Mécanisme de la contraction musculaire (glissement des filaments)
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IV- Mécanisme de la contraction musculaire (glissement des filaments)
1- Le sarcomère : la plus petite unité contractile de la fibre musculaire
Document 14 :
Les techniques de fixation des myofibrilles en etatsdes contraction et de relachement puis leurs observations en microscope electronique ont permis la mise en evidence des modifications structurales responsables de la contraction musculaire au niveau des sarcomeres. La figure a presente deux electronographies de deux sarcomeres : une a l’etat de repos et une a l’etat contracte. Alors que la figure b presente des schemas d’interpretation des deux electronographies.
Comparez l’aspect des sarcomeres au rapors et en etat de contraction et precisez les changements qui affectent la myofibrille au cours de la contraction.
Que pouvez-vous deduire de cette comparaison ?La comparaison entre un sarcomère contracté et un sarcomère au repos, montre que la contraction se traduit par :
– Un raccourcissement des sarcomères (rapprochement des stries Z).
– Une réduction de la longueur des bandes claires et de la bande H.
– Une constance des bandes sombres.
Ceci prouve qu’il y a, au cours de la contraction, un glissement des myofilaments d’actine par rapport aux myofilaments de myosine. Le sarcomère est donc l’unité fonctionnelle de la fibre musculaire
2- Etapes de glissement des myofilaments
Documents 15 :
Les etudes ont montrees que la contraction de la myofibrille est liee a l’interaction entre les tetes de myosine et les filamemts d’actine : formation d’un complexe actine-myosine. Le schema ci-dessous presente un modele expliquant cette interaction qui permet le glissement des filaments d’actine entre les filaments de myosine.
Remarque : Il y a environ 5 cycles (attachement ⟶ picotement ⟶ detachement) par seconde pendant une contraction rapide ce qui correspond à une vitesse de glissement de 15 μm par seconde.
Le glissement des myofilaments se produit en 3 étapes :
– Les têtes de myosine s’attachent sur une molécule d’actine (⟶ formation des ponts actomyosine)
– Les têtes de myosine pivotent vers le centre du sarcomèreentraînant un déplacement des filaments d’actine
– Les têtes de myosine se détachent ⟶ retour à l’état initial
3- Les besoins de la contraction musculaire
Document 16 :
Pour preciser les conditions de la contraction musculaire, on realise l’experience suivante :
– Des myofibtillesisolees et placees dans un liquide rich en ATP et en Ca2+. On additionne au milieu, salyrgan (un poison qui bloque l’hydrolyse de l’ATP) puis un chelateur (une substance qui fixe les ions Ca2+ inhibant ainsi leur action) et on mesure la tension de la myofibrille. La figure ci-dessous montre les resultats obtenus.
Analysez ces resultats et deduisez les conditions necessaires a la contraction musculaire. En présence d’ATP et d’ions Ca2+, on observe une augmentation de la tension de myofibrille (il y a une contraction), après l’addition du salyrgan ou du chélateur, la tension de la myofibrille diminue rapidement (arrêt de contraction)
On explique l’arrêt de contraction après l’addition du salyrgan par l’absence d’hydrolyse d’ATP et après l’addition du chélateur par l’inhibition de l’action des ions Ca2+
On déduit que la contraction musculaire ne peut êtreréalisée qu’en présence de deux éléments essentiels, l’ATP et le calcium (Ca2+)
Quel est le rôle des ions Ca2+ dans la contraction musculaire ?
Document 17 :
En absence des ions Ca2+ (au repos), la tropomyosine cache le site de fixation de la tête de myosine sur l’actine. La fixation des ions Ca2+ sur la troponine entraine le déplacement de la tropomyosine ce qui permet la fixation de myosine sur l’actine et la formation des complexes actomyosine.
4- Mécanismemoléculaire de la contraction musculaire
Document 18 :
Desactivez le mecanisme de la contraction musculaire.
Elaborez un schema simplifie expliquant la succession des evenement aboutissant à la contraction musculaire.Arrivee de l’influx nerveux ⟶ liberation de Ca2+ par le reticulum sarcoplasmique
⟶ deplacement de tropomyosine par la troponine ⟶ formation de ponts actomyosine
⟶ pivotement des tetes de myosine graceal’energie issue de l’hydrolyse de l’ATP
⟶ glissement des filaments d’actine vers le centre sarcomere ⟶ fixation d’une nouvelle molecule d’ATP sur la tete de myosine ⟶ detachement de tete de myosine de l’actine et hydrolyse de l’ATP.
Ainsi, l’énergie chimique contenue dans l’ATP est convertie en énergiemécanique au niveau de chaque sarcomère entrainant son raccourcissement.
Remarque : En l’absence de nouveau potentiel d’action musculaire, le Ca2+ est de nouveau accumulé dans le réticulum par transport actif et le muscle revient à son état initial (relâchement).