Unit

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Unité 2 Physiologie de lactivité physique
2.1 La structure et la fonction des muscles
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Objectifs

• Décrire les structures macroscopiques et
  microscopiques du muscle.
• Expliquer la théorie du glissement des filaments
  lors de la contraction musculaire.
• Distinguer les différentes fibres musculaires.
• Décrire les actions des groupes de muscles.

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Les différents types de muscles

• Le corps humain est constitué de 324 muscles.
• Les muscles représentent 30-35 (chez les femmes)
  et 42-47 (chez les hommes) de la masse
  corporelle.
• Trois types de muscles

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A. Les muscles squelettiques (striés)

• Relient les différentes parties du squelette
  grâce à un ou plusieurs tendons de tissu
  conjonctif.
• Durant la contraction musculaire, le muscle
  squelettique raccourcit et déplace les
  différentes parties du squelette.
• Grâce à une activation graduée des muscles, la
  vitesse et la douceur dun mouvement peuvent
  varier.
• Il est activé grâce à des signaux transportés
  jusquau muscle par les nerfs (activation
  volontaire).
• Lactivation répétée dun muscle squelettique
  peut entraîner la fatigue.
• Biomécanique évaluation du mouvement et du
  patron séquentiel de lactivation musculaire lors
  du déplacement des segments corporels.

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B. Les muscles lisses

• Situés dans les vaisseaux sanguins, la voie
  respiratoire, liris de lœil et la voie
  gastro-intestinale.
• Les contractions sont lentes et uniformes.
• Leur fonction modifier lactivité de plusieurs
  parties du corps afin de répondre à des besoins
  ponctuels.
• Ils ont une bonne résistance à la fatigue.
• Leur activation est involontaire.

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C. Le muscle cardiaque

• Il a les caractéristiques à la fois du muscle
  squelettique et du muscle lisse.
• Sa fonction assurer lactivité contractile du
  cœur.
• Lactivité contractile peut être graduée (comme
  pour le muscle squelettique).
• Il a une très bonne résistance à la fatigue.
• Lactivation du muscle cardiaque est involontaire
  (comme pour le muscle lisse).

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Composition de la fibre musculaire squelettique
(a) Muscle du ventre
(b) Faisceau de fibres musculaires
(c) Fibre musculaire
(d) Myofibrille
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Les fibres musculaires

• Cellules de forme cylindrique qui composent le
  muscle squelettique
• Chaque fibre est composée de plusieurs
  myofilaments.
• Diamètre dune fibre 0,05 0,10 mm.
• Longueur dune fibre approximativement 15 cm.
• Chaque fibre est entourée dune membrane un
  tissu conjonctif appelé sarcolemme.
• Un tissu conjonctif appelé périmysium regroupe
  différentes fibres pour former des faisceaux.
• Chaque fibre contient une machine contractile et
  des organites.
• Les fibres sont activées par influx nerveux via
  leur jonction neuro-musculaire.
• Un groupe de fibres activées par un même nerf
  forme une unité motrice.
• Chaque fibre a des capillaires qui apportent des
  nutriments et éliminent les déchets.

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Synergies musculaires

• Agonistes (muscles moteurs initiaux)
• - Muscle ou groupe de muscles qui produit
  laction désirée.
• Antagonistes
• - Muscle ou groupe de muscles qui soppose à
  laction.
• Synergistes
• - Muscles qui entourent les articulations en
  mouvement.
• Fixateurs
• - Muscle ou groupe de muscles qui stabilise
  les articulations les plus rapprochées de laxe
  du corps afin que laction désirée puisse se
  produire.

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Lextension et la flexion du coude requièrent
laction coordonée du biceps et du triceps.
Extension du coude
Flexion du coude
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La machine contractile Les sarcomères

• Unités contractiles
• Placées en séries (les unes derrière les autres)
• Deux types de myofilaments
• - Actine filament mince
• - Myosine filament épais
• Chaque filament de myosine est entouré de six
  filaments dactine.
• Des ponts de myosine sont attachés aux filaments
  de myosine.

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Coupe longitudinale dune myofibrille
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Vue microscopique grossie de sarcomères à
lintérieur dune microfibrille.
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La machine contractile Complexe actine-myosine
(CAM)

• Formation du CAM
• - Un nerf moteur génère un stimulus, activant
  ainsi la fibre
• - Les têtes des filaments de myosine sattachent
  temporairement aux filaments dactine

• Mouvement du CAM
• Similaire au coup dun aviron et au
  mouvement subséquent de lembarcation
• - Glissement des fibres dactine sur celles de
  myosine
• - Raccourcissement du sarcomère
• - Le raccourcissement de chaque sarcomère est
  additionnel

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Coupe longitudinale dune myofibrille
(b) Contraction
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La machine contractile Complexe actine-myosine
optimal

• Les sarcomères doivent se trouver à une distance
  optimale les uns des autres.
• Pour la contraction musculaire, la distance
  optimale est de 0,0019 à 0,0022 mm.
• À cette distance, un nombre optimal de CAM se
  réalise.
• Si les sarcomères sont plus éloignés les uns des
  autres
• - le nombre de CAM formé diminue ? moins de
  force musculaire produite.
• Si les sarcomères sont trop proches les uns des
  autres
• - les CAM interfèrent les uns avec les
  autres quand ils se forment? moins de force
  musculaire produite.

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Coupe longitudinale dune myofibrille
(c) Extension forte
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Coupe longitudinale dune myofibrille
(d) Contraction forte
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La machine contractile Longueur optimale du
muscle et angle darticulation optimal

• La distance entre les sarcomères dépend de
  létirement du muscle et de la position de
  larticulation.
• La force musculaire maximale sobserve à une
  longueur optimale du muscle.
• La force musculaire maximale sobserve à une
  angulation optimale du muscle.
• Une angulation optimale du muscle sobserve à une
  longueur optimale du muscle.

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Tension musculaire pendant la flexion du coude
à vitesse constante
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La machine contractile Tendons, origine,
insertion

• Pour que les muscles puissent se contracter, ils
  doivent être attachés aux os afin de générer un
  mouvement.
• Tendons tissus musculaires forts et fibreux
  situés aux deux extrémités de chaque muscle qui
  attachent le muscle à los.
• Origine extrémité du muscle attachée à los qui
  demeure statique.
• Insertion point dattache du muscle sur los
  qui se déplace.

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Types de fibres musculaires
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(a) Fibres à contraction lente

• Idéales pour les contractions répétées durant des
  activités nécessitant un apport physique
  inférieur à 20-25 de lapport physique maximal.
• Exemples activités à bas régime, endurance.
• Pour dautres exemples, voir la p. 69.

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(b) Fibres à contraction rapide

• Capacité de force et de génération de vitesse
  plus élevée que celle des fibres à contraction
  lente.
• Idéales pour les activités pratiquées à haut
  régime.
• Exemples sprint, saut, lancer.
• Pour dautres exemples, voir la p. 69.

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La biopsie musculaire

• Utilisée pour déterminer le type de fibre
  musculaire
• 1. Anesthésie locale par injection dans le
  muscle.
• 2. Incision dapproximativement 5-7mm réalisée
  sous la peau et le fascia du muscle.
• 3. Un segment de tissu (250-300mg), prélevé grâce
  à laiguille de biopsie, est placé dans un
  composant OCT.
• 4. Léchantillon est réfrigéré dans de
  lisopentane à -180C.

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Biopsie musculaire
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Lhistochimie

• Les échantillons de biopsie sont dabord découpés
  en sections (dune épaisseur de 8-10 µm).
• Les sections sont traitées pour ce qui est de la
  myosine ATPase
• Fibres à contraction soudaine riches en
  myosine ATPase (alcaline labile)
• Fibres à contraction lente pauvres en myosine
  ATPase (acide labile)
• Les sections sont traitées pour ce qui est
  dautres caractéristiques métaboliques.

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Linteraction nerf-muscle

• Lactivation du muscle squelettique est stimulée
  par lactivation neurale.
• Le système nerveux (SN) est subdivisé en deux
  parties le système nerveux central (SNC) et le
  système nerveux périphérique (SNP).
• Le SN peut aussi être subdivisé selon ses
  fonctions section motrice et section
  sensorielle.
• Section sensorielle collecte les informations
  venant des différents détecteurs sensoriels dans
  le corps et transmet ces informations au cerveau.
• Section motrice achemine les signaux qui
  activeront la contraction musculaire.

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Activation dune unité motrice et de ses systèmes
innervés
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Lunité motrice

• Les nerfs moteurs sétendent de la colonne
  vertébrale jusquaux fibres musculaires.
• Chaque fibre est activée par des influx nerveux
  via sa jonction neuromusculaire.
• Unité motrice groupe de fibres activé par un
  même nerf.
• Toutes les fibres musculaires dune même unité
  motrice sont du même type.
• Les muscles qui exécutent des mouvements précis
  présentent un grand nombre dunités motrices ne
  comprenant chacune que quelques fibres
  musculaires.
• Les mouvements moins précis sont éxécutés par des
  muscles formés de moins dunités motrices, mais
  celles-ci comprennent chacune beaucoup de fibres.

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Principe du tout-ou-rien

• Lactivation dune unité motrice par un influx
  nerveux est générée selon le principe du
  tout-ou-rien .
• La contraction de toute fibre innervée ne se
  produit quà une certaine amplitude (ou force)
  dinflux nerveux.
• Pour chaque unité motrice, un seuil spécifique
  dactivation doit être atteint.

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La coordination intramusculaire

• La coordination intramusculaire est la capacité
  dactiver des unités motrices simultanément.
• Certains athlètes lutteurs, haltérophiles et
  lanceurs de poids sont capables dactiver
  jusquà 85 de leurs fibres musculaires
  simultanément (sans entraînement 60).
• Le déficit de force différence entre la force
  maximale assistée et la force maximale volontaire
  (avec entraînement 10, sans entraînement
  20-35).

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La coordination intramusculaire (suite)

• Les athlètes entraînés ont non seulement une
  masse musculaire plus importante que les sportifs
  non-entraînés, mais ils peuvent aussi mobiliser
  un plus grand nombre de fibres musculaires.
• Les athlètes entraînés sont plus rapidement
  limités lorsquils cherchent à développer leur
  force en modifiant la coordination
  intramusculaire.
• Les athlètes entraînés ne peuvent augmenter leur
  force quen augmentant le diamètre des fibres
  musculaires.

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La coordination intermusculaire

• Linteraction entre les muscles qui activent le
  mouvement de contraction (agonistes) et ceux qui
  sont responsables du mouvement opposé
  (antagonistes) est appelée la coordination
  intermusculaire.
• Plus grande est la participation de groupes de
  muscles, plus grande est la coordination
  intermusculaire.
• Afin que lentraînement soit bénéfique, les
  différents groupes de muscles peuvent être
  entraînés isolément.
• Lathlète rencontrera certains problèmes si
  lentraînement de ses muscles nest pas équilibré.

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La coordination intermusculaire (suite)

• Un haut niveau de coordination intermusculaire
  améliore de manière significative la performance
  athlétique et améliore également le flux, le
  rythme et la précision du mouvement.
• Un athlète bien entraîné est capable de
  transformer sa force potentielle en performance
  sportive.

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Ladaptation du muscle à lentraînement de la
force musculaire

• Lentraînement de la force musculaire augmente la
  performance dun individu grâce à une adaptation
  biologique qui se manifeste par un accroissement
  de la force corporelle.
• Le processus dadaptation se déclenche à des
  moments différents pour les systèmes fonctionnels
  affectés et les procédés physiologiques activés.
• Ladaptation dépend des niveaux dintensité
  atteints durant lentraînement et de la
  composition biologique globale de lathlète.
• Les enzymes sadaptent en quelques heures
  ladaptation de la circulation cardiovasculaire
  prend 10 à 14 jours.