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Consommation et régénération de l'ATP dans la cellule musculaire

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Définitions à retenir : sarcomère, phosphocréatine

Organisation d’une cellule musculaire

  • Le muscle strié est composé de cellules géantes appelées fibres musculaires. Ces cellules, qui peuvent faire plus de 30 cm de long, sont regroupées entre elles. Ce regroupement est un faisceau de fibres musculaires.
  • Chaque cellule musculaire, que l’on peut appeler myocyte, contient plusieurs noyaux. Le cytoplasme de ces cellules est rempli de myofibrilles.

Fragment d’une cellule musculaire Fragment d’une cellule musculaire

  • Les myofibrilles sont les structures qui donnent l’aspect strié de la cellule. Une myofibrille est de nature protéique et est formée d’une alternance entre bandes claires et bandes sombres.
  • Les bandes claires correspondent à des myofilaments fins formés par des protéines d’actine alors que les bandes sombres correspondent à des myofilaments épais formés de protéines de myosine. Les myofilaments d’actine sont situés de part et d’autre d’une structure appelée strie Z. Les myofilaments de myosine, eux, se trouvent coincés entre deux myofilaments d’actine. L’espace compris entre deux stries Z, qui correspond dans l’ordre à des myofilaments d’actine-myosine-actine s’appelle le sarcomère.
  • Le myofilament fin est constitué de molécules d’actine globulaire, qui sont des protéines. Ces molécules d’actine sont assemblées en hélices et sont associées à deux autres protéines que l’on appelle troponine et tropomyosine.
  • Les myofilaments épais sont formés de plusieurs molécules de myosine qui sont des polypeptides. Les molécules de myosine s’enroulent pour former des myofilaments épais.

La contraction musculaire

  • Il y a une variation de la taille des sarcomères entre un muscle relâché et un muscle contracté.
  • Ce sont en fait les myofilaments qui se déplacent. La longueur des myofilaments d’actine reste inchangée mais ce sont les myofilaments de myosine qui se déplacent pour presque totalement chevaucher les myofilaments d’actine.
  • C’est le cycle de contraction qui permet le mouvement des myofilaments. Pendant ce cycle, l’énergie chimique de l’ATP est transformée en énergie mécanique qui permet le mouvement des têtes de myosine. Le sarcomère va alors se raccourcir par la formation d’un complexe actine-myosine qui se forme grâce aux têtes de myosine.
  • Le cycle de contraction comporte plusieurs étapes :
  • l’activation de la tête de myosine ;
  • la fixation ;
  • la séparation.

La régénération de l’ATP dans la cellule musculaire

  • La quantité d’ATP est relativement stable dans le temps. On peut en déduire qu’il est produit de manière constante au cours de l’effort.
  • L’ATP peut être produit par trois voies distinctes.
  • La voie de la phosphocréatine qui intervient rapidement dans les premiers instants de l’effort.
  • La voie de la fermentation lactique, lorsque la cellule ne dispose pas assez de dioxygène pour réaliser la respiration cellulaire.
  • La troisième voie est la respiration cellulaire qui fournit 36 molécules d’ATP pour une molécule de glucose oxydée.