Le fonctionnement de la cellule musculaire

La structure et l’organisation de la cellule musculaire permettent son raccourcissement lors de la contraction, en présence d’ions calcium et d’ATP.

I. La contraction musculaire

Lors de la contraction musculaire, chaque sarcomère se raccourcit, de sorte que les myofibrilles, ainsi que l’ensemble de la fibre raccourcissent, par glissement des myofilaments d’actine entre les molécules de myosine.

La molécule d’ATP est indispensable, car elle intervient à plusieurs moments du cycle de contraction.

Mot-clé

ATP : adénosine triphosphate, molécule fondamentale dans les réactions de transferts d’énergie se déroulant dans les cellules.

Doc Mécanismes moléculaires de la contraction

1. Séparation des complexes actine-têtes de myosine. 2. Basculement des têtes de myosine. 3. Liaison des têtes de myosine plus loin sur l’actine. 4. Retour des têtes de myosine à leur position initiale (entraînant le glissement de l’actine).

II. Le dysfonctionnement des cellules musculaires

Les dystrophies musculaires sont des maladies musculaires (ou myopathies) caractérisées par une dégénérescence des fibres musculaires, entraînant progressivement l’atrophie des muscles : ils perdent leur volume et donc leur force de contraction. Cette dégénérescence est due à l’absence de certaines protéines (telle que la dystrophine) assurant les interactions entre les protéines intracellulaires et la matrice extracellulaire.

Ces myopathies ont une origine génétique, liée à la mutation de gènes codant ces protéines.

 

Méthode

Déterminer les conditions de la contraction musculaire

Il est possible d’extraire des myofibrilles isolées à partir de cellules musculaires et de mesurer leur tension, proportionnelle à leur force de contraction dans différentes conditions expérimentales.

Par une exploitation rigoureuse du document, expliquer quelles sont les conditions indispensables à la contraction des myofibrilles.

Doc Mesure de la tension d’une myofibrille après l’ajout d’ATP, de calcium ou d’un chélateur dans le milieu

Le chélateur fixe les ions Ca²⁺, bloquant ainsi leur action.

 

Conseils

Étape 1 Décrire les variations du paramètre mesuré en fonction des conditions expérimentales.

Étape 2 Indiquer les effets du chélateur sur la tension.

Étape 3 Mettre en avant l’importance du Ca²⁺ et de l’ATP dans la contraction des myofibrilles.

 

Solution

Étape 1 La tension mesurée dans la myofibrille montre une contraction d’autant plus forte que la tension est grande.

Étape 2 L’apport d’un chélateur bloquant l’action des Ca²⁺ entraîne une diminution de la tension, donc un arrêt de la contraction.

Étape 3 On en déduit que la présence simultanée d’ion Ca²⁺ et d’ATP est indispensable à la contraction des myofibrilles, donc du muscle.