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Structure et fonctionnement du système musculo-articulaire

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Objectifs
  • Définir un mouvement. Connaitre l'organisation et le fonctionnement d'une articulation.
  • Connaitre l'organisation d'un muscle, de l’échelle de l’organe à l’échelle de la molécule.
Points clés
  • Chaque articulation est caractérisée par l’emboitement des os qui coulissent les uns sur les autres.
  • Les os sont maintenus entre eux par les ligaments.
  • Les muscles sont rattachés aux os par les tendons.
  • Le mouvement implique différents acteurs : les os auxquels sont rattachés les muscles et qui se déplacent les uns par rapport aux autres autour d’une articulation.
  • Le muscle strié est un ensemble de cellules musculaires dites striées, organisées en faisceaux musculaires.
  • Le raccourcissement et l’épaississement des muscles lors de la contraction musculaire permettent le mouvement relatif des deux os auxquels ils sont reliés par des tendons.
  • La cellule musculaire est une cellule spécialisée caractérisée par une organisation particulière en sarcomères et possède un cytosquelette particulier (actine et myosine) permettant le raccourcissement de la cellule.
Pour bien comprendre
  • Une cellule spécialisée possède des caractéristiques structurales lui permettant d’accomplir une fonction particulière dans l’organisme.
1. Les acteurs du mouvement

Chaque mouvement que nous réalisons fait intervenir plusieurs acteurs de notre organisme. Tous jouent un rôle crucial.

a. Définition du mouvement

Observons notre bras lors d’un mouvement. Lorsque nous plions le bras, la partie supérieure du bras se gonfle. C’est le biceps, muscle du bras qui se contracte lors d’un mouvement de flexion. Il se relâche lors d’un mouvement d’extension du bras, tandis que le triceps situé à l’arrière du bras se contracte.

Ces muscles ayant des actions contraires sont dits antagonistes.

Un mouvement correspond donc au déplacement l’une par rapport à l’autre de deux parties rigides d’un membre (ici bras et avant bras) autour d’une articulation.

La contraction des muscles sert de moteur au mouvement. La rigidité des membres est assurée par les os.

Bras au repos (à gauche) et en flexion (à droite)
b. Organisation d'une articulation
Prenons l’exemple du coude :
Organisation anatomique du coude.

L’articulation est caractérisée par l’emboitement de deux os de forme complémentaire. La surface de l’os au niveau de l’articulation est recouverte de cartilage lisse et flexible qui baigne dans un liquide lubrifiant : le liquide synovial.

Cartilage et liquide synovial jouent un rôle important lors du mouvement car ils limitent les forces de frottements au niveau de l’articulation.

Les os sont maintenus entre eux par des ligaments, structures très résistantes à l’étirement et qui confèrent sa solidité à l’articulation.

Les muscles sont rattachés aux os au niveau de l’articulation par l’intermédiaire des tendons, qui sont eux aussi des structures peu élastiques.

2. Les muscles, moteurs du mouvement
a. À l’échelle de l’organe

Les muscles reliés au squelette sont appelés muscles squelettiques striés. Si on réalise une coupe transversale d’un muscle squelettique strié impliqué dans le mouvement, on observe des faisceaux de fibres musculaires d’un diamètre d’environ 1 cm.

Organisation d’un muscle
b. À l’échelle de la cellule

Il est possible d’observer au microscope optique le tissu musculaire. Pour cela, on prélève un fragment de muscle de poulet que l’on dilacère sur une lame avec une aiguille. Après coloration au bleu de méthylène, on réalise le montage entre lame et lamelle de la préparation.

Le tissu musculaire a une organisation en fibres : les fibres musculaires.

Sur l’image, on remarque les fibres musculaires (les grandes stries) et leurs noyaux (les taches violettes sombres).

Chaque fibre musculaire est une cellule spécialisée. C’est une longue cellule cylindrique qui contient des centaines de noyaux plaqués contre la membrane.

Remarque : une fibre musculaire résulte en fait de la fusion, lors du développement embryonnaire, de très nombreuses cellules.

Leur longueur peut atteindre plusieurs centimètres dans les muscles humains. Leur diamètre se situe entre 10 et 100 µm.

Les fibres musculaires ont un aspect strié lié à leur organisation à l’échelle moléculaire.

c. À l’échelle de la molécule

Le cytoplasme d’une fibre musculaire est rempli de cylindres disposés parallèlement à l’allongement de la fibre : ce sont les myofibrilles. Elles sont impliquées dans la contraction.

Les fibres musculaires ont un aspect strié lié à l’organisation des myofibrilles.

Chaque myofibrille est formée d’une succession d’unités de 2,5 micromètres appelées sarcomères.

Chaque sarcomère est constitué de deux types de filaments de nature protéique appelés myofilaments :

  • l’actine : myofilament fin ;
  • la myosine : myofilament épais.

Ces myofilaments constituent le cytosquelette de la cellule musculaire.

Chaque sarcomère possède une organisation particulière.

Il est délimité de part et d’autre par une ligne sombre appelée strie Z.

On observe au sein d’un sarcomère une succession régulière de disques clairs (bandes claires ou bandes I) et de disques sombres (bandes sombres ou bandes A).

Chaque bande A comprend une partie centrale plus claire : la bande H.

Lors de la contraction musculaire, la distance qui sépare les stries Z délimitant un sarcomère diminue. La fibre musculaire se raccourcit ainsi que les faisceaux musculaires et par conséquent, le muscle.

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