Quelle est la Théorie du Filament Glissant de la contraction musculaire?
La théorie du filament coulissant explique comment les muscles se contractent pour produire de la force. Comme nous l’avons mentionné dans les pages précédentes, les filaments d’actine et de myosine à l’intérieur des sarcomères des fibres musculaires se lient pour créer des ponts croisés et glisser l’un sur l’autre, créant une contraction. La théorie du filament coulissant explique comment ces ponts transversaux sont formés et la contraction subséquente du muscle.
La Théorie du filament glissant
Pour qu’une contraction se produise, il doit d’abord y avoir une stimulation du muscle sous la forme d’une impulsion (potentiel d’action) provenant d’un motoneurone (nerf qui se connecte au muscle).
Le motoneurone individuel ainsi que les fibres musculaires qu’il stimule, s’appelle une unité motrice. La plaque terminale motrice (également appelée jonction neuromusculaire) est la jonction de l’axone des motoneurones et des fibres musculaires qu’elle stimule.
Lorsqu’une impulsion atteint les fibres musculaires d’une unité motrice, elle stimule une réaction dans chaque sarcomère entre les filaments d’actine et de myosine. Cette réaction entraîne le début d’une contraction et la théorie du filament glissant.
La réaction, créée à partir de l’arrivée d’une impulsion, stimule les « têtes » du filament de myosine pour aller vers l’avant, se fixer au filament d’actine et tirer l’actine vers le centre du sarcomère. Ce processus se produit simultanément dans tous les sarcomères, dont le processus final est le raccourcissement de tous les sarcomères.
La troponine est un complexe de trois protéines qui font partie intégrante de la contraction musculaire. La troponine est attachée à la protéine tropomyosine dans les filaments d’actine, comme on le voit dans l’image ci-dessous. Lorsque le muscle est détendu, la tropomyosine bloque les sites de fixation des ponts transversaux de la myosine (têtes), empêchant ainsi la contraction.
Lorsque le muscle est stimulé pour se contracter par l’influx nerveux, des canaux calciques s’ouvrent dans le réticulum sarcoplasmique (qui est effectivement un entrepôt de calcium dans le muscle) et libèrent du calcium dans le sarcoplasme (liquide dans la cellule musculaire). Une partie de ce calcium se fixe à la troponine, ce qui provoque un changement dans la cellule musculaire qui écarte la tropomyosine afin que les ponts croisés puissent se fixer et produire une contraction musculaire.
En résumé, la théorie du filament coulissant de la contraction musculaire peut être décomposée en quatre étapes distinctes, ce sont;
1. Activation musculaire: Le nerf moteur stimule un potentiel d’action (impulsion) pour transmettre un neurone à la jonction neuromusculaire. Cela stimule le réticulum sarcoplasmique pour libérer du calcium dans la cellule musculaire.
2. Contraction musculaire: Le calcium pénètre dans la liaison des cellules musculaires avec la troponine, ce qui permet à l’actine et à la myosine de se lier. Les ponts croisés d’actine et de myosine se lient et se contractent en utilisant l’ATP comme énergie (l’ATP est un composé énergétique que toutes les cellules utilisent pour alimenter leur activité – ceci est discuté plus en détail dans le dossier du système énergétique ici à ptdirect).
3. Recharge: L’ATP est re-synthétisé (re-fabriqué) permettant à l’actine et à la myosine de maintenir leur état de liaison fort
4. Relaxation: La relaxation se produit lorsque la stimulation du nerf s’arrête. Le calcium est ensuite pompé dans le réticulum sarcoplasmique, rompant le lien entre l’actine et la myosine. L’actine et la myosine retournent à leur état non lié, provoquant la relaxation du muscle. Alternativement, une relaxation (échec) se produira également lorsque l’ATP n’est plus disponible.
Pour qu’une contraction du muscle squelettique se produise;
1. Il doit y avoir un stimulus neural
2. Il doit y avoir du calcium dans les cellules musculaires
3. L’ATP doit être disponible pour l’énergie
Ainsi, quelques choses peuvent arrêter une contraction;
1. Fatigue du système énergétique: Il n’y a plus d’ATP dans la cellule musculaire, il ne peut donc pas continuer à se contracter.
2. Fatigue du système nerveux: Le système nerveux n’est pas capable de créer des impulsions suffisamment ou assez rapidement pour maintenir le stimulus et provoquer la libération de calcium.
3. Contrôle volontaire du système nerveux: Le nerf qui indique au muscle de se contracter cesse d’envoyer ce signal parce que le cerveau le lui dit, donc plus d’ions calcium n’entreront dans la cellule musculaire et la contraction s’arrêtera.
4. Informations sur le système nerveux sensoriel: Par exemple, un neurone sensoriel (nerfs qui détectent des stimuli comme la douleur ou la lourdeur de quelque chose) fournit une rétroaction au cerveau indiquant qu’un muscle est blessé pendant que vous essayez de soulever un poids lourd et, par conséquent, l’impulsion à ce muscle lui disant de se contracter est arrêtée.
Au gymnase ou pendant l’exercice, pratiquement toute la fatigue musculaire qui se produit est une fatigue du système énergétique. Autrement dit, le taux de travail dans le muscle ne peut pas être maintenu car l’ATP (énergie) ne peut plus être fourni. L’entraînement en force et en hypertrophie (entraînement pour rendre les muscles plus forts ou plus gros) est un excellent exemple des types d’entraînement qui peuvent provoquer une défaillance musculaire due à la fatigue du système énergétique.