[0:00]Bonjour à tous. Il y a de cela très longtemps, un homme de science a donné un nom aux organes qui apparaissent sur votre écran. Il s'agit du terme de muscle qui provient du latin mus, signifiant « petite souris ». Alors, quel est le rapport, vous allez me dire ? Et bien, pour cet homme, quand les muscles travaillent, et bien, ça lui faisait penser à des souris s'activant sous la peau. D'où le terme de mus. Bon, pourquoi pas, hein ? En tout cas, dans cette vidéo, j'aimerais que l'on travaille sur une catégorie de muscles, et plus précisément des muscles responsables des mouvements volontaires de votre corps. J'ai nommé les muscles striés squelettiques. Allez go, c'est parti.
[0:54]Il existe trois grands types de muscles. Pour faire simple, vous avez les muscles lisses, ce sont des muscles qui se contractent lentement et indépendamment de la volonté. Et on les trouve en très grande quantité au niveau des viscères. Et ils sont responsables, par exemple, grâce à leur contraction, de la progression de votre repas dans votre tube digestif. Une deuxième catégorie de muscles, est-ce que l'on appelle le muscle strié cardiaque, que l'on ne retrouve qu'au niveau du cœur et qui, grâce à leur contraction, permettent la circulation du sang. Enfin, troisième et dernière catégorie, ce sont les muscles striés squelettiques, responsables des mouvements volontaires de votre corps, et c'est dans cette catégorie-là que nous allons maintenant parler dans cette vidéo. Les muscles squelettiques représentent entre 28 et 35 % de la masse totale du corps humain. Ils sont capables de se contracter et donc de se raccourcir et de se relâcher, permettant ainsi les mouvements. Regardons tout cela de plus près. Quand on parle de muscles striés squelettiques, de manière très générale, gardez en tête qu'ils sont constitués de deux parties bien distinctes. Des tendons, donc des tendons à chaque extrémité, attachés aux os en blanc sur le schéma à votre écran, avec au milieu une partie beaucoup plus épaisse, de couleur rouge et élastique.
[2:10]C'est toute la partie contractile. Et lorsque vous avez une contraction, le muscle strié squelettique s'épaissit et se raccourcit. Cela provoque une traction sur les tendons, ce qui engendre le déplacement des os au niveau de l'articulation. Regardez sur cette animation, vous voyez ici le biceps au-dessus, en se contractant, il s'épaissit, il se raccourcit, engendrant, via une traction sur les tendons, le déplacement des os.
[2:39]Vous avez ici un mouvement de flexion de l'avant-bras sur le bras. Maintenant, pour que les mouvements soient réversibles, et ici par exemple que l'avant-bras puisse s'étendre, avec un mouvement donc vers l'avant, donc un mouvement dit d'extension, et bien il est nécessaire de faire intervenir deux muscles antagonistes qui se contractent obligatoirement en opposition de phase. Je m'explique. Ici le biceps contracté possède un muscle dit antagoniste, c'est-à-dire qu'il s'oppose au mouvement créé par le muscle agoniste, notre biceps. Ce muscle est le triceps, et je vous le pointe sur l'écran. Et donc dire que nos muscles se contractent en opposition de phase, signifie ici que lorsque le biceps est contracté, le triceps est relâché. Voyez qu'il est bien étiré, alors que le biceps est contracté et bien épais. Puis, maintenant, avec le mouvement inverse de flexion, vous voyez le biceps relâché et le triceps contracté. Maintenant, il est bien épais, hein. C'est ça cette opposition de phase, l'un contracté, l'agoniste et son antagoniste relâché, et vice versa. Bien, je vous propose d'étudier maintenant l'organisation d'un muscle strié squelettique. Alors, sur votre écran, vous avez une vue externe du muscle. Ici, c'est comme si vous regardiez votre avant-bras sans la peau. Vous voyez la présence de vaisseaux sanguins. Ces muscles sont très irrigués. Puis, regardez, vous voyez que l'on distingue de gros faisceaux emballés dans du tissu conjonctif. Et ces faisceaux musculaires regroupent plusieurs cellules musculaires. D'ailleurs, en voici une en zoom. Ces cellules musculaires sont géantes, dans le sens où leur longueur peut varier entre 1 et 40 mm et le diamètre entre 10 et 100 micromètres. Alors une particularité pour ces cellules, c'est qu'elles sont multinucléées, ça veut dire qu'elles possèdent plusieurs noyaux. Et ça c'est pas commun pour les cellules eucaryotes, en moyenne, vous pouvez compter 35 noyaux par millimètre de longueur. Et on distingue au sein de la cellule, donc dans le cytoplasme que je vous pointe ici, la présence de longues structures. Elles sont en très grand nombre, ce sont les myofibrilles. On parle de cytosquelette particulier pour ces cellules. Et je vous propose maintenant de zoomer et nous focaliser sur ces myofibrilles afin de comprendre comment se déroule la contraction musculaire, mais à une échelle très réduite, ici, l'échelle dite cellulaire. Voici sur votre écran une observation de cellule musculaire au microscope optique coloré au bleu de méthylène, et première chose visible, c'est la présence d'une striation visible. Elle est liée à la présence au sein du cytoplasme de protéines filamenteuses, notre fameux cytosquelette, hein, que je vous ai évoqué précédemment. Alors, si l'on zoom sur ces protéines, voici un cliché en microscopie électronique qui nous montre que de manière longitudinale, nous avons et nous voyons ces protéines filamenteuses ici de votre gauche à votre droite. Et si vous regardez bien, on peut y distinguer des unités. En voici une. On la nomme sarcomère. Elle se situe entre deux bandes foncées. C'est l'unité élémentaire des myofibrilles et vous en avez toute une succession le long des cellules musculaires. Ça se répète dans l'espace, vous avez des sarcomères avant celui sur votre écran et après. Du coup, ce sont eux qui sont à l'origine de la striation dans ces muscles, d'où leur nom de muscle strié squelettique. OK ? Pour le terme de strié. Allez, je vous propose maintenant un schéma d'interprétation moléculaire de ces striations avec leur fonctionnement. Sous le cliché, je vous représente le schéma du sarcomère. Alors, tout d'abord, vous voyez qu'il est délimité à gauche et à droite par ce que l'on appelle des stries Z. Puis, vous avez deux acteurs majeurs à considérer, des acteurs minces et des acteurs épais. Commençons par les minces. Ce sont des molécules d'actine, on parle de filament et regardez sur votre écran leur organisation. Il s'organise un peu de manière schématique comme des doigts les uns en face des autres. Et entre ces filaments, vous avez l'autre acteur, hein, le fameux acteur épais, c'est l'assemblage de molécules de myosine. Et à retenir pour vous, les filaments d'actine et de myosine sont toutes des molécules de nature protéique. Regardons ensemble l'organisation générale de tous les filaments. Vous pouvez remarquer que lorsque se chevauche actine et myosine, voyez au niveau du sarcomère des zones foncées. Je vous les entoure à l'écran. Et lorsque les filaments d'actine se trouve être seul, sans chevauchement de myosine, vous avez une zone claire. Les voici sur la droite et sur la gauche de votre écran. De même, au centre, lorsque les filaments de myosine sont seuls, vous voyez que cela vous donne une zone plus claire également. C'est au centre du sarcomère. Maintenant, lorsque l'on compare les sarcomères d'une cellule striée au repos avec une cellule striée contractée, en cliché de microscopie électronique, regardez sur votre écran. En haut, la cellule au repos. Repérer les striés Z qui délimitent les sarcomères. Et en dessous, la cellule contractée avec les striés Z délimitant notre sarcomère. Vous voyez que pour la cellule au repos, les filaments épais et minces ne se chevauchent que sur une petite partie de leur longueur. Ce sont les zones foncées au centre du sarcomère. Je vous les colore en orange. Et que au cours de la contraction, cette zone de chevauchement est plus grande. Je vous les colore juste en dessous. Maintenant, prenez la zone des filaments minces sans chevauchement de myosine. Je vous la colore en bleu au repos, et au dessous lors de la contraction. Vous voyez que cette zone est très réduite. Alors, le mécanisme mis en jeu ici et que les filaments fins d'actine coulissent par rapport au filament épais de myosine. Ici, vous avez un glissement. Vous voyez sur l'animation en bleu l'actine et en orange la myosine. Au repos, moins de chevauchement que lors de la contraction. Mais attention, et vous le voyez bien à l'écran, vous n'avez pas de modification de longueur de filaments. Ce qui se raccourcit, c'est le sarcomère, c'est votre unité élémentaire. Donc, à retenir pour vous, c'est que mécaniquement, lorsque le muscle se contracte, les filaments minces pénètrent de plus en plus loin dans la région centrale du sarcomère, ce qui provoque un raccourcissement des sarcomères et donc de la cellule globalement, et qui à l'échelle de l'organe vous provoque son propre raccourcissement. Ça marche pour vous ? Je vous propose maintenant de nous pencher sur les conditions particulières nécessaires à cette contraction. Et le premier point à noter, c'est que la contraction musculaire nécessite de l'énergie. Ici, c'est de l'énergie chimique et dans la cellule, c'est la molécule d'ATP. Une autre condition, c'est la présence d'ions et pas n'importe lesquels, les ions calcium Ca2+ dans le cadre de la contraction musculaire. Je vous propose maintenant de voir les principales étapes moléculaires de la contraction musculaire. Alors sur votre écran, je vous place notre système actine-myosine et nous allons nous rapprocher, nous allons zoomer et nous retrouver très proche des myofilaments. Nous zoomons sur la partie droite du sarcomère et en bleu, ce sont les filaments d'actine. Et entre ces filaments, hein, ici en rouge, ce sont les filaments de myosine. Alors, vous en avez un très grand nombre regroupé ensemble. Je vous en sépare un. Vous voyez que de près cette myosine possède une partie antérieure appelée tête. On parle de tête de myosine. Elle joue un rôle très important dans notre mécanisme de chevauchement. Allez, première étape, l'actine et la myosine ne sont pas en interaction, elles ne se touchent pas. Puis vous avez une réaction d'hydrolyse de l'ATP en ADP + Pi au niveau de la tête de myosine. Donc, ici, une réaction chimique qui provoque un changement de la forme de la tête de myosine. On parle de changement de conformation car cela affecte la forme générale d'une protéine. Ici, vous avez un basculement de la tête de myosine. Deuxième étape, la tête de myosine se fixe sur l'actine. La myosine est dite alors ici armée. Troisième étape, c'est le fameux coup de force. La tête de myosine pivote vers le centre du sarcomère entraînant avec elle le filament d'actine. Vous avez une libération de l'ADP et du Pi. Enfin, quatrième étape, vous avez l'arrivée d'une molécule d'ATP, notre monnaie énergétique cellulaire, qui se fixe sur la tête de myosine. À ce moment-là, actine et myosine se décrochent physiquement et le cycle recommence. Ainsi, la répétition de ces quatre étapes conduit à la contraction complète du sarcomère. Le raccourcissement de chaque sarcomère se répercute sur la totalité de la myrofilie, diminuant alors la longueur de la cellule musculaire et donc du muscle, ce qui explique le raccourcissement global du muscle visible à l'œil nu. Malheureusement, comme beaucoup d'autres organes, les muscles peuvent être atteints de troubles et il en existe un en particulier qui correspond à une dégénérescence des cellules musculaires. C'est une très grave maladie qui commence par des faiblesses musculaires vers l'âge de 3 ans et qui s'aggrave progressivement avec l'âge jusqu'à provoquer des déformations et des contractures invalidantes graves. Cette dégénérescence musculaire est malheureusement irréversible. Il s'agit de la myopathie de Duchenne. Sur cet arbre généalogique d'une famille présentant des cas de myopathie de Duchenne, vous avez pour chaque ligne une génération. Donc ici au total, vous pouvez compter trois générations présentes, et vous pouvez voir que les personnes malades sont tous des hommes, ce sont les carrés rouges. Ici on peut observer que cette maladie ne touche que les garçons. Actuellement en France, cette maladie touche environ un petit garçon sur 3500 naissances. Biologiquement, au niveau des cellules musculaires des patients atteints de la myopathie de Duchenne, on peut observer qu'elles ne contiennent pas de dystrophine. Alors, il s'agit d'une protéine qui peut être visualisée par des colorations spécifiques, comme vous avez par exemple ici sur votre écran. À gauche, un muscle sain et à droite un muscle atteint de myopathie de Duchenne. Et la dystrophine, lorsqu'elle est présente, apparaît en vert fluorescent. Vous voyez qu'à droite, on ne décelle pas de vert fluorescent autour des cellules, comme vous l'avez pour le muscle sain. Cette dystrophine est normalement présente dans la membrane plasmique des cellules musculaires. Regardez ici, sur ce schéma de cellule musculaire. Voici la membrane plasmique d'une cellule musculaire avec à l'extérieur et à l'intérieur de la cellule. C'est bon pour vous ? Et ici, vous avez la dystrophine. Elle lie les myofilaments présents à l'intérieur de la cellule à la membrane plasmique par l'intermédiaire d'un complexe protéique, lui-même attaché aux protéines à l'extérieur de la cellule, c'est ce que l'on appelle la matrice extracellulaire. Cette dystrophine protège ainsi l'intégrité de la membrane plasmique au cours des cycles contraction-relâchement. Sans cette protéine, petit à petit, au cours des cycles de contraction-relâchement, la membrane plasmique finit par céder. La guérison est actuellement impossible et les traitements palliatifs accompagnent les malades jusqu'à leur décès vers 30 à 40 ans. Merci à tous pour votre attention. Je vous rappelle que vous pourrez retrouver toutes ces informations dans le manuel de cours chez Nathan dans le chapitre 16. Vous y retrouverez tout ce que l'on a vu dans la vidéo et bien plus encore. Chers étudiants de terminale, voici en quelques mots ce que vous devez connaître dans ce chapitre. Premièrement, concernant le fonctionnement du système musculo-articulaire, retenez que le muscle strié est constitué par un ensemble de cellules musculaires organisées en faisceaux musculaires. Et que le raccourcissement et l'épaississement des muscles lors de la contraction permettent le mouvement relatif des deux os auxquels ils sont reliés par des tendons. Deuxièmement, les cellules musculaires sont qualifiées de très spécialisées, possédant un cytosquelette original fait de longues fibres protéiques appelées myofibrilles. Ces myofibrilles comprennent un ensemble de filaments fins d'actine et de filaments épais de myosine, formant des unités contractiles répétitives appelées les sarcomères. Troisièmement, concernant le mécanisme du raccourcissement musculaire, retenez que le coulissage des filaments d'actine par rapport aux filaments de myosine entraîne un raccourcissement global du sarcomère. Ce raccourcissement se répercute sur la totalité de la myofilie, et donc de la fibre musculaire et donc sur le muscle.
[15:16]Dernier point, il existe de nombreux troubles musculaires dont la myopathie, liée à la dégénérescence des cellules musculaires due à un défaut dans les interactions entre les protéines de la cellule musculaire et la matrice extracellulaire. Voilà, je vous place en bas à droite de votre écran la vidéo suivante sur ce même thème. Si vous voulez avoir plus d'informations sur l'épisode, cliquez juste en dessous. N'oubliez pas de vous abonner, de partager et liker cette vidéo si ça vous a plu. Ça m'encourage à vous en créer de nouvelles pour votre réussite. Je vous dis à la prochaine. Ciao !
