Contractions musculaires : comment les neurotransmetteurs et les réactions chimiques font-ils bouger les muscles et les os ?

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Quadriceps fémoral

Lorsque les muscles du groupe du quadriceps fémoral se contractent, ils étendent l’articulation du genou, redressant la jambe.

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Explication du système musculaire et de ses mouvements

Comment les os du squelette humain bougent-ils ? Les muscles squelettiques se contractent et se relâchent pour mouvoir mécaniquement le corps. Les messages émis par le système nerveux provoquent ces contractions musculaires. L'intégralité du processus porte le nom de mécanisme de la contraction musculaire. Ce mécanisme peut être synthétisé en trois étapes :

(1) Un message provenant du système nerveux atteint le système musculaire, déclenchant des réactions chimiques.

(2) Ces réactions chimiques entraînent la réorganisation des fibres musculaires d'une manière qui raccourcit le muscle : c'est la contraction.

(3) Lorsque le signal issu du système nerveux n'est plus présent, le processus chimique s'inverse et les fibres musculaires reprennent leur emplacement d'origine : le muscle se relâche.

Regardons d'un peu plus près les étapes du mécanisme de la contraction musculaire.

1. Une contraction musculaire est déclenchée lorsqu'un potentiel d'action s'achemine le long des nerfs afin d'atteindre les muscles

Processus d'innervation des muscles

La contraction musculaire débute lorsque le système nerveux génère un signal. Le signal, une impulsion portant le nom de potentiel d'action, s'achemine par le biais d'un type de cellule nerveuse appelée neurone moteur. Le terme « jonction neuromusculaire » désigne l'endroit où le neurone moteur atteint une cellule musculaire. Le tissu des muscles squelettiques est composé de cellules appelées fibres musculaires. Lorsque le signal émis par le système nerveux atteint la jonction neuromusculaire, un message chimique est libéré par le neurone moteur. Ce message chimique, un neurotransmetteur du nom d'acétylcholine, se lie à des récepteurs situés à l'extérieur de la fibre musculaire. Cela initie une réaction chimique au sein du muscle.

2. L'acétylcholine est libérée et se lie aux récepteurs présents sur la membrane de la fibre musculaire

État contracté des sarcomères

Un processus moléculaire en plusieurs étapes débute au sein de la fibre musculaire lorsque l'acétylcholine se lie aux récepteurs de la membrane des fibres musculaires. Les protéines situées à l'intérieur des fibres musculaires sont organisées en de longues chaînes pouvant interagir les unes avec les autres, se réorganisant pour se raccourcir ou se relâcher. Lorsque l'acétylcholine atteint les récepteurs des membranes des fibres musculaires, les canaux de la membrane s'ouvrent et le processus donnant lieu à la contraction des fibres musculaires relâchées débute alors :

  • Les canaux ouverts laissent entrer un afflux d'ions sodium dans le cytoplasme de la fibre musculaire.
  • L'afflux d'ions sodium envoie également un message au sein de la fibre musculaire pour déclencher la libération des ions calcium stockés.
  • Les ions calcium se diffusent dans la fibre musculaire.
  • La relation entre les chaînes de protéines au sein des cellules musculaires change, entraînant ainsi la contraction.

3. Les fibres musculaires se relâchent lorsque le signal émis par le système nerveux n'est plus présent

État relâché des filaments d'actine et de myosine

Lorsque la stimulation du neurone moteur donnant l'impulsion aux fibres musculaires cesse, la réaction chimique ayant provoqué le changement de disposition des protéines des fibres musculaires s'interrompt également. Cela inverse les processus chimiques se déroulant dans le muscle, et ce dernier se relâche.

Ressources externes

Description de la structure des muscles squelettiques, y compris des filaments épais et minces des sarcomères. Université de Houston : Department of Health and Human Performance. http://grants.hhp.coe.uh.edu/clayne/6397/unit3.htm

Analyse des preuves étayant la théorie du glissement des filaments. Université du Tennessee, Knoxville : The Institute for Environmental Modeling. http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/webmodules/muscles.html

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