Le muscle strié squelettique et l'énergie : cours de Terminale

Quand tu lèves le bras, quand tu te mets debout ou quand tu cours, tu mobilises des muscles. Ce chapitre répond à deux questions : comment un muscle est-il construit, et d'où vient l'énergie qui lui permet de se contracter ? Tu as déjà vu comment le cerveau commande un mouvement volontaire et comment le réflexe myotatique fait réagir un muscle. Ici, on descend à l'échelle du muscle lui-même, puis de ses cellules.

Le programme demande de comprendre que les mouvements mobilisent les muscles, que la contraction musculaire a besoin d'énergie apportée sous forme d'ATP, et que la cellule musculaire est une structure spécialisée ¹. On se limite au muscle strié squelettique ¹.

On range les muscles en trois familles : le muscle squelettique strié, le muscle cardiaque strié et le muscle lisse ³. Le cœur et les muscles lisses se contractent sans que la pensée intervienne : on les dit involontaires. Les muscles striés squelettiques, eux, se contractent sur ordre volontaire ³. Parmi les muscles striés, on sépare donc le muscle squelettique, innervé de façon volontaire, et le myocarde, innervé de façon involontaire ³.

Le tissu musculaire fait partie des quatre tissus de base des animaux, aux côtés des tissus conjonctif, nerveux et épithélial ³. Le corps humain compte environ 600 muscles squelettiques ². Chez l'adulte, la masse des muscles squelettiques représente environ 42 % de la masse corporelle d'un homme et 36 % de celle d'une femme ³ ; une autre source donne 43 % pour l'adulte en général ². Retiens simplement l'ordre de grandeur : plus d'un tiers de la masse du corps. C'est un organe très présent, donc très consommateur d'énergie.

Un muscle squelettique possède en général un ventre musculaire : c'est là que la contraction a lieu et que se trouvent les cellules musculaires. Des tendons relient ce ventre aux éléments qu'il met en mouvement, le plus souvent des os ².

À l'intérieur du muscle, on passe par plusieurs niveaux d'organisation, du plus grand au plus petit :

• le muscle entier est recouvert d'un tissu conjonctif dense, l'épimysium, qui l'ancre aux tendons à chaque extrémité et le protège des frottements contre les autres muscles ou l'os ³ ;
• l'épimysium enveloppe plusieurs faisceaux, contenant chacun 10 à 100 fibres musculaires ³ ;
• les faisceaux sont recouverts de périmysium, qui laisse passer les nerfs et la circulation sanguine ³ ;
• chaque fibre musculaire est enfermée dans son propre tissu conjonctif lâche, l'endomysium ³.

Dans chaque cellule, on trouve des myofibrilles. Ce sont des faisceaux de protéines filamenteuses, dont l'actine. Elles sont faites de filaments de protéines assemblés en motifs qui se répètent, les sarcomères ³. L'aspect strié des muscles squelettiques et cardiaques s'explique par la présence de ces sarcomères dans les cellules ³.

On associe spontanément le muscle au mouvement, mais son rôle est plus large. Le muscle squelettique remplit quatre fonctions majeures ² :

• mobiliser le corps dans le milieu qui l'entoure ;
• conserver la posture d'ensemble ;
• assurer la stabilité des articulations ;
• fabriquer de la chaleur ².

Cette liste a une conséquence directe pour la suite du chapitre. Même immobile, par exemple debout, un muscle qui maintient la posture est en activité. Et la production de chaleur montre qu'une partie de l'énergie consommée par le muscle ne sert pas au mouvement mais est dégagée sous forme de chaleur. Un muscle est donc consommateur d'énergie dans de nombreuses situations, pas seulement lors d'un effort intense.

Les mouvements mobilisent les muscles, et la contraction musculaire a besoin d'énergie apportée sous forme d'ATP ¹. Le programme parle du raccourcissement et de l'épaississement des muscles lors du mouvement ¹ : quand un muscle se contracte, il se raccourcit et son ventre gonfle.

La myosine est une protéine du muscle dont les têtes se déplacent pendant la contraction ; ce déplacement consomme de l'ATP ³. On retrouve ici l'idée de cellule spécialisée : la cellule musculaire contient des protéines filamenteuses organisées en sarcomères, et ces structures transforment l'énergie chimique de l'ATP en mouvement ¹³.

Cette chaîne a une conséquence logique : sans production d'ATP, plus de contraction possible. Dès qu'un muscle travaille, les réactions qui fournissent l'ATP doivent donc se poursuivre. Ces réactions sont l'objet de la partie suivante.

Pour fabriquer son ATP, le muscle puise surtout dans deux familles de nutriments, les lipides (graisses) et les glucides (sucres), qu'il oxyde lorsque le dioxygène est disponible : c'est la voie aérobie ³. Il peut aussi faire appel à d'autres transformations chimiques qui se déroulent sans dioxygène, la voie anaérobie, que sollicitent tout particulièrement les fibres à contraction rapide ³. Dans les deux cas, de l'ATP est fabriquée ³.

Pour comparer les deux voies, retiens ce que les sources permettent d'affirmer :

• la voie aérobie repose principalement sur l'oxydation des lipides et des glucides ³ ;
• la voie anaérobie est assurée par d'autres réactions chimiques, sans dioxygène, notamment mobilisées pour les fibres rapides ³ ;
• les deux produisent de l'ATP, la « monnaie énergétique » du mouvement ³.

Les fibres musculaires striées squelettiques se répartissent en deux catégories : les fibres à contraction rapide et les fibres à contraction lente ³. Les fibres rapides ont un lien particulier avec la voie anaérobie, comme on vient de le voir ³.

Au bac, une question de ce chapitre demande souvent de relier une structure à une fonction ou de tirer une conclusion d'un document. Voici comment construire une réponse complète, en une dizaine de lignes.