Edité par le Dr Gianfranco De Angelis
Il est « décourageant de voir des instructeurs et des entraîneurs personnels dans les gymnases donner des explications « empiriques » sur divers sujets : masse musculaire (hypertrophie), augmentation de la force, de l'endurance, etc., sans même avoir une connaissance approximative de la structure histologique et de la physiologie des muscles. .
Rares sont ceux qui n'ont qu'une connaissance plus ou moins approfondie de l'anatomie macroscopique, comme s'il suffisait de savoir où se trouve le biceps ou le pectoral, ignorant la structure histologique et encore moins la biochimie et la physiologie des muscles. du sujet, accessible même aux profanes des sciences biologiques.
Structure histologique
Le tissu musculaire diffère des autres tissus (nerveux, osseux, conjonctif), en raison d'une caractéristique évidente : la contractilité, c'est-à-dire que le tissu musculaire est capable de se contracter, ou de raccourcir sa longueur. Avant de voir comment il raccourcit et pour quels mécanismes, parlons de sa structure. Nous avons trois types de tissus musculaires, différents à la fois histologiquement et fonctionnellement : le tissu musculaire strié squelettique, le tissu musculaire lisse et le tissu musculaire cardiaque. La principale différence fonctionnelle entre le premier et les deux autres est que tandis que le premier est régi par la volonté, les deux autres sont indépendants de la volonté. Le premier, ce sont les muscles qui font bouger les os, les muscles que nous entraînons avec des haltères, des haltères et des machines. Le deuxième type est donné par les muscles des viscères, tels que les muscles de l'estomac, des intestins, etc. qui, comme nous le voyons tous les jours, ne sont pas contrôlés par la volonté. également fait de muscles, en effet, il est capable de se contracter ; en particulier, le muscle cardiaque est également strié, donc similaire au squelettique, cependant, différence importante, sa contraction rythmique est indépendante de la volonté.
Le muscle strié squelettique est le seul responsable des activités motrices volontaires, donc des activités sportives. Le muscle strié est constitué de cellules, comme toutes les autres structures et systèmes de l'organisme ; la cellule est la plus petite unité capable de vie autonome. Dans l'organisme humain il y a des milliards de cellules et presque toutes ont une partie centrale appelée noyau, entouré d'une substance gélatineuse appelée cytoplasme. Les cellules qui composent le muscle sont appelées fibres musculaires : ce sont des éléments allongés, disposés longitudinalement par rapport à l'axe du muscle et regroupés en bandes.Les principales caractéristiques de la fibre musculaire striée sont au nombre de trois :
- Il est très grand, la longueur peut atteindre quelques centimètres, le diamètre est de 10 à 100 microns (1 micron = 1/1000 de mm.) Les autres cellules de l'organisme sont, à quelques exceptions près, de dimensions microscopiques.
- Il possède de nombreux noyaux (presque toutes les cellules n'en ont qu'un) et est donc appelé un "syncytium polynucléaire".
- Elle est striée transversalement, c'est-à-dire qu'elle présente une alternance de bandes sombres et claires. La fibre musculaire présente des formations allongées dans son cytoplasme, disposées longitudinalement à l'axe de la fibre et donc également à celui du muscle, appelées myofibrilles, on peut les considérer comme des cordons allongés placés à l'intérieur de la cellule des stries de l'ensemble de la fibre.
Prenons une myofibrille et étudions-la : elle a des bandes sombres, appelées bandes A, et des bandes claires appelées I, au milieu de la bande I c "est une ligne sombre appelée ligne Z. L'espace entre une ligne Z et l'autre s'appelle sarcomère, qui représente l'élément contractile et la plus petite unité fonctionnelle du muscle ; en pratique, la fibre se raccourcit car ses sarcomères sont raccourcis.
Voyons maintenant comment est fabriquée la myofibrille, c'est ce qu'on appelle l'ultrastructure du muscle. Il est composé de filaments, certains gros appelés filaments de myosine, d'autres fins appelés filaments d'actine. bande I, il est plutôt formé par la partie du filament fin qui n'est pas collée au filament lourd (étant formé par le filament fin, il est plus léger).
Mécanisme de contraction
Maintenant que nous connaissons la structure histologique et l'ultrastructure, nous pouvons faire allusion au mécanisme de contraction. Dans la contraction, les filaments légers s'écoulent entre les filaments lourds, de sorte que les bandes I diminuent de longueur ; ainsi le sarcomère diminue aussi en longueur, c'est-à-dire la distance entre une bande Z et l'autre : donc la contraction se produit non pas parce que les filaments se sont raccourcis, mais parce qu'ils ont diminué la longueur du sarcomère en glissant. puisque les myofibrilles constituent la fibre, la longueur de la fibre diminue, par conséquent le muscle, qui est fait de fibres, se raccourcit. Evidemment, pour que ces filaments circulent, il faut de l'énergie et celle-ci est donnée par une substance : l" ATP ( l'adénosine triphosphate), qui constitue la monnaie énergétique de l'organisme. L'ATP est formé à partir de l'oxydation des aliments : l'énergie contenue dans les aliments est transmise à l'ATP qui la transfère ensuite aux filaments pour les faire couler. La contraction a lieu aussi un autre élément est nécessaire , l'ion Ca ++ (Calcium) La cellule musculaire en conserve à l'intérieur d'importants stocks et le met à disposition du sarcomère lorsqu'il la contraction doit se produire.
La contraction musculaire d'un point de vue macroscopique
Nous avons vu que l'élément contractile est le sarcomère, examinons maintenant l'ensemble du muscle et étudions-le d'un point de vue physiologique, mais macroscopique.Pour qu'un muscle se contracte, il faut qu'un stimulus électrique arrive : ce stimulus vient du moteur nerf, à partir de la moelle épinière (comme cela arrive naturellement) ; ou il peut provenir d'un nerf moteur réséqué et stimulé électriquement, ou en stimulant directement le muscle électriquement. à ce stade, nous le stimulons électriquement ; le muscle se contractera, c'est-à-dire qu'il se raccourcira en soulevant le poids ; cette contraction est appelée contraction isotonique. Si, par contre, on attache le muscle par ses deux extrémités à deux supports rigides, lorsqu'on le stimule, le muscle va augmenter en tension sans se raccourcir : c'est ce qu'on appelle la contraction isométrique. En pratique, si nous enlevons la barre du sol et la soulevons, ce sera une contraction isotonique ; si on le charge d'un poids très lourd et, en essayant de le soulever, donc en contractant les muscles au maximum, on ne le bouge pas, cela s'appellera contraction isométrique. Dans la contraction isotonique, nous avons effectué un travail mécanique (travail = force x déplacement) ; en contraction isométrique le travail mécanique est nul, puisque : travail = force x déplacement = 0, déplacement = 0, travail = force x 0 = 0
Si on stimule le muscle avec une fréquence très élevée (c'est-à-dire de nombreuses impulsions par seconde), il développera une force très élevée et restera contracté au maximum : le muscle dans cette condition est dit en tétanos, donc contraction tétanique veut dire maximale et contraction continue. Un muscle peut se contracter peu ou beaucoup, à volonté ; ceci est possible grâce à deux mécanismes : 1) Lorsqu'un muscle n'est pas un peu contracté, seules certaines fibres se contractent ; en augmentant l'intensité de la contraction, d'autres fibres s'ajoutent 2) Une fibre peut se contracter avec une force plus ou moins importante selon la fréquence de décharge, c'est-à-dire le nombre d'impulsions électriques qui atteignent les muscles dans l'unité de temps. En modulant ces deux variables, le système nerveux central contrôle la force avec laquelle le muscle doit se contracter. Lorsqu'il commande une forte contraction, presque toutes les fibres du muscle non seulement se raccourcissent, mais toutes vont se raccourcir avec beaucoup de force : lorsqu'il commande une faible contraction, seules quelques fibres se raccourcissent et avec une force moindre.
Intéressons-nous maintenant à un autre aspect important de la physiologie musculaire : le tonus musculaire. Le tonus musculaire peut être défini comme un état continu de légère contraction musculaire, qui se produit indépendamment de la volonté. Quel facteur provoque cet état de contraction ? Avant la naissance les muscles ont la même longueur que les os, puis, au fur et à mesure qu'ils se développent, les os s'étirent plus que les muscles, de sorte que ces derniers sont étirés. Lorsqu'un muscle est étiré, du fait d'un réflexe spinal (réflexe myotatique) il se contracte, donc l'étirement continu auquel le muscle est soumis détermine un état continu de contraction légère mais persistante. La cause est un réflexe et puisque la caractéristique principale des réflexes est le non-volontariat, le ton n'est pas gouverné par la volonté. Le tonus est un phénomène à base de réflexe nerveux, donc si je coupe le nerf qui va du système nerveux central au muscle, il devient flasque, perdant complètement son tonus.
La force de contraction d'un muscle dépend de sa section transversale et est égale à 4-6 kg.cm2. Mais le principe est valable en principe, il n'y a pas de rapport précis de proportionnalité directe : chez un athlète, un muscle légèrement plus petit que celui d'un autre athlète peut être plus fort. Un muscle augmente son volume s'il est entraîné avec une résistance croissante (cela est le principe sur lequel repose la gymnastique avec poids); il faut souligner que le volume de chaque fibre musculaire augmente, tandis que le nombre de fibres musculaires reste constant. Ce phénomène est appelé hypertrophie musculaire.
La biochimie du muscle
Intéressons-nous maintenant au problème des réactions qui se produisent dans les muscles. Nous avons déjà dit qu'il faut de l'énergie pour que la contraction se produise ; la cellule conserve cette énergie dans ce qu'on appelle l'ATP (adénosine triphosphate) qui, lorsqu'elle donne de l'énergie au muscle, se transforme en ADP (adénosine diphosphate) + Pi (phosphate inorganique) : la réaction consiste à éliminer un phosphate. Ainsi, la réaction qui a lieu dans le muscle est ATP → ADP + Pi + énergie. Cependant, les stocks d'ATP sont peu nombreux et il est nécessaire de re-synthétiser cet élément. Par conséquent, pour que le muscle se contracte, la réaction inverse doit également se produire (ADP + Pi + énergie > ATP), afin que le muscle ait toujours de l'ATP disponible.L'énergie pour faire la resynthèse de l'ATP nous est donnée par les aliments : ceux-ci, après avoir été digérés et absorbés, atteignent le muscle par le sang, où ils libèrent leur énergie, précisément pour fabriquer l'ATP.
La substance énergétique par excellence est apportée par les sucres, en particulier le glucose. Le glucose peut se décomposer en présence d'oxygène (en aérobiose) et est, comme on dit à tort, "brûlé" ; l'énergie libérée est absorbée par l'ATP, tandis que tout ce qui reste du glucose est de l'eau et du dioxyde de carbone. 36 molécules d'ATP sont obtenues à partir d'une molécule de glucose. Mais le glucose peut aussi être attaqué en l'absence d'oxygène, auquel cas il se transforme en acide lactique et seules deux molécules d'ATP se forment ; l'acide lactique puis, passant dans le sang, se dirige vers le foie où il se transforme à nouveau en glucose.Ce cycle de l'acide lactique est appelé cycle de Cori. Que se passe-t-il pratiquement lorsque le muscle se contracte ? Au début, lorsque le muscle commence à se contracter, l'ATP est immédiatement épuisé et, comme il n'y a pas eu les adaptations cardiocirculatoires et respiratoires qui se produiront plus tard, l'oxygène qui atteint le muscle est insuffisant, de sorte que le glucose se décompose en absence de oxygène formant de l'acide lactique.Dans un second temps on peut avoir deux situations : 1) Si l'effort se poursuit légèrement, l'oxygène suffit, alors le glucose va s'oxyder en eau et en dioxyde de carbone : l'acide lactique ne s'accumulera pas et l'exercice peut durer des heures (ce type d'effort est donc appelé aérobie ; par exemple la course à pied.) 2) Si l'effort continue à être intense, malgré beaucoup d'oxygène atteignant le muscle, beaucoup de glucose se séparera en l'absence d'oxygène ; donc beaucoup d'acide lactique qui va provoquer de la fatigue (on parle d'effort anaérobie ; par exemple une course rapide, comme 100 mètres).Au repos, l'acide lactique, en présence d'oxygène, va se retransformer en glucose. Au début, même dans l'effort aérobie, on manque d'oxygène : on parle de dette d'oxygène, qui sera payée au repos ; cet oxygène sera utilisé pour re-synthétiser le glucose à partir de l'acide lactique ; en effet, immédiatement après l'effort nous consommons plus d'oxygène que la normale : nous remboursons la dette. Comme vous pouvez le voir, nous avons cité le glucose comme exemple de carburant, car il représente le muscle le plus important, en effet, même si les graisses ont une plus grande quantité d'énergie, pour les oxyder une certaine quantité de glycides et beaucoup plus d'oxygène sont toujours nécessaires. Les protéines peuvent être utilisées comme carburant, cependant, puisqu'elles sont les seules utilisées pour entraîner les muscles, la fonction plastique y prévaut.Les lipides ont la particularité qu'à poids égal, ils ont plus d'énergie que les sucres et les protéines : ils sont idéalement utilisé comme Ainsi les glycides sont le carburant, les protéines sont les matières premières, les lipides sont les réserves.
J'ai essayé dans cet article sur la physiologie musculaire d'être le plus clair possible, sans négliger le moins du monde la rigueur scientifique : je crois que j'aurais obtenu un excellent résultat si j'avais stimulé les professionnels du fitness à s'intéresser plus sérieusement à la physiologie, car Je crois que les notions fondamentales de physiologie et d'anatomie doivent être un héritage culturel indispensable pour essayer de comprendre en quelque sorte ce merveilleux corps humain.
