ATP et activité musculaire.

Le muscle squelettique : organe de la contraction.

La contraction : une fonction qui consomme de l'énergie, celle de l'ATP.

On cherche :

I. Du muscle strié squelettique à la fibre musculaire.

1. Le muscle strié.


CT de muscle

Un muscle : un ventre et de tendons assurant les attaches sur les os

Dans le ventre : les faisceaux de fibres musculaires emballés dans le tissus conjonctif.

2. La fibre musculaire striée.

Coupe longitudinale MO Coupe transversale MO
CL à plus fort grossissement MO

La fibre musculaire : une cellule très allongée et différenciée.

En microscopie optique, la fibre musculaire montre un aspect strié du aux myofibrilles, d'où le qualificatif affecté à ce type de muscle.
@ Source : les pages sur le muscle ; ac-rennes

II. L'ultrastructure de la fibre musculaire striée.

1. Electronographies de fibres musculaires : Myofibrilles et myofilaments.

Electronographies de 2 types de fibres musculaires striées

Une fibre musculaire : Plusieurs myofibrilles en parallèle.

Chaque myofibrille : un motif de striation horizontale répété, le sarcomère.


Organisation du sarcomère

Les myofilaments : la striation longitudinale de chaque sarcomère.

L'unité de contraction est celle qui se répète, le sarcomère. Il est délimité par deux stries Z situées au centre des bandes I (isotropes ou claires).

2. Le sarcomère, unité de contraction.

CT de myofibrille : Organisation des myofilaments

Le sarcomère : unité contractile de la myofibrille.

Une organisation des myofibrilles : chaque myosine est en relation avec six actines.

@ Comportement des myofibrilles

Le raccourcissement : coulissement des myofilaments d'actine et de myosine entre 2 stries Z.

III. ATP et mécanique de la contraction.

@ Rôle de la myosine dans la contraction du sarcomère

Rôle de la myosine : traction des myofilaments d'actine par fixation puis basculement de ses têtes mobiles sur des sites libérés de proche en proche par la troponine.

Une consommation d'ATP : activité ATPasique des têtes de myosine .


Le myofilament de myosine
.

Une conversion d'énergie : celle libérée par l'hydolyse d'ATP convertie en énergie mécanique de flexion des têtes de myosine.

Le raccourcissement des sarcomères est réalisée par le coulissement des myofilaments d'actine tractés par les têtes de myosine.
Ces têtes hydrolysent l'ATP dont l'énergie permet le basculement des têtes par changement de forme de la protéine.
ATP → ADP + Pi + énergie mécanique de basculement et donc de raccourcissement.

IV. Sources d'énergie du muscle.

Variation de 3 paramètres musculaires au cours d'un effort.
Glycogène en g/kg ATP en mMol/kg Phosphocréatine en mMol/kg
Avant contraction 10.8 4 à 8 10 à 12
Après contraction 8 4 à 8 4 à 6

NB : valeurs variables suivant les individus et le type d'exercice physique réalisé.

On constate :

La contraction musculaire consomme donc essentiellement de la phosphocréatine et du glycogène, source de pyruvate.
La stabilité de l'ATP suggère une régénération au cours de l'effort.

II. Voies métaboliques musculaires de production d'ATP.

1. Données lors d'épreuves de sprint.


Mesure de paramètres métaboliques musculaires et sanguins.

On note :


Mesure de la consommation de dioxygène.

On note : une dette en dioxygène remboursée après l'effort.

En synthèse :
- Une voie rapide de fourniture d'ATP : la CP.
- Une voie rapide fermentaire: voie anaérobie lactique.
- Une voie respiratoire : voie aérobie lente à l'origine de la dette en O2.

2. Les voies anaérobies rapides de fourniture d'ATP.

a. Utilisation de la phosphocréatine.

CP + ADP + Pi → ATP : voie la plus rapide de phosphorylation d'ADP en ATP.

b. La voie anaérobie lactique.


Glycolyse suivie de la fermentation lactique.

Faible rendement énergétique : mais rapidité de fourniture de l'ATP.

3. La respiration : voie lente aérobie alactique.

La mobilisation de la voie respiratoire mitochondriale nécesssite un délai. Cette voie ne peut donc servir à une fourniture rapide d'ATP.

Fort rendement énergétique : mais lenteur de fourniture de l'ATP qui n'assure pas la couverture de besoins rapides et importants.

La dette en oxygène : assure la régénération de l'ATP consommé par les voies rapides.

Une mise à disposition plus ou moins rapide de l'ATP :
- Les 2 voies rapides anaérobies.
- La voie aérobie respiratoire fournit l'ATP pour les efforts d'intensité modérée et longs. Elle assure aussi la régénération de la CP.

Synthèse


Schéma bilan.
La CP est le métabolite permettant la phosphorylation rapide d'ADP en ATP.
Elle est régénérée en cours d'effort par l'ATP fermentaire et respiratoire.
Le remboursement de la dette en oxygène permet la restauration du stock de phosphocréatine musculaire après l'effort.
La cellule musculaire, exemple de couplage énergétique dans une cellule animale : consommer de l'ATP pour convertir son énergie en forme mécanique ; produire de l'ATP par différentes voies métaboliques.

Retour au menu