Le rôle du muscle strié squelettique dans la conversion de l’énergie chimique en énergie mécanique

Tous les mécanismes cellulaires de la contraction musculaire nécessitent de l’ATP, or les réserves d’ATP sont faibles. ہ une intensité maximale, elles ne permettraient des efforts que de quelques secondes. Il faut donc reconstituer de l’ATP en permanence.

Comment se fait donc la régénération de l’ATP?

5- La régénération de l’ATP:

Pour comprendre Comment se fait la régénération de l’ATP, on propose d’étudier les documents suivants:

Document 1:  On dose quatre molécules dans un muscle isolé de Grenouille. Ce muscle est soumis à une série d’excitations électriques rapprochées dans trois conditions expérimentales différentes:

A: aucun traitement n’est réalisé sur le muscle.

B : on a traité le muscle avec de l’acide iodoacétique qui a la propriété de bloquer la glycolyse.

C: on a traité le muscle avec l’acide iodoacétique et avec une substance inactivant l’enzyme intervenant dans la réaction séparant la créatine et le phosphate constituant la phosphocréatine.

Le tableau suivant donne les résultats obtenus. On indique que lors des expériences A et B, le muscle se contracte pendant toute la durée des excitations; lors de l’expérience C, la contraction s’interrompt rapidement malgré les excitations.

Document 2: Lors d’un effort, une cellule musculaire consomme de très nombreuses molécules d’ATP. Elle régénère ces molécules grâce à trois voies métaboliques décrites ci-dessous.

1 – A partir de l’exploitation du documents 1, interprétez les résultats obtenus.

2 – En exploitant le document 2, déduisez les voies métaboliques régénératrices de l’ATP, et écrivez la réaction globale de chaque voie métabolique.

1 – Lorsqu’on le muscle est intact, il  se contracte pendant toute la durée des excitations, le taux du glycogène diminue et l’acide lactique augmente, tandis que le taux de la phosphocréatine et de l’ATP reste constant. Le glycogène est la molécule fournissant de l’énergie au muscle pour se contracter

Lorsqu’on bloque la glycolyse par l’utilisation de l’acide iodoacétique, on observe que  le muscle se contracte également pendant la durée des excitations, le taux de l’ATP, du glycogène et l’acide lactique reste constant, celui de la phosphocréatine diminue ce qui montre qu’elle a été utilisée. La phosphocréatine est la molécule qui fournit l’énergie au muscle pour se contracter.

Lorsqu’on bloque la glycolyse et on inhibe la phosphocréatine, on observe que  la contraction du muscle s’interrompt rapidement malgré les excitations, le taux  du glycogène, l’acide lactique et de la phosphocréatine reste constant, tandis que le taux de l’ATP  s’annule, cela s’explique par l’arrêt de de régénération de l’ATP.

2 – La régénération de l’ATP peut se faire par trois voies métaboliques, deux anaérobies, c’est-à-dire ne nécessitant pas de dioxygène, et une troisième aérobie nécessitant le dioxygène.

– Une voie anaérobie alactique:

Ainsi nommée car elle n’entraîne pas la production d’acide lactique. Elle est à l’origine de chaleur initiale de relâchement. Elle est subdivisée en deux réactions:

La première catalysée par une enzyme(créatine kinase ou Créatine PhosphoKinase) :

Créatine phosphate + ADP  →  Créatine + ATP 

Le stock du Créatine phosphate dans le muscle est  limité et ne permet un effort que de quelques secondes.

La deuxième catalysée par une enzyme(myokinase):

ADP + ADP →  AMP + ATP 

– Une voie anaérobie lactique (la fermentation lactique):

Sa réaction globale:

Glucose + 2 ADP + 2 Pi  → 2 acides lactiques (lactates) +2ATP  

Contrairement à la voie alactique qui ne fait intervenir qu’une seule réaction chimique, la voie lactique comporte deux phases ( la glycolyse + la réduction des pyruvates en lactates).

L’acide lactique produit s’accumule dans le muscle (fatigue musculaire) et le sang.

– Une voie aérobie(la respiration cellulaire)

 Elle est à l’origine de chaleur retardée, sa réaction globale :  

C6H12O6 (glucose) + 6O2 + 36ADP + 36Pi  → 6CO2+ 6H2O +36ATP 

Ce bilan global résulte de deux phases comprenant chacune de nombreuses réactions chimiques ( la glycolyse + dégradation du pyruvate dans les mitochondries).

 Document 3: Les voies métaboliques utilisées pour produire de l’ATP en fonction du temps d’exercice

D’après Cometti et al., 1989 - svt.ac-dijon.fr/schemassvt

Document 4: Les voies de restauration de l’ATP selon l’activité sportive

1 – A partir de l’exploitation du document 3, Indiquez la relation entre les voies régénératrices de l’ATP et la durée de l’exercice.

2 – En exploitant le document 4, classez les activités sportives selon la voie de restauration de l’ATP

1- Les trois voies indiquées sont des voies qui permettent la régénération de l’ATP indispensable à la contraction des muscles.

Au cours d’un effort très bref (quelques secondes) mais très puissant, le muscle génère son ATP, essentiellement par l’intermédiaire de la phosphocréatine, le métabolisme anaérobie de la fermentation lactique y contribuant pour une faible partie. Pour un effort un peu plus long (quelques secondes à quelques minutes), l’ATP est principalement régénéré par la fermentation lactique (voie anaérobie). Pour les efforts plus longs l’ATP est régénéré par la respiration cellulaire (voie aérobie).

– la voie anaérobie de créatine phosphate est utilisée lors des exercices brefs et intenses.(voie rapide)

– la voie anaérobie de la fermentation lactique est utilisée lors des exercices de courte durée et de grande intensité. ( Voie de vitesse moyenne)

– la voie aérobie est utilisée pour les exercices prolongés ou d’endurance.( voie lente)

2 –

les activités sportives

la voie essentielle de restauration de l’ATP

Le ski de fond, le marathon, la marche, la nage libre(1500m) et les courses(3000 et 1500m)

la voie aérobie(respiration)

La nage libre(200m) et la course(400m)

la voie anaérobie lactique

L’haltérophilie et la course (100m)

la voie anaérobie alactique de créatine phosphate

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Créé sur Par Mostafa fathi

QUIZ 9

Testez vos connaissances

1 / 12

Dans la cellule musculaire lors d’un effort, la concentration en ATP :

2 / 12

La fermentation lactique :

3 / 12

La production d'ATP dans le muscle est possible à partir de la dégradation 

4 / 12

Lors d'un effort prolongé, les fibres de type I ou "fibres lentes rouges" interviennent car :

5 / 12

Pendant un effort musculaire, la voie qui permet la production d’un grand nombre de molécules d’ATP mais après un délai d’adaptation des systèmes cardiovasculaires et pulmonaire est :

6 / 12

Les fibres musculaires qui utilisent la voie de la fermentation lactique de manière préférentielle sont de type:

7 / 12

Lors des efforts les plus courts, à partir de quoi l'ATP va-t-elle être régénérée ?

8 / 12

Lors de la contraction musclaire l'ATP :

9 / 12

Par quel procédé le sarcomère se raccourcit-il ?

10 / 12

De quoi est composée la cellule musculaire ?

11 / 12

Le raccourcissement des fibres musculaires est permis par 

12 / 12

La fermentation lactique :

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