Fibres musculaires : classification et caractéristiques

musculaire ou cellules de fibre ou mycellules ou myocytes nous entendons les unités morphologiques qui composent les fascicules (organisation de plusieurs cellules spécifiques) du muscle squelettique.

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Grâce à ces unités cylindriques, l'énergie chimique libérée par les réactions métaboliques est transformée en énergie mécanique ; en s'insérant à travers les tendons et en agissant sur les leviers osseux, le muscle génère le mouvement.

Les fibres musculaires squelettiques varient en longueur de quelques millimètres à plusieurs centimètres, avec un diamètre allant de 10 à 100 µm (1 µm = 0,001 mm) ; ce sont les plus grosses cellules du corps.

« Cytologiquement », les cellules fibreuses sont le résultat d'un processus appelé myogenèse, qui est la fusion de plusieurs myoblastes - une action dépendante de protéines spécifiques du muscle appelées fusogènes, myomaker ou myofusion. C'est pourquoi les myocellules se présentent comme de longues cellules cylindriques et polynucléées (qui contiennent de nombreux myonoyaux - entre autres bien visibles en surface au microscope).

Une fibre musculaire, par ex. dans le biceps brachial, d'une longueur de 10 cm, il peut avoir jusqu'à 3000 noyaux.

À l'intérieur, il y a à la place des milliers de filaments, appelés myofibrilles, contenant des unités contractiles appelées sarcomères.

Les physiologistes qui s'occupent des muscles nous disent que les différentes fibres diffèrent les unes des autres, non seulement du point de vue anatomique, mais aussi pour quelques caractéristiques physiologiques précises.

Ainsi, au sein de chaque muscle, différents types de fibres sont reconnus, classés selon différents critères tels que le métabolisme énergétique, la vitesse de contraction, la résistance à la fatigue, la couleur, etc.

Dans l'ensemble, un seul muscle tel que par exemple. le biceps brachial, environ 253.000 fibres musculaires sont contenues.

Saviez-vous que...

Entre la membrane basale et le sarcolemme des fibres musculaires se trouve un groupe de cellules souches musculaires appelées cellules myosatellites.

Ceux-ci sont normalement au repos mais peuvent être activés par l'exercice ou une maladie pour fournir des myonoyaux supplémentaires nécessaires à la croissance ou à la réparation musculaire.

spécifiques, les phosphages (ATP et CP), les mitochondries, la myoglobine, le glycogène et une densité capillaire plus élevée.

Cependant, les cellules musculaires ne peuvent pas se diviser pour produire de nouvelles cellules et, par conséquent, leur nombre a tendance à diminuer avec l'âge.

), qui donnent lieu à Trois types de fibres.

Ces fibres ont des propriétés métaboliques, contractiles et motrices relativement distinctes - résumées dans le tableau ci-dessous.

IMPORTANT! Les diverses propriétés, bien qu'elles dépendent en partie des caractéristiques des fibres individuelles, ont tendance à être plus pertinentes lorsqu'elles sont mesurées au niveau de l'unité motrice - qui montre cependant des variations très minimes en termes de variété de fibres - plutôt que de la fibre unique.

Diverses propriétés de différents types de fibres musculaires Biens Fibres de type I Fibres de type IIa Fibres de type IIx Type d'unité motrice Oxydation lente (SO) Oxydant rapide / Glycolytique (FOG) Glycolytiques rapides (FG) Vitesse de contraction Lent Rapide Rapide Force de contraction Petit Moyenne haute Resistance à la fatigue haute haute Petite Teneur en glycogène Rare Haut Haut Pulvérisation capillaire Riche Riche Pauvres Densité capillaire haute Intermédiaire Petite Myoglobine haute haute Petite rouge Intense Intense Pâle Densité mitochondriale haute haute Petite Capacité d'oxydation enzymatique haute Mi-hauteur Petite Largeur de la ligne Z Intermédiaire Large Serré Activité ATPase alcaline Petite haute haute Activité acide ATPase haute Moyen-élevé Petite

Voyons maintenant quelques types de classification.

Couleur de la fibre

Traditionnellement, les fibres étaient classées en fonction de leur couleur, qui dépend de la teneur en myoglobine.

Les fibres de type I apparaissent rouges en raison des niveaux élevés de myoglobine, ont tendance à avoir plus de mitochondries et une densité capillaire locale plus élevée.

Ils sont plus lents à rétrécir mais plus adaptés à la résistance, car ils utilisent le métabolisme oxydatif pour générer de l'ATP (adénosine triphosphate) à partir du glucose et des acides gras.

Les fibres de type II les moins oxydantes sont blanches ou en tout cas claires, du fait de la rareté de la myoglobine et de la concentration en enzymes glycolytiques.

Vitesse de contraction

Les fibres peuvent être classées selon leurs vitesses contractiles en rapides et lentes. Ces traits se chevauchent largement, mais pas complètement, avec les classifications basées sur la couleur, l'ATPase et le CMH.

  • Fibres un contraction rapide ceux dans lesquels la myosine peut diviser l'ATP très rapidement. Il s'agit notamment des fibres ATPase de type II et MHC de type II. Ils démontrent également une plus grande capacité de transmission électrochimique des potentiels d'action et un niveau rapide de libération et d'absorption du calcium par le réticulum sarcoplasmique.Ils sont basés sur un système glycolytique bien développé, anaérobie, à transfert d'énergie rapide, et peuvent se contracter 2 à 3 fois plus vite que les fibres à contraction lente Les muscles à contraction rapide sont adaptés pour générer de courtes poussées de force ou de vitesse que les muscles lents, et donc se fatiguent plus rapidement.
  • Fibres un la contraction lente génère de l'énergie pour la resynthèse de l'ATP grâce à un système de transfert aérobie et durable. Celles-ci comprennent principalement les fibres ATPase de type I et MHC de type I. Elles ont tendance à avoir un faible niveau d'activité ATPase, un taux de contraction plus lent avec une capacité glycolytique moins développée. Les fibres à contraction lente développent plus de mitochondries et de capillaires, ce qui les rend meilleures pour le travail d'endurance .

Méthodes de typage des fibres

Il existe un certain nombre de méthodes utilisées pour le typage des fibres, ce qui crée souvent une certaine confusion parmi les non-experts.

Deux méthodes souvent équivoques sont la coloration histochimique pour l'activité ATPase de la myosine et la coloration immunohistochimique pour le type de chaîne lourde de la myosine (CMH).

L'activité de l'enzyme myosine ATPase est communément et correctement appelée simplement "type de fibre" et dérive de la mesure directe de l'activité de l'enzyme ATPase dans diverses conditions (par exemple pH).

La coloration des chaînes lourdes de la myosine est plus précisément appelée "type MHC" (chaîne lourde de myosine) et, comme on peut le comprendre, résulte de la détermination de différentes isoformes du CMH.

Ces méthodes sont physiologiquement apparentées, puisque le type MHC est le principal déterminant de l'activité ATPase. Cependant, aucune de ces méthodes de typage n'est de nature directement métabolique ; c'est-à-dire ils n'abordent pas directement la capacité oxydative ou glycolytique de la fibre.

Lorsqu'il s'agit de fibres de "type I" ou de "type II", il s'agit plus précisément de l'évaluation par coloration de "l'activité ATPase de la myosine (par exemple, les fibres de type II" se réfèrent au type IIA + type IIAX + type IIXA ... etc.).

Vous trouverez ci-dessous un tableau montrant la relation entre ces deux méthodes, limitée aux types de fibres présentes chez l'homme.La capitalisation des sous-types est utilisée dans le typage des fibres par rapport au typage du CMH ; certains types d'ATPase contiennent en fait plusieurs types de CMH.

De plus, un sous-type B ou b n'est exprimé chez l'homme par aucune méthode. Les premiers chercheurs pensaient que les humains pouvaient exprimer un CMH IIb, ce qui a conduit à la classification ATPase de IIB. Cependant, des recherches ultérieures ont montré que le CMH humain IIb est en fait IIx, indiquant que la formulation la plus correcte est IIx.

Les sous-types IIb ou IIB, IIc et IId sont plutôt exprimés chez d'autres mammifères, comme cela est largement documenté dans la littérature.

ATPase VS. Type de fibres MHC Type d'ATPase Chaîne(s) lourde(s) du CMH Type I. CMH Iβ Type Ic CMH Iβ> CMH IIa Type IIc CMH IIa> CMH Iβ Type IIa CMH IIa Type IIax CMH IIa> CMH IIx Type IIxa CMH IIx> CMH IIa Tapez x CMH IIx

D'autres méthodes de typage des fibres sont décrites de manière moins formelle et existent sur plus de spectres, comme celui normalement utilisé dans le domaine des sports athlétiques.

Ils ont tendance à se concentrer davantage sur les capacités métaboliques et fonctionnelles (temps de contraction, à prédominance oxydante vs lactique anaérobie vs lactacide anaérobie, temps de contraction rapide vs lent).

Comme indiqué ci-dessus, le typage des fibres par ATPase ou MHC ne mesure ni ne dicte directement ces paramètres. Cependant, bon nombre des diverses méthodes sont liées mécaniquement, tandis que d'autres sont liées in vivo.

Par exemple, le type de fibre ATPase est lié à la vitesse de contraction, puisque la haute activité de l'ATPase permet un cycle plus rapide du pont croisé. Les fibres de type I sont "lentes", en partie parce qu'elles ont de faibles taux d'activité ATPase par rapport aux fibres de type II ; cependant, mesurer le taux de contraction n'est pas la même chose que de taper la fibre ATPase.

, fibres blanches et intermédiaires. Leurs proportions varient cependant selon le travail physiologiquement assigné à ce muscle.

Par exemple, chez l'homme, les muscles quadriceps contiennent environ 52% de fibres de type I, tandis que le soléaire en contient environ 80%. Le muscle orbiculaire de l'œil, quant à lui, n'en contient qu'environ 15%.

Saviez-vous que...

La force développée par une fibre musculaire dépend de sa longueur au début de la contraction. Il doit avoir une valeur optimale, en dehors de laquelle (muscle rétracté ou trop étiré) les performances de force sont réduites. Dans le domaine du renforcement musculaire, l'erreur la plus courante est de travailler les muscles déjà en raccourcissement partiel. Les seules exceptions à la règle sont la présence de douleur ou d'inconfort, ou de paramorphismes, qui nécessitent donc une limitation de l'amplitude de mouvement (ROM).

Les muscles à prédominance blanche, riches en fibres de type II, sont dits phasiques, car ils sont capables de contractions rapides et courtes. Les muscles rouges, en revanche, où prédominent les fibres de type I, sont dits toniques, en raison de leur capacité à rester longtemps en contraction.

Les unités motrices dans le muscle, cependant, montrent très peu de variation, ce qui rend le principe dimensionnel du recrutement de l'unité motrice; c'est-à-dire qu'en fonction de l'intensité / force requise, le corps est capable de stimuler seulement certaines (par exemple lors d'une activité aérobie prolongée) ou toutes (par exemple lors d'un squat maximal) les unités en question.

Aujourd'hui, nous savons qu'il n'y a pas de différences liées au sexe dans la distribution des fibres. Cependant, les proportions des divers types - dont on sait qu'elles varient fortement entre les espèces animales et dans une moindre mesure entre les ethnies - « pourraient » varier considérablement d'une personne à l'autre.

Selon certaines idées, les hommes et les femmes sédentaires (ainsi que les jeunes enfants) devraient avoir 55% de fibres de type I et 45% de fibres de type II.

Les sportifs de haut niveau, quant à eux, ont une répartition spécifique des fibres en fonction du type de métabolisme utilisé. Les skieurs de fond ont principalement des fibres I, les sprinteurs principalement II et les coureurs de demi-fond, les lanceurs et les sauteurs, des pourcentages presque chevauchants des deux.

Il a donc été suggéré que divers types d'exercices peuvent induire des changements significatifs dans les fibres musculaires squelettiques, bien qu'il ne soit pas possible d'établir avec certitude quelle était la constitution génétique préexistante des mêmes sujets. Ce procédé "pourrait" être permis par la capacité de spécialisation des fibres, voire d'une partie seulement, appartenant au macro-ensemble II.

Il est possible que les fibres de type IIx présentent des améliorations de la capacité oxydative après un entraînement d'endurance de haute intensité, les conduisant à un niveau où elles deviendraient capables de remplir le métabolisme oxydatif aussi efficacement que les fibres I chez les sujets non entraînés.

Cela serait déterminé par une augmentation de la taille et du nombre de mitochondries et de leurs changements associés, mais pas par un changement dans le type de fibre..

Riccardo Borgacci

Diplômé en Sciences de l'Exercice et Diététique, il exerce en tant qu'activité ambulatoire indépendante en tant que diététicien et entraîneur personnel
Mots Clés:  examens santé diète