Chapitre 3 : Utilisation de l’ATP par la fibre musculaire

Les fibres musculaires sont des structures spécialisées dans la contraction. Comme toute cellule, elles sont le

siège de réactions chimiques qui nécessitent de l'énergie ou, au contraire, en libèrent.

I. La fibre musculaire, une cellule contractile

1. Une organisation particulière permettant la

contraction

Les muscles sont constitués de fibres musculaires qui

contiennent dans leur cytoplasme des assemblages

protéiques formant des myofibrilles. Ces myofibrilles sont

organisées en unités répétitives, les sarcomères.

Les sarcomères sont formés par des molécules d'actine

reliées entre elles par d'autres molécules au niveau des

disques Z.

Au centre des sarcomères se trouvent des molécules de

myosines intercalées entre les molécules d'actine.

Lors d'une contraction musculaire, il y a raccourcissement des sarcomères par glissement des filaments d'actine

par rapport aux molécules de myosine. Les myofibrilles sont reliées à la membrane plasmique des fibres

musculaires grâce à d'autres protéines, comme les dystrophines.

Un raccourcissement des sarcomères entraîne donc un raccourcissement des myofibrilles, donc de la fibre

musculaire

2. L'ATP et la contraction musculaire

L'ATP est utilisé lors de la contraction

musculaire au niveau des têtes de myosine.

L'hydrolyse de l'ATP permet la fixation de la

myosine sur l'actine puis un changement de

conformation de la tête de myosine qui entraîne

son basculement, d'où un glissement des

molécules d'actine le long des myosines des

sarcomères.

II. Métabolisme et besoins énergétiques

1. Subvenir aux besoins à court terme

Les réserves intracellulaires d'ATP ne peuvent permettre une contraction que pendant quelques secondes. Il

existe donc des mécanismes qui renouvellent l'ATP.

À très court terme, dans les fibres musculaires, l'ATP est régénéré par hydrolyse de la phosphocréatine en créatine.

Cette réaction est couplée à la synthèse d'ATP à partir d'ADP. Elle ne permet une contraction musculaire que

pendant quelques dizaines de secondes.

La fermentation lactique fournit dès les premières secondes des molécules d'ATP dans les fibres musculaires.

Ceci permet des efforts brefs et intenses, mais entraîne l'accumulation, dans les fibres musculaires et dans

le sang, d'acide lactique qui serait à l'origine de la fatigue musculaire.

Cette fermentation correspond à une dégradation anaérobie du glycogène musculaire et d'une partie du glucose

sanguin arrivant dans les muscles.

Le faible rendement de la fermentation lactique ne permet pas de poursuivre un effort à long terme.

2. Subvenir aux besoins à long terme

Après un délai de quelques secondes, la dégradation des glucides a lieu par voie aérobie. La respiration permet de

produire davantage d'ATP que la fermentation lactique. Cette voie métabolique est à l'origine des contractions

de plus longue durée et permet également de régénérer l'ATP après un effort.

Ainsi, selon l'intensité et la durée de l'effort, la fermentation lactique et la respiration vont fournir l'ATP

nécessaire à la contraction musculaire

III. ATP et couplages énergétiques

De nombreuses réactions chimiques se

produisent au sein des cellules, à l'origine de

leur activité. Certaines réactions ne peuvent

pas se faire spontanément et nécessitent donc

un couplage avec des réactions qui libèrent de

l'énergie.

L'hydrolyse de l'ATP est l'une des plus

fréquentes manières de libérer de l'énergie

dans les cellules.

Ce couplage est essentiel lors de la contraction musculaire, et de manière générale dans les mouvements des

cellules ou au sein de celles-ci.

À l'inverse, la synthèse d'ATP nécessite de l'énergie. Elle est donc couplée à d'autres réactions au sein de la

cellule, que ce soit lors des différentes étapes de la respiration ou lors de la fermentation, bien que les

rendements des deux réactions ne soient pas les mêmes.