui envoyant une décharge électrique, elle entraîne la naissance d'un message nerveux. - une électrode réceptrice est reliée à un oscilloscope qui permet de visualiser le signal électrique.

►Clique sur le bouton pour envoyer une décharge électrique.

Oscilloscope

Electrode stimulatrice

Electrode réceptrice

Neurone

Le message nerveux est un signal électrique qui se propage le long des neurones. Pour le mettre en évidence, on réalise le montage suivant. - une électrode stimulatrice est posée sur un neurone; en lui envoyant une décharge électrique, elle entraîne la naissance d'un message nerveux. - une électrode réceptrice est reliée à un oscilloscope qui permet de visualiser le signal électrique.

Conclusion : un message nerveux (de nature électrique) se propage le long du neurone.

Oscilloscope

Electrode stimulatrice

Electrode réceptrice

Neurone

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

►Allume l'oscilloscope.

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

►Clique sur le bouton pour envoyer une décharge électrique.

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

► Rédige une phrase de conclusion à cette observation.

Essayons maintenant dans l'autre sens...

►Allume l'oscilloscope.

Essayons maintenant dans l'autre sens...

►Clique sur le bouton pour envoyer une décharge électrique.

Essayons maintenant dans l'autre sens...

► Rédige une phrase de conclusion à cette observation.

Mais comment le message nerveux passe-t-il d'un neurone à l'autre ou à un myocyte ?

► Clique sur la loupe pour observer de (beaucoup) plus près la jonction entre deux neurones ou entre un neurone et un myocyte..

Neurone 2

Neurone 1

Synapse

Neurone 1

Neurone 2 ou myocyte

Fente synaptique

Il existe un espace entre les deux neurones (fente synaptique). Sans contact, le message nerveux, sous forme d'un signal électrique ne paut pas passer d'un neurone à l'autre...

La zone de jonction entre deux neurones s'appelle une synapse.

Le message électrique se transforme en message chimique... Viens, je te montre !

Microscope électronique x 10 000

Neurone 2

Neurone 1

Le message nerveux circule sous la forme d'un potentiel d'action dans le neurone pré-synaptique. Il est transmis sous le forme d'un signal chimique (neurotransmetteurs). C'est l'association entre le neurotransmetteur et son récepteur spécifique qui déclenche la naissance d'un nouveau potentiel d'action sous la forme d'un signal électrique dans le neurone suivant (= neurone post-synaptique).

Fusion des membranes

02 Le fonctionnement de l'élément pré-synaptique

L'exocytose du neurotransmetteur

Le codage du message nerveux

étape 1 : le message nerveux électrique arrive à la terminaison de l'axone

Fonctionnement simplifié d'une synapse

neurone pré-synaptique fente synaptique myocyte ou neurone post-synaptique

étape 2

libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique

message nerveux

suite

calcium

message nerveux

Houaa beau fonctionnement !!!

edumedia

message nerveux

neurotransmetteur appelé acétylcholine

canal calcique

Synapse neuromusculaire

► Complète maintenant le schéma de la synapse :

► Explique pourquoi le message nerveux ne circule que dans un sens.

Neurone post-synaptique

Neurotransmetteur

Récepteur

Fente synaptique

Message nerveux

Neurone pré-synaptique

Valider

Vésicule de stockage des neurotransmetteurs

j'ai mélangé toutes mes etiquettes !! aides moi à les replacer dans l'ordre chronologique STP

Fonctionnement simplifié d'une synapse

Les neuromédiateurs se fixent sur les récepteurs de l'élèment post synaptique

Entrée massive de calcium

arrivée du message nerveux dans la terminaison de l'élèment présynaptique

libération par exocytose des neurotransmetteurs dans la fente synaptique

les neuromédiateurs traversent la fente synaptique

création d'un nouveau message électrique dans l'élèment post synaptique

retour à la synapse

Document 2 : La transmission du message nerveux d'un neurone à un effecteur : cellule musculaire Doc a : Schéma expérimental La transmission de l'information du neurone vers la cellule effectrice s'effectue au niveau de la synapse. Il s'agit de comprendre le fonctionnement de cette structure au travers de l'étude d'un exemple : la synapse neuromusculaire. On réalise des expériences de stimulation d’une fibre nerveuse, selon le montage suivant :

Fonctionnement simplifié d'une synapse

Les neuromédiateurs se fixent sur les récepteurs de l'élèment post synaptique

arrivée du message nerveux dans la terminaison de l'élèment présynaptique

libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique

les neuromédiateurs traversent la fente synaptique

création d'un nouveau message électrique dans l'élèment post synaptique

Doc b : Expériences effectuées et résultats obtenus source Sujet Bac Remanié On peut isoler les substances chimiques contenues dans les vésicules synaptiques et les injecter dans la fente synaptique en l’absence de toute stimulation. Ces substances sont appelées des neurotransmetteurs et on a pu en isoler une : l’acétylcholine dans le cas de la synapse neuromusculaire. Dans le même temps, on enregistre le potentiel de membrane et ses variations éventuelles par des électrodes placées sur la cellule musculaire N2.

N1 N2

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

►Clique sur le bouton pour envoyer une décharge électrique.

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

Acétylcholine

► Rédige une phrase de conclusion à cette observation.

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

► Rédige une phrase de conclusion à cette observation.

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

►Clique sur le bouton pour envoyer une décharge électrique.

Voyons maintenant comment ce qu'il se passe avec deux neurones...

►Clique sur le bouton pour envoyer une décharge électrique.

N1 N2

N1 N2

Le sang est prélevé le plus souvent en présence d’un anticoagulant. L'anticoagulant sert à éviter la formation d'un caillot de sang.

Estelle

Sophie

1-NFS

Sous-titre

Doc E : La transmission synaptique

Doc E : chronologie des évènements permettant le passage de l’information d’un élément pré vers l’élément post-synaptique

Fonctionnement d’une synapse neuro-musculaire :

Regardez bien tous les documents et vidéo pour comprendre le fonctionnement d'une synapse.........

Texte à completer

Exercices :

Titre 2

Sous-titre

Activité 5 : Couplage Excitation-contraction

Le couplage excitation contraction correspond à l'ensemble des phénomènes depuis la stimulation de la cellule musculaire lors de la libération de l'acétylcholine au niveau de la jonction neuromusculaire jusqu'à la production d'une force liée à la contraction de la cellule.

Logiciel :

Explication logiciel

je m'entraine :

Bilan

Bilan : Document : Exercice sur la hiérarchie d’organisation d’un muscle

1-Nommer les différentes structures représentées (compléter les encadrés). 2-Faire un texte en utilisant les mots encadrés qui montre la hiérarchie d’organisation d’un muscle (de la plus grande à la plus petite structure).

Bilan synapse neuromusculaire :

Doc C : Expérience 1 Électronographie d'une synapse avant (à gauche) et après (à droite) le passage d'un message nerveux. Le trait mesure 1 µm.

vésicule

acetylcholine

Doc D : Expérience 3 : Il existe sur la face externe de la membrane du neurone postsynaptique des molécules de forme complémentaire à celle du neurotransmetteur : les récepteurs. En marquant par radioactivité les neurotransmetteurs, on observe, après une stimulation du neurone présynaptique, que ceux-ci se retrouvent fixés sur les récepteurs, puis sont dégradés dans la fente synaptique pour être recapturés au niveau de la membrane présynaptique.

Bilan :

Le muscle strié squelettique

6 5 4 3 2 Le muscle strié squelettique Trouver à quelle partie du schéma correspond chaque mot suivant: faisceau de fibres, myofobrille, vaisseau sangin, fibre musculaire,tendon