Structure musculaire :

Capacité de production de force qui va dépendre de 2 paramètres :

  • En partie du muscle (le générateur de force : pont entre actine et myosine)
  • Des structures tendineuses qui transmettent la force au squelette

Structure du muscle :

Muscle = plusieurs faisceaux ou fascicules entourés d’un tissus conjonctif dense l’epimisyum.

  • 1 faisceau = plusieurs fibres musculaires entourées d’un tissus conjonctif lache le perimysium
  • 1 fibre musculaire = environ 2000 myofibrilles délimités par une membrane (sarcolème)

Chaque fibre est ganée par un tissu conjonctif fin : l’endonyum.

Les myofibrilles occupent environ 80% du volume de la fibre.

1 fibre musculaire est d’un diametre de 10 à 100mm pour une longueur de quelques millimètres a quelques dizaines de centimetres.

Myofibrille :

Composé de sarcomère :

  • Allongée d’une extrimité à l’autre de la fibre et cylindrique d’un diamètre de 1à 2 µ
  • Alternance régulière de bandes sombres (bandes A : anisotropes) et de bandes claires (bandes I : isotropes)
  • Au milieu de chaque bande I, se trouve une bande plus sombre la ligne Z.

Sarcomère :

 Le rôle des protéines dans la prise de masse est la resynthèse des protéines contractiles. Espace délimité par 2 lignes 2 appelé aussi unité anatomo-phusilogique du mucle.

  • Le sarcomère est constitué de 2 types de filaments
  • Epais myosine
  • Fins (lactine)
  • Le générateur de force ou tension du muscle se situe au niveau des ponts enter actien et myosine
  • Mais le muscle n’st pas un générateur parfait de tension
  • Capacité à produire une force variable en fonction des conditions de sollicitations (vitesse, longueur)

Le sarcomère :

  • Unité fonctionnelle du muscle
  • Délimité par les stries Z
  • Proteines contractiles
  • Actine
  • Myosine
  • Théorie des filaments glissants (Huxley 1955)
  • Proteines structurales
  • Titine
  • Nebuline
  • Desmine
  • Α actinine
  • Modèle de Hill en 1938 actualisé par Shorten 1987

Modèle dit a 3 composantes car 3 structures.

  • Composante contractile (CC) : pont entre actine et myosines
  • Composante élastique série (CES) :
  • Active (contracté) : pont
  • Passive (pas contracté) :tendons et tissus conjoncifs
  • Composante élastique parallèle (CEP) : tissus conjonctif & sarcoderme

CC = proteines contractiles

CES + CEP = preteines non contractiles (on parle de raideur et/ou de compliance)

Composante contractile :

  • Transformation de l’énergie chimique (ATP) en énergie mécanique (force) avec un rendement d’environ 30%
  • Production de chaleur
  • Action des ponts (S1)

Composante élastique série :

  • Transmission de la force
  • Protection des structures en délayant la transmission de la force
  • Capacité de stocker et restituer de l’énergie élastique
  • Fraction active : segment S2 de myosine
  • Fraction passive : structures tendineuse.

Composante élastique parallèle :

  • Propiétés mécaniques passives
  • Sarcolemme
  • Ponts résiduels protéines structurales (titine)
  • Les enveloppes

Notion de raideur (k)

T=k(l1-l2)=k x Δl

K est le coefficient de raideur (N.m-1)

La compliance C= 1/k (m.N-1)

Association d’éléments élastiques en parallèle

T= T1+T2

Δl= Δl1= Δl2

Les tensions sont définies par :

T1=ΔL1 ; k1= Δl x K1

T2=ΔL2 ; k2= Δl x K2

T= Δl (k1+k2)

Pour des éléments en parallème T/ΔL=k=k1+k2

Remarque T=T1 + T2

Pour augmenter la force, il faut augmenter le nombre d’éléments en parallèle.

Association d’éléments élastiques en série :

Δl = Δl1 + Δl2

T= T1=T2

Les variations de longueurs sont définies par :

Δl1=T1 l k1= T l k1

Δl2= T2 l k2= T l k2

Δl= T (1/k + 1/k2)

Pour des éléments en série

Δl/T= C= C1+C2

Remarque :

V= Δl/dt= Δl2/dt= V1+V2

→ Augmenter le nombre d’éléments en série = augmenter la vitesse

Les propriétés mécaniques du muscle passif

Composante élastique parallèle (CEP)(muscle sans contraction volontaire) :

Les protéines structurales (maintenir l’intégralité du sarcomère) :

  • Titine
  • Nébulline (tuteur a l’actine)
  • Proteine C
  • Myomésine (ligneM)
  • Desmine
  • Dystrophine
  • Fonctions :
  • Préserver et maintenir l’organisation de l’architecture musculaire au repos et lors de la contraction.
  • Protéine non contractiles
  • Conditions optimales pour créer des ponts

Évaluation des propriétés mécaniques de la CEP

  • Muscle isolé : « in vitro »
  • Relation force passive/longueur musculaire
  • Chez l’homme : « in situ »
  • ROM : amplitude articulaire (en degrés)
  • Relation moment passif angle
  • Longueur des structures tendineuses (en mm) et estimation de la force passive (N) (technique ultrasonore)

La raideur (k= ΔF/ΔL) n’est pas constante.

Phénomène d’hystérésis [schéma courbe] =>

L'allongement du muscle n'est pas proportionnel à la force de traction et à mesure que la charge augmente allongement diminue. hystérésis : ≠ de tension produite entre l'allongement et le relâchement du muscle

les valeurs prises lors de la déformation élastique diffèrent de celles prises lors de la diminution de la contrainte.

On parle alors d'hystérésis élastique.

Muscle isolé :

  • Relation force passive longueur

L’allure de la relation dépend de la morphologie du muscle.

La coupe longitudinale du tissu musculaire strié squelettique permet de retrouver les caractéristiques générales des fibres musculaires dissociées. [schéma 3 muscle longitudinale]

 a= muscle furiforme

b=muscle piné

c= dipini

L’allure de la relation dépend de la morphologie du muscle

Force dynamique vs force statique

Test : étirement/maintient

Fd : force dynamique (dépend de la vitesse d’étirement)

Fs : force statique (détermination de la relation tension passive longueur)

Allongement dynamique vs allongement statique

Test :augmentation dela force, force constante

  • Variation de la longueur
  • Évaluation des propriétés de viscoélasticités

Courbe de phénomène d’hystérésis

Chez l’Homme pas de tension car un bras de levier qui intervient, on parle de moment.

Sur la longueur du muscle, on ne peut pas directement la mesurer.

On parle de l’angle de l’articulation.

Sur la 1ere partie de courbe on voit la raideur, sur la 2ème la viscoélasticité

Raideur= ΔF/ ΔL

Pour la trouver sur la courbe on prend la 2ème moitié de courbe de raideur et on considère que c’est une droite, on dit que son coefficient directeur est la raideur.

Entre le premier étirement et le dernier on a la même courbe mais qui monte moins haut.

→ On trace le coeff directeur est on voit bien qu’il est plus faible, viscoélasticité diminue aussi (pour le voir on trace une droite horizontale a partir du point le plus haut).

Au bout d’1h les propriétés d’élasticités du muscle reviennent à la normale.

Etude de 2002 sur triceps sural et tendon d’achille :

Étirement passif de la cheville : 63% étirement du talon et 37% du muscle jumeaux.

Tibianis antérieur (jambier) : étirement de 52% et le tendon 48%.

Plus le tendon est long par rapport a la taille du muscle, plus on absorbe l’étirement par les parties tendineuses.

 

Contraction volontaire

  1. Condition muscle isolé « in vitro »
  2. Muscle rattaché au squelette « insitu »
  3. Contraction isométrique ou anisométrique (ex et concentrique)

On commence par l’isométrique sur le muscle isolé dit « in vitro »

→ 2 relations : relation F/T et F/L

Modèle de Hille

Si on a que la composante contractile, et qu’on regarde la F(T), potion oblique de la courbe est due a la composante élastique série.

Si cette dernière est plus raide la portion oblique sera plus inclinée et inversement.

Composante élastique série = pont actine-myosine + partie tendineuse. 

Relation F/T dépend de la composante contractile et élastique série.

Pour contracter un muscle : décharge électrique ou Enlevé les enveloppes musculaire et décharge de calcium qui engage la contraction musculaire

→ Courbe entre la force et le temps, secousse musculaire.

Elle est caractéristique du groupe musculaire, c’est la force max développé par le muscle, on mesure le temps nécessaire pour atteindre cette Fmax, a partir de la on peut calculer un indice contraction musculaire

→ Relation influencé par la composition en fibre.

Si plus de fibre Iia ou IIb on atteint force plus rapide et plus fort, mais elles sont plus fatigable. Biopsie pour analyser.

En une seule stimulation on obtient pas la Fmax, pour l’avoir il faut une augmentation de la fréquence de décharge des unités motrices, augmenter le nombre de fibre stimulés.

L’idée est de ne pas laisser la fibre se relacher et de la stimulé juste avant qu’il se relâche.

Il y a moment on ne pourra pas faire augmenter la contraction même en stimulant plus = état de tétanos parfait.

Pour l’obtenir il faut stimuler à 30/40 Hz.

Si on modifie la frequence on modifie pas la Fmax, mais la vitesse à laquelle il y parvient.

Contraction isométrique « insitu »

Relation Moment/temps : Moment : produit vectoriel de la force par rapport a l’axe de rotation

On demande au sujet d’atteindre son moment max le plus rapidement possible.

Moment est en N.m

≠raideur N.m-1.

Courbe entre le moment et le temps… courbe de l’explosivité (ou developpement de la force)

Étude de 1978 : un groupe entrainé en force l’autre en pliométrique

Pour le groupe entrainé en force augmentation du moment max de 80%

Pour l’autre groupe augmentation de 11% en moment max, mais différence de pente, indice d’explosivité augmente de 24%.

La relation moment/temps dépend de facteurs musculaire mais aussi de facteurs nerveux.

→ Relation plastique si on peut la modifié avec l’entrainement.

En fonction de la longueur du muscle il produit plus ou moins de force.

Relation F/L intègre 3composantes Contraction elastique perepherique, Contraction elastique série+ composante contractile.

Plus on crée de pont actine/myosine plus on crée de force

  • Sarcomère : myosine à l’intérieur
  • Sarcomère ne peut plus se raccourcir on ne crée pas de force

Relation Moment/angle

Presque la même a cause du blocage anatomique.

→ Pas les cas extrêmes (quand sarcomère est trop contracté ou trop étiré) seulement la portion idéale.

Cette relation est plus ou moins déformé selon le muscle étudié.

Mais allure plus ou moins en cloche.

L’allure de la relation dépend de l’articulation testée et du mouvement (flexion versus extension).

Mo (F)- Mo (E) =Moment net= moment agoniste – moment antagoniste

Flexion plantaire :

La co-activation est indépendante de l’angle articulaire

  • L’allure de la relation moment-angle représente le comportement des muscles agonistes.

Si on enlève l’antagoniste l’allure de la courbe moment/angle sera un peu plus haute mais gardera la même allure.

L’activité de l’antagoniste et constante quel que soit l’angle.

Chaque chef musculaire n’a pas la même relation moment/angle.

Quadriceps : bi articulaire / hanche et genou

Lorsqu’on modifie la position de la hanche on modifie sa longueur et donc sa capacité a produire de la force.

Conception de machine de musculation :

Transmission du poids de la charge par came assure une tension constante au cours du mouvement.

→ Intérêt : charge plus importante et constante sur toute la plage angulaire parce qu’ elle s’adapte au moment des différents angulations.

W x X= Fx Y

  1. F>W car X>Y
  2. F<W car Y>X

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Gaspard

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