Les muscles représentent entre 40% et 50% de la masse totale d’un être humain.
Il existe 3 types de muscles, les muscles lisses nécessaires aux fonctions organiques telles que la respiration et la digestion, les muscles cardiaques assurant le transport du sang à travers le corps et les muscles striés ou squelettiques permettant la motricité.
Nous allons nous concentrer sur les muscles squelettiques, les autres types de muscles assurant des fonctions vitales n'étant heureusement pas impactés par le milieu spatial.
Commençons par décrire le muscle squelettique. Le muscle est composé de faisceaux musculaires entourés de tissu conjonctif, eux-même constitués de plusieurs fibres musculaires cylindriques issues de la fusion de cellules musculaires.
Le cytoplasme des cellules musculaires striées contient de nombreuses myofibrilles constituées d'une succession d'unités: les sarcomères. Un sarcomère se compose d’une bande sombre entourée de deux bandes plus claires.
Cette bande sombre contient des filaments épais et une plus faible proportion de filaments fins. Les bandes claires ne sont composées que de filaments fins.
Les filaments épais sont composés de filaments de myosine et les filaments fins d’actine ainsi que de deux protéines régulatrices, la troposine et la tropomyosine. L’actine et la myosine possèdent des sites de fixations leur permettant de se lier entre elles, et la myosine possède également un site de fixation à l'ATP. Au repos, le site de fixation de l’actine est recouvert par la troposine et la tropomyosine. Une strie M médiane divise le sarcomère en deux parties, elle est composée de protéines reliant les filaments de myosine.
Le sarcomères peuvent se raccourcir lorsque les filaments d’actine et de myosine se chevauchent: c’est la contraction musculaire.
L'élément déclencheur est l’arrivée du message nerveux sous la forme d’un potentiel d’action se propageant dans le réticulum sarcoplasmique entourant les faisceaux musculaires. Ce potentiel d’action électrique entraîne la libération d’ions calcium Ca2+ dans les fibres musculaires par le réticulum sarcoplasmique, multipliant leur concentration initiale par 1000, passant de 0,1 µmol/L à 0,1 mmol/L.
L’ion calcium se fixe sur la troponine et permet un changement de conformation de celle-ci libérant le site de fixation de l’actine à la myosine.
Au repos, la tête de myosine est fixée à de l’adénosine diphosphate ADP et a un phosphate inorganique (Pi). Dès que le site de fixation de l’actine est libéré, la tête de myosine s’y accroche. Le départ de l’ADP + Pi entraîne un pivotement de la tête de myosine induisant un déplacement de la fibre d’actine vers la strie M et donc un raccourcissement du sarcomère. Pour permettre le décrochage de la myosine, il faut qu’un ATP (adénosine Triphosphate) se fixe sur celle-ci. Enfin, après dissociation naturelle de l’ATP en ADP+Pi, la tête de myosine pivote et reprend sa forme initiale. Ce processus peut se répéter tant que la concentration en calcium reste élevée car la myosine immobile se fixe sur un nouveau site de fixation d’actine à chaque fois. Dès que la myosine ne se lie plus à l’actine, le sarcomère reprend sa forme initiale et se relâche.
Bilan:
La contraction musculaire nécessite la présence de calcium et consomme de l’ATP.
Il existe 3 types de fibres musculaires présents en proportions variables selon le type de muscle. Chaque unité motrice, formée d'un neurone moteur et des fibres que celui-ci stimule, est constituée d'un seul type de fibre. Le type de fibre activé dépend de la nature de l'effort demandé.
Fibres de type I
L'ATP qu'elles utilisent est issu de la dégradation du glucose et des acides gras par respiration cellulaire. Ce processus nécessitant de l'oxygène est dit aérobie. Ces fibres sont riches en myoglobine rouge stockant l'oxygène, elles sont également appelées fibres rouges. Ces fibres de faible diamètre sont à contraction lente mais sont très endurantes, on les retrouve dans les muscles posturaux comme ceux du cou.
Fibres de type IIa
Elles synthétisent l’ATP par dégradation de glucose en l'absence d'oxygène, ce métabolisme est anaérobie lactique. Ces fibres sont à contraction rapide et non endurantes (moins de 30 min). Elles sont présentes en majorité dans les muscles de l’oeil.
Fibres de type IIb
Elles régénèrent l’ADP en ATP en dégradant la phosphocréatine (molécule de créatine phosphorylée riche en énergie) accumulée en créatine (un dérivé d'acide aminé naturel). Ce sont des fibres de large diamètre, à contraction rapide et moyennement endurantes. Ces fibres sont utilisées lors d’efforts sportifs courts et intenses (moins d'une minute).
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