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

Image par David Mark de Pixabay

Le sportif a besoin d’énergie pour accomplir des mouvements, cette énergie provient des métabolismes énergétiques qui libèrent l’énergie emmagasinée dans la matière organique au niveau de la cellule sous forme d’ ATP.

 

Comment l’énergie chimique de l’ATP est convertie en énergie mécanique par le muscle strié squelettique ?

 

1 – L’étude expérimentale de la contraction musculaire( l’aspect mécanique)

Les muscles squelettiques assurent trois fonctions importantes: ils permettent les mouvements, le maintien de la posture et la participation à la régulation de la température corporelle grâce à leur masse importante. Ils sont caractérisés par les propriétés suivantes:

– L’excitabilité: la propriété que possède un muscle à réagir à une stimulation. Le stimulus est le plus souvent l’influx nerveux mais il peut être de nature thermique, chimique, mécanique, électrique.

    – La contractilité: le pouvoir de raccourcissement à tout stimulus.

    – L’élasticité: après raccourcissement, le muscle peut reprendre sa longueur de repos lorsqu’on le relâche.

    – La tonicité: Un muscle même au repos n’est jamais totalement relâché. Il garde un léger état de contraction appelé tonus musculaire.

On propose d’étudier l’aspect mécanique de la contraction musculaire.

1 – 1 – Dispositif expérimental d’enregistrement de la contraction musculaire:

Cette étude se fait à l’aide d’un appareil appelé myographe. L’expérience est particulièrement facile à réaliser sur une grenouille privée de mouvements volontaires par destruction de l’encéphale et de mouvements réflexes par destruction de la moelle épinière. Le tendon qui relie le gastrocnémien au pied est sectionné et relié par un fil au stylet inscripteur dont la pointe peut se déplacer sur un cylindre entouré d’un papier enduit de fumée noire. Le cylindre peut tourner autour de son axe. On met le cylindre en marche, puis le muscle est excité par l’intermédiaire du nerf sciatique. La courbe obtenue appelée myogramme résulte des mouvements simultanés du cylindre et du stylet inscripteur animé par le muscle.

1 – 2 – Etude des enregistrements de la contraction musculaire:

 a – Document 1: Réponse musculaire à une stimulation unique

b – Document 2: Réponse musculaire à des stimulations successives d’intensité de voltage croissante

c – Document 3: Réponse musculaire à deux excitations successives de même intensité

 d –Document 4: Réponse musculaire à une série d‘excitations successives de même intensité

1 – Dégagez du document 1 les composantes de la réponse musculaire.

2 – A partir de l’exploitation du document 2, Interprétez les résultats obtenus.

3En exploitant le document 3, décrivez les résultats obtenus.

4 – A partir de l’exploitation du document 4, Interprétez les résultats

1- Une stimulation unique provoque une contraction suivie d’un relâchement du muscle: c’est la secousse musculaire. La réponse musculaire est subdivisé en: – Un temps de latence: il correspond au temps qui sépare le moment de l’application de la stimulation du début de la contraction du muscle. – Une phase de contraction: elle se traduit par le raccourcissement du muscle. – Une phase de relâchement ou de décontraction: Elle correspond au rallongement du muscle

2 – On observe que la stimulation S1 ne donne aucune réponse, car son intensité est insuffisante(stimulus infraliminaire). La réponse musculaire n’apparaît qu’après un certain seuil d’intensité S2(stimulus liminaire), puis son amplitude augmente progressivement à mesure que l’intensité augmente(stimulus supraliminaire), et ce, jusqu’à un maximum et reste constante. L’augmentation de l’amplitude s’explique par le recrutement d’un nombre croissant des fibres musculaires qui composent le muscle, et quand la totalité des fibres est excitée l’amplitude reste constante.

3 – Si on applique la deuxième stimulation après la fin de la première réponse musculaire, on obtient deux secousses musculaires séparées. -Si on applique la deuxième stimulation au cours de la phase de relâchement de la première réponse musculaire, il y a fusion incomplète des deux secousses. -Si on applique la deuxième stimulation au cours de la phase de contraction de la première réponse musculaire, il y a fusion complète des deux secousses avec une amplitude plus grande.

4 – L’enregistrement B représente la réponse soumises à une série d’excitations de même intensité séparées de 100 ms. Le tracé présente une phase croissante correspondant à une augmentation de l’amplitude de la réponse due au recrutement progressif des unités motrices et donc des fibres musculaires. Les excitations tombent au début de la phase de relâchement, il y a fusion incomplète des secousses (tétanos imparfait). L’enregistrement C représente la réponse à une série d’excitations de même intensité séparées de 10 ms seulement. Le phénomène de recrutement explique la phase de croissance du tracé. La phase de contraction de ce type d’unités motrices étant longue, les stimulations interviennent pendant cette phase, d’où la fusion complète des secousses (tétanos parfait).

 

e – La fatigue musculaire:

 Document 5: On exerce sur un muscle une série d’excitations, l’enregistrement « a »  représente la réponse à la première stimulation et l’enregistrement « b »  représente la réponse à la dernière stimulation.

5 – A partir de l’exploitation du document 5,

   a – Comparez les enregistrements a et b.

   b – Déduisez les caractéristiques de la fatigue musculaire.

5 – a –                                                         Enregistrement a                          Enregistrement b

Le temps de latence                                 court                                                       long

La durée totale de la réponse              courte                                                 longue

L’amplitude de la contraction                grande                                               faible

b – La fatigue musculaire est caractérisée par une contractilité faible et lente.

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Créé sur Par Mostafa fathi

QUIZ 5

Testez vos connaissances

1 / 5

Au cours d’une contraction musculaire :

2 / 5

Identifiez la réponse correcte

3 / 5

La fatigue musculaire est caractérisée par une réponse :

4 / 5

Le tétanos parfait résulte de la fusion de plusieurs secousses musculaires suite à une série d'excitations dont l'excitation suivante est appliquée :

5 / 5

Le tétanos imparfait résulte de la fusion de plusieurs secousses musculaires suite à une série d'excitations dont l'excitation suivante est appliquée :

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