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1.4.17.8 : Le système musculaire - Biologie

1.4.17.8 : Le système musculaire - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

  • Identifier la structure et la fonction du système musculaire

Les système musculaire est le système biologique de l'homme qui produit le mouvement. Le système musculaire, chez les vertébrés, est contrôlé par le système nerveux, bien que certains muscles, comme le muscle cardiaque, puissent être complètement autonomes. Muscle est un tissu contractile et est dérivé de la couche mésodermique des cellules germinales embryonnaires. Sa fonction est de produire de la force et de provoquer un mouvement, qu'il s'agisse de locomotion ou de mouvement dans les organes internes. Une grande partie de la contraction musculaire se produit sans pensée consciente et est nécessaire à la survie, comme la contraction du cœur ou le péristaltisme, qui pousse les aliments à travers le système digestif. La contraction musculaire volontaire est utilisée pour déplacer le corps et peut être finement contrôlée, comme des mouvements du doigt ou des mouvements bruts comme ceux des biceps et des triceps.

Le muscle est composé de cellules musculaires (parfois appelées « fibres musculaires »). Dans les cellules se trouvent des myofibrilles; les myofibrilles contiennent des sarcomères qui sont composés d'actine et de myosine. Les cellules musculaires individuelles sont tapissées d'endomysium. Les cellules musculaires sont liées entre elles par le périmysium en faisceaux appelés fascicules. Ces faisceaux sont ensuite regroupés pour former du muscle et sont tapissés d'épimysium. Les fuseaux musculaires sont répartis dans tous les muscles et fournissent des informations de rétroaction sensorielle au système nerveux central.

Le muscle squelettique, qui implique les muscles du tissu squelettique, est organisé en groupes discrets (Figure 1). Un exemple est le biceps brachial. Il est relié par des tendons aux processus du squelette. En revanche, le muscle lisse se produit à différentes échelles dans presque tous les organes, de la peau (dans laquelle il contrôle l'érection des poils) aux vaisseaux sanguins et au tube digestif (dans lesquels il contrôle le calibre d'une lumière et le péristaltisme, respectivement).

Il y a environ 640 muscles squelettiques dans le corps humain. Contrairement à la croyance populaire, le nombre de fibres musculaires ne peut pas être augmenté par l'exercice ; au lieu de cela, les cellules musculaires grossissent simplement. On pense cependant que les myofibrilles ont une capacité limitée de croissance par hypertrophie et se diviseront si elles sont soumises à une demande accrue. Il existe trois types de base de muscles dans le corps : lisse, cardiaque et squelettique (voir Figure 2). Bien qu'ils diffèrent à bien des égards, ils utilisent tous l'actine glissant contre la myosine pour créer une contraction et une relaxation musculaire. Dans le muscle squelettique, la contraction est stimulée au niveau de chaque cellule par des impulsions nerveuses qui libèrent de l'acétylcholine à la jonction neuromusculaire, créant des potentiels d'action le long de la membrane cellulaire. Tous les muscles squelettiques et de nombreuses contractions des muscles lisses sont stimulés par la liaison du neurotransmetteur acétylcholine. L'activité musculaire représente la majeure partie de la consommation d'énergie du corps. Les muscles stockent de l'énergie pour leur propre usage sous forme de glycogène, ce qui représente environ 1% de leur masse. Le glycogène peut être rapidement converti en glucose lorsque plus d'énergie est nécessaire.

Les types

  • Muscle lisse ou « muscle involontaire » se compose de cellules musculaires en forme de fuseau trouvées dans les parois des organes et des structures telles que l'œsophage, l'estomac, les intestins, les bronches, l'utérus, les uretères, la vessie et les vaisseaux sanguins. Les cellules musculaires lisses ne contiennent qu'un seul noyau et aucune striation.
  • Muscle cardiaque est aussi un « muscle involontaire », mais il est strié dans sa structure et son apparence. Comme le muscle lisse, les cellules du muscle cardiaque ne contiennent qu'un seul noyau. Le muscle cardiaque se trouve uniquement dans le cœur.
  • Muscle squelettique ou « muscle volontaire » est ancré par des tendons à l'os et est utilisé pour effectuer des mouvements squelettiques tels que la locomotion. Les cellules musculaires squelettiques sont multinucléées avec des noyaux situés à la périphérie. Le muscle squelettique est appelé «strié» en raison de son aspect rayé longitudinalement au microscope optique. Les fonctions du muscle squelettique comprennent :
    • Soutien du corps
    • Aide au mouvement des os
    • Aide à maintenir une température constante dans tout le corps
    • Aide au mouvement des vaisseaux cardiovasculaires et lymphatiques par des contractions
    • Protection des organes internes et contribution à la stabilité articulaire

Les muscles cardiaques et squelettiques sont striés en ce qu'ils contiennent des sarcomères et sont emballés dans des arrangements de faisceaux très réguliers; le muscle lisse n'a ni l'un ni l'autre. Le muscle strié est souvent utilisé dans des rafales courtes et intenses, tandis que le muscle lisse supporte des contractions plus longues ou même quasi permanentes.

Le muscle squelettique est en outre divisé en plusieurs sous-types :

  1. Type I, oxydation lente, contraction lente, ou muscle « rouge » est dense avec des capillaires et est riche en mitochondries et en myoglobine, donnant au tissu musculaire sa couleur rouge caractéristique. Il peut transporter plus d'oxygène et soutenir l'activité aérobie.
  2. Type II, contraction rapide, le muscle a trois types principaux qui sont, par ordre croissant de vitesse contractile :
    1. Le type IIa, qui, comme le muscle lent, est aérobie, riche en mitochondries et en capillaires et apparaît en rouge.
    2. Type IIx (également connu sous le nom de type IId), qui est moins dense en mitochondries et en myoglobine. C'est le type de muscle le plus rapide chez l'homme. Il peut se contracter plus rapidement et avec une plus grande force que le muscle oxydatif, mais ne peut supporter que de courtes périodes d'activité anaérobie avant que la contraction musculaire ne devienne douloureuse (souvent attribuée à une accumulation d'acide lactique). N.B. dans certains livres et articles, ce muscle chez l'homme était, de manière confuse, appelé type IIB
    3. Le type IIb, qui est un muscle anaérobie, glycolytique, « blanc » encore moins dense en mitochondries et en myoglobine. Chez les petits animaux comme les rongeurs ou les lapins, c'est le principal type de muscle rapide, ce qui explique la couleur pâle de leur viande.

Pour la plupart des muscles squelettiques, la contraction résulte d'un effort conscient provenant du cerveau. Le cerveau envoie des signaux, sous forme de potentiels d'action, via le système nerveux au motoneurone qui innerve la fibre musculaire. Cependant, certains muscles (comme le cœur) ne se contractent pas à la suite d'un effort conscient. Ceux-ci sont dits autonomes. De plus, il n'est pas toujours nécessaire que les signaux proviennent du cerveau. Les réflexes sont des réactions musculaires rapides et inconscientes qui se produisent en raison de stimuli physiques inattendus. Les potentiels d'action des réflexes proviennent de la moelle épinière au lieu du cerveau.

Il existe trois types généraux de contractions musculaires, correspondant aux types de muscles : les contractions des muscles squelettiques, les contractions du muscle cardiaque et les contractions des muscles lisses.


Troubles du système musculaire et squelettique

Les points suivants mettent en évidence les dix troubles importants du système musculaire et squelettique. Les troubles sont : 1. Arthrite 2. Ostéoporose 3. Ostéomalacie ou rachitisme 4. Bursite 5. Luxation 6. Entorse et foulure 7. La maladie de Paget 8. Dystrophie musculaire 9. Myasthénie grave 10. Tétanie.

Trouble # 1. Arthrite :

Elle est causée par l'inflammation des articulations. Certains types d'arthrite sont décrits ici.

(i) Polyarthrite rhumatoïde (PR) :

Elle est diagnostiquée par la présence de facteur rhumatoïde (un type d'immunoglobuline IgM). La polyarthrite rhumatoïde est une inflammation de la membrane synoviale des articulations synoviales.

Lorsque cette membrane, source de liquide synovial, s'enflamme, elle produit trop de liquide. En effet la membrane synoviale se met à sécréter des granules anormaux appelés pannus, qui après s'être accumulés à la surface du cartilage articulaire, provoquent son érosion.

Les tissus fibreux sont attachés aux os rendant les articulations immobiles. Plusieurs articulations sont touchées. La PR est le résultat d'une réaction auto-immune. Les articulations gonflent et deviennent extrêmement douloureuses. La douleur et l'inflammation peuvent être réduites par un traitement thermique et une physiothérapie. Dans les cas extrêmes, le remplacement des joints endommagés est effectué.

Un type de polyarthrite rhumatoïde qui survient chez les jeunes est la *maladie de Still (polyarthrite rhumatoïde juvénile).

L'arthrose est aussi appelée maladie dégénérative des articulations. C'est le type de maladie articulaire le plus courant. Elle se caractérise par l'érosion progressive du cartilage articulaire au niveau de l'articulation synoviale. Le terme arthrose implique une maladie inflammatoire. Les genoux et les mains sont plus fréquemment touchés chez les femmes et les hanches chez les hommes.

(iii) Arthrite infectieuse :

Des micro-organismes de tous types peuvent se loger dans les articulations lors de la circulation sanguine. Ces types d'arthrite sont principalement dus à une infection bactérienne et virale et sont appelés respectivement arthrite bactérienne et virale.

(iv) Goutte et arthrite goutteuse :

Cette maladie est due à un défaut du métabolisme des purines qui provoque un excès d'acide urique et de ses sels (urates). Le niveau d'acide urique est élevé dans le sang et les cristaux de ses sels (par exemple, l'urate de sodium) s'accumulent dans les articulations, ce qui entraîne une arthrite goutteuse. L'excès d'urates peut former des calculs dans les reins. Le traitement avec certains médicaments peut augmenter l'excrétion des urates.

Désordre # 2. Ostéoporose :

L'ostéoporose est une maladie dans laquelle l'os perd des minéraux et des fibres de sa matrice. Il y a plus de chances de fractures. Les personnes qui suivent un traitement prolongé à la cortisone sont sujettes à une perte osseuse, conduisant à l'ostéoporose. Les principaux facteurs responsables de l'ostéoporose sont les déséquilibres hormonaux comme la calcitonine de la thyroïde, la parathormone des parathyroïdes et les hormones sexuelles et les carences en calcium et en vitamine D.

Désordre # 3. Ostéomalacie ou rachitisme :

L'ostéomalacie, appelée rachitisme lorsqu'elle survient dans l'enfance, est une maladie dans laquelle les os contiennent des quantités insuffisantes de calcium et de phosphore. Trois causes sont à mentionner ici : une maladie rénale, une carence en vitamine D et une anomalie héréditaire.

Désordre # 4. Bursite :

Les bourses séreuses des articulations deviennent souvent enflammées, une condition connue sous le nom de bursite. L'inflammation peut être causée par une blessure physique ou par une pression constante sur la même articulation sur une longue période de temps.

Désordre # 5. Luxation :

Une luxation est un déplacement des surfaces articulaires d'une articulation, elle implique généralement une lésion des ligaments entourant l'articulation. La plupart des luxations résultent de chutes, de coups ou d'un effort extrême et sont le plus souvent observées dans les articulations du pouce, des doigts, du genou ou de l'épaule. Les symptômes de la luxation comprennent l'enflure, la douleur et la perte de mouvement.

Désordre # 6. Entorse et foulure :

Une entorse est une torsion d'une articulation sans la disloquer. Une telle blessure endommage les ligaments et endommage aussi souvent les tendons, les muscles, les vaisseaux sanguins et les nerfs.

Les entorses graves sont assez douloureuses et nécessitent une immobilisation pendant le processus de guérison. Contrairement à une entorse, une foulure est un étirement ou une torsion moins sévère d'une articulation. Les muscles et les tendons peuvent être étirés et devenir quelque peu douloureux, mais seuls des dommages mineurs sont causés aux tissus de l'articulation.

Désordre # 7. Maladie de Paget :

Elle est causée par une résorption osseuse anormale par des ostéoclastes anormaux. Elle se caractérise par un épaississement et un ramollissement irréguliers des os, entraînant une déformation des os.

Désordre # 8. Dystrophie musculaire :

Dans ce di-ordre, le gène muté (c'est le plus gros gène chez l'homme) au milieu du bras court du chromosome X est incapable de produire une protéine appelée dystrophine dans les muscles squelettiques.

Ce dernier est censé relayer le signal du nerf au stockage de calcium dans la cellule musculaire. Cette protéine est associée au sarcolemme (membrane plasmique du muscle) où elle joue un rôle dans la signalisation transmembranaire et dans la stabilisation de la membrane plasmique.

En raison de sa carence, le calcium n'est pas libéré de la cellule musculaire. En conséquence, la contraction musculaire n'a pas lieu. Une élévation anormale des niveaux de calcium dans le muscle libère une enzyme qui détruit l'actine et la myosine, entraînant une faiblesse musculaire mortelle.

Il y a une détérioration des muscles de la ceinture à un âge précoce. Le patient est incapable de marcher après l'âge de 12 ans, suivi d'une cardiomyopathie, d'une déficience mentale et d'un décès à l'âge de 20 ans en raison d'une insuffisance cardiaque ou respiratoire. Il est fréquent chez les hommes. Les femmes porteuses hétérozygotes sont normales.

Désordre # 9. Myasthénie grave :

Affection auto-immune affectant la jonction neuromusculaire entraînant fatigue, affaiblissement et paralysie du muscle squelettique.

Désordre # 10. Tétanie :

Spasmes rapides (contractions larges) dans les muscles en raison d'un faible taux de Ca ++ dans les fluides corporels.


Système musculaire

Patrick enseigne la biologie AP depuis 14 ans et est lauréat de plusieurs prix d'enseignement.

Les système musculaire comprend tous les muscles du corps d'un organisme et permet aux organismes de se déplacer. Beaucoup de muscles du système musculaire des vertébrés sont contrôlés par le système nerveux. Il existe trois types de tissus musculaires. Le muscle squelettique (également connu sous le nom de strié) assure le mouvement du corps. Les muscles lisses contrôlent les fonctions automatiques comme la respiration. Les muscles cardiaques constituent le cœur et lui permettent de pomper le sang dans le système circulatoire.

Je sais que quand tu me regardes, tu penses aux muscles. Eh bien, c'est parce que le système musculaire est un système tellement important dans le corps. Il est impliqué dans le mouvement et nous le savons. Il est impliqué dans le support. Parfois, nous ne nous en rendons pas compte, mais imaginez que si vous arrêtez d'utiliser vos muscles, vous allez simplement vous effondrer sur le sol. Il est également utilisé pour fournir de la chaleur. Nous n'y pensons pas, mais rappelez-vous simplement ce qui se passe lorsque vous sortez et qu'il fait froid ? Vous commencez à frissonner. Pourquoi? Pour générer de la chaleur. La majeure partie de l'énergie utilisée par vos muscles, à environ 80 % environ, est dégagée sous forme de chaleur et c'est l'un des moyens par lesquels nous, les mammifères, sommes capables de maintenir notre température corporelle élevée en utilisant la contraction musculaire pour générer beaucoup de chaleur.

Maintenant, dans le système musculaire, il existe en fait trois types différents de tissu musculaire. Pas seulement les muscles qui composent des choses comme vos biceps. Maintenant, votre biceps est un bon exemple de muscle fait de tissus musculaires squelettiques. Les tissus musculaires squelettiques, comme son nom l'indique, sont ceux qui sont attachés aux os et ils sont impliqués dans la traction de nos os et leur déplacement. Maintenant, le tissu musculaire squelettique est considéré comme volontaire, ce qui signifie que lorsque mon bras se lève, c'est parce que j'ai choisi de le faire faire. Pas seulement parce qu'il monte et m'attaque pour une raison quelconque.

Maintenant, il y a des choses involontaires à l'intérieur de cela. Si vous vous asseyez sur une punaise, vous surgirez. Et tu n'as pas dit, je veux sauter en l'air. Mais cela reste considéré comme un mouvement volontaire même s'il s'agit d'un réflexe.

Maintenant, les muscles squelettiques sont striés, ce qui signifie qu'ils ont une apparence dénudée et j'y reviendrai lorsque je discuterai de l'anatomie des muscles squelettiques. Je vais expliquer pourquoi ils ont ces apparences dépouillées. Mais non seulement ils sont volontaires et striés, ils sont aussi des trois types, ce sont ceux qui sont généralement considérés comme les plus rapides et les plus forts. Mais ils sont relativement rapides à fatiguer. Si vous doutez de moi, courez avec une valise dans chaque main et courez à votre vitesse de sprint maximale pendant 15 minutes. Vous découvrirez à quel point il est facile pour les muscles squelettiques de se fatiguer.

Les muscles cardiaques forment les parois de votre cœur et contrairement aux muscles squelettiques, ils ne se fatiguent pas tant que vous n'êtes pas mort. Parce que, évidemment, une fois que votre cœur s'arrête de battre, vous êtes hors ligne pour toujours. Ils sont donc conçus pour ne pas fatiguer. Eux, en fait, c'est l'une des raisons pour lesquelles votre cœur ne se serre pas. Mes muscles biceps, je peux les serrer et les garder verrouillés en contraction. Votre cœur ne se bloque pas en contraction parce que ce serait un peu stupide. Au lieu de cela, il va battre, détendez-vous. Battre. Relaxer. Et cette période, même si elle semble si courte entre un battement de cœur, est suffisamment longue pour récupérer toute l'énergie ATP nécessaire afin de continuer à battre pendant les 80 prochaines années impaires de votre vie, espérons-le 100. Les muscles cardiaques ressemblent beaucoup à ceux du squelette. le tissu musculaire est également strié. Il est considéré comme involontaire. En fait, vos cellules musculaires cardiaques ont la capacité de générer leur propre signal pour se contracter. ils sont assez rapides. Peut-être pas aussi vite que les muscles qui composent vos yeux pour regarder autour de vous ou peut-être pas aussi vite que, si vous avez déjà vu quelqu'un qui est vraiment bon à ces jeux de tir personnels rapides, leurs doigts se brouillent dans l'air, ils sont peut-être pas aussi vite que les muscles squelettiques, mais ils sont quand même assez rapides. Ils ne sont pas aussi forts que les muscles squelettiques et si vous vous arrêtez pour y penser, la quantité de force que votre cœur a besoin de pomper pour pousser le sang jusqu'au sommet de votre cœur est loin d'être aussi importante que votre besoin de dire lancer un ballon de football à 30 pieds dans les airs. Vous n'avez pas besoin que votre cœur soit aussi fort.

Muscles lisses ou viscéraux, on leur donne ce nom d'ordre lisse car ils n'ont pas cette apparence dénudée appelée striations. On les appelle donc muscles lisses. Beaucoup de gens commencent à parler de muscles viscéraux parce qu'ils tapissent vos viscères, vos intestins. Ce sont les muscles non striés qui participent au déplacement des aliments dans votre système digestif, à l'ajustement du diamètre de vos artères et de vos veines, ce sont les éléments qui aident à faire remonter vos cheveux lorsque vous avez peur ou que vous avez froid et à cause de cela, non. -arrangement strié des protéines qu'ils contiennent, ils ne sont pas aussi rapides. Mais d'un autre côté, avez-vous vraiment besoin de digérer vos aliments très rapidement ? Mmm et c'est fini ? Non. Vous pouvez donc choisir des contractions lentes, elles ne fatiguent pas non plus. Et c'est une autre bonne chose. Vous ne voulez pas marcher dans la rue et le petit muscle du sphincter au bout de votre tube digestif, vous ne voulez pas que cela vous fatigue. Hmm, merde.

Enfin, ils sont involontaires. Tu ne choisis pas de penser, je dois serrer, je dois serrer. Non, ça arrive. Et en fait, il vous a fallu environ trois ans d'entraînement intense pour apprendre à contrôler certains de ces muscles. Nous appelons cela l'apprentissage de la propreté et il vous a fallu trois ans pour apprendre à les garder proches et, en gros, vous pouvez simplement ignorer les signaux d'ouverture et si quelqu'un vous a déjà raconté une si bonne blague ou quelqu'un qui saute et vous surprend, parfois, les gens perdent ce contrôle.

Passons à l'anatomie des muscles squelettiques. Les muscles sont constitués de plusieurs couches, mais je peux les considérer comme des faisceaux de faisceaux de faisceaux. Un muscle est constitué de ces faisceaux appelés fascicule. Chaque fascicule est constitué de cellules musculaires et pour des raisons historiques stupides, les cellules musculaires sont appelées fibres musculaires. Chaque fibre musculaire est constituée de faisceaux de protéines appelés myofibrilles. Chaque protéine individuelle est appelée myofilament. Myo au cas où vous ne le sauriez pas est un mot racine qui signifie muscle. Maintenant, les myofilaments sont disposés en motifs répétitifs au moins dans les muscles squelettiques et cardiaques appelés sarcomères.

Maintenant, je peux juste vous dire tout cela, mais cela fonctionnerait peut-être mieux pour vous montrer. Alors jetons un coup d'œil rapide à cette vidéo Youtube. Maintenant, je vais aller de l'avant et l'agrandir. Et maintenant, nous voyons ici les puissants muscles de quelqu'un. Si nous zoomons sur ce muscle biceps et le découpons et prenons une coupe transversale, nous pouvons zoomer dessus et nous pouvons voir ces faisceaux appelés fascicules. Si nous étendons l'un de ces faisceaux, nous pouvons voir qu'il est enveloppé dans une couche appelée paramécie et ici nous avons une cellule musculaire. Vous pouvez voir les multiples noyaux qui le composent. Une myofibrille en sort. Nous zoomons sur la myofibrille, nous pouvons voir ces lignes rouges et bleues disposées dans ce motif répétitif. Ces lignes rouges et bleues sont les myofilaments qui composent la myofibrille. Si nous déployons certains de ces myofilaments, nous pouvons voir les filaments épais rouges et les filaments fins bleus. Les filaments rouges sont constitués d'une protéine appelée myoine, les bleus sont constitués d'une protéine appelée actine. Et c'est la myosine qui a ces petites extensions qui n'apparaissent pas sur cette vidéo appelées ponts croisés qui tendent la main et attrapent l'actine qui l'entoure. Et ils peuvent tirer quand ils font ça. Si vous voyez ce motif répétitif de filaments épais dans une pile avec des filaments fins bleus autour, cela s'appelle un sarcomère et c'est leur mouvement qui, si nous l'additionnons, conduit à la contraction que nous appelons contraction musculaire.

Maintenant, passons à powerpoint et jetons un coup d'œil rapide et je passerai très rapidement en revue le processus de contraction musculaire. Donc, ce petit truc rouge en haut qui a un petit truc bosselé qui colle, c'est un de ces ponts croisés en myosine. Les boules argentées ici, ce sont les fins filaments d'actine. Maintenant, il y a ces choses vertes ici qui contrôlent les protéines. L'un s'appelle troponine et l'autre s'appelle tripomyosine.

Lorsqu'une cellule nerveuse envoie un signal à un muscle, elle provoque la libération d'un ion de calcium par cette cellule musculaire. Ces ions calcium se lient ou collent au vert. Maintenant, l'actine empêche les ponts transversaux de saisir. Mais avec le calcium, comme nous pouvons le voir dans le coin supérieur droit, le calcium aide l'actine à s'éloigner de sorte que la tripomyosine qui recouvrait la cite de liaison à l'actine soit maintenant à l'écart. Cette myosine rouge, comme nous pouvons le voir en bas à droite, descend et attrape une cite de liaison sur l'actine. Quand il fait cela, le pont croisé avait en fait un ATP ou une molécule d'énergie qui lui était attachée. L'ATP tombe en tant que pont croisé, c'est ce qu'on appelle le coup de puissance. Et il attrape et tire l'actine et c'est ce qui provoque le raccourcissement du sarcomère lorsque l'actine est tirée vers l'intérieur en glissant à travers la myosine.

Maintenant, s'il y a un ATP disponible, le pont croisé lâchera l'actine alors qu'il l'attrape est saisi par l'ATP et revient. C'est un peu comme réinitialiser un piège à souris. Le pont croisé de myosine est comme la partie du piège à souris qui s'enclenche. Il faut y mettre de l'énergie, pour lui faire lâcher la souris. Mais dès que la gâchette est activée, si la myosine, le calcium et la tripomyosine, la longue chose verte et maigre, sont toujours combinées, alors elles s'accrocheront à nouveau. Cependant, si le calcium est retiré dans une partie de la cellule musculaire appelée réticulum édoplasmique, la troponine et la tripomyosine recouvrent l'actine et les ponts transversaux ne peuvent plus saisir. Et c'est la contraction musculaire.


Sciences musculaires

Mai� – Popeye s'est extasié à propos de son « beaucoup de muscle ». Arnold Schwarzenegger ne serait pas Arnold sans ses pectoraux éclatants. Pourtant, alors que nous nous émerveillons des avant-bras bombés et des abdominaux de six packs, les muscles posent toujours aux biologistes de nombreuses questions non résolues, telles que les détails spécifiques sur la façon dont ils se forment et pourquoi ils s'atrophient.

A Johns Hopkins, trois chercheurs se penchent sur ces questions, en utilisant trois approches très différentes.

Les podosomes de la cellule migratrice violette (à droite) pénètrent dans le territoire de la cellule stationnaire grise.

Fusion musculaire

Les muscles peuvent être les cellules les plus communes. Contrairement à la plupart des autres types de cellules, les cellules musculaires squelettiques, appelées myoblastes, fusionnent au cours du développement, mettent en commun le contenu de leur cytoplasme et forment une cellule géante (une fibre musculaire) contenant plusieurs noyaux. "La fusion de myoblastes permet à des centaines, voire à des milliers de cellules musculaires individuelles de coordonner leurs fonctions en une seule unité", explique Elizabeth Chen, professeure adjointe de biologie moléculaire et de génétique. Cette grande unité multinucléée peut alors agir comme une puissante machine contractile.

Chen se concentre sur le comment et le pourquoi moléculaire de ce processus extraordinaire, en utilisant l'embryon de mouche des fruits en développement comme système modèle.

Les chercheurs savent que deux types de cellules sont impliquées dans la fusion des myoblastes chez la mouche des fruits : une cellule stationnaire, qui reste à une position fixe lors de la jonction de deux cellules, et une cellule migratrice, qui s'approche et adhère à la cellule stationnaire. Mais les mécanismes les plus détaillés, dit Chen, ont été « une boîte noire ».

Chen, cependant, a récemment élucidé une partie importante du mystère en utilisant à la fois la microscopie optique et électronique. Son enregistrement vidéo de 20 minutes du processus montre une structure invasive dépassant de la membrane de la cellule migratrice à mesure que la cellule s'approche de la cellule stationnaire. Des études en microscopie électronique ont en outre révélé des protubérances en forme de doigt - que Chen appelle podosomes - pénétrant dans le territoire de la cellule stationnaire. "C'est comme une petite main qui tend la main pour pousser sur la membrane de l'autre cellule", explique Chen.

Quant à la cellule migratrice, elle semble former un anneau ou un joint en forme de joint autour de chaque podosome. Les deux membranes cellulaires de ces régions se mélangent ensuite pour n'en former qu'une.

Chen pense que les cellules musculaires humaines utilisent un mécanisme similaire pour la fusion cellulaire, puisque la plupart des composants moléculaires découverts chez les mouches se trouvent également dans les cellules humaines.

Bien que son travail se concentre sur la biologie fondamentale, Chen dit que ses découvertes pourraient un jour aider les cliniciens à améliorer certains types de thérapie par cellules souches conçues pour traiter les patients atteints de dystrophie musculaire. Une fois introduites chez un patient, les cellules souches musculaires devront fusionner pour former des fibres musculaires. Comprendre le mécanisme normal pourrait aider les cliniciens à améliorer l'efficacité de la fusion cellulaire dans les traitements des cellules souches.

Les « souris puissantes » (à droite) ne possèdent pas le gène de la myostatine, ce qui leur donne des muscles deux fois plus gros que la normale.

Désactiver un gène musculaire, à la recherche d'une thérapie

En 1997, le professeur de biologie moléculaire et de génétique Se-Jin Lee a attiré l'attention du monde entier lorsqu'il a généré une race spéciale de « souris puissantes » en désactivant un gène appelé myostatine. Les souris de laboratoire présentaient des muscles deux fois plus gros que la normale. Bien que la découverte ait suscité l'intérêt de nombreux bodybuilders en herbe, Lee dit qu'il ne s'intéresse pas à l'esthétique musculaire mais à la compréhension de la biologie de base du gène et de la protéine de la myostatine, et d'apprendre à exploiter ces connaissances au profit des patients atteints de dystrophie musculaire, de muscle lié à l'âge. perte et d'autres maladies musculaires.

Ainsi, au cours des 14 dernières années, il s'est concentré sur la compréhension de l'interaction de la protéine myostatine avec d'autres protéines dans ce qui semble être une voie de signalisation complexe. Et il a mené des dizaines d'expériences visant à identifier des médicaments qui peuvent inhiber la myostatine.

La myostatine est comme la police en vrac du corps, dit Lin, son travail consiste à contrôler la croissance des muscles. Ainsi, en théorie, l'inhibition de la myostatine ou d'autres protéines de la voie de la myostatine permettrait aux muscles de se développer davantage et peut-être de compenser la perte musculaire dans des maladies telles que la dystrophie musculaire.

« Il y a un énorme intérêt pharmaceutique à poursuivre cette stratégie », déclare Lee. Au moins cinq sociétés ont mené ou mènent des essais cliniques sur les inhibiteurs de la myostatine.

L'une des plus prometteuses, selon Lee, est une thérapie à base de protéines développée par Acceleron Pharma. Le médicament expérimental est basé sur une molécule générée par Lee, qui a considérablement augmenté la croissance musculaire chez la souris. Aujourd'hui, Acceleron a mené des tests de phase 1 de son produit chez des femmes ménopausées et a démontré que le médicament expérimental augmentait la masse musculaire maigre dans tout le corps. La société a également commencé les essais de phase 2 du médicament chez les garçons atteints de dystrophie musculaire de Duchenne, mais a arrêté l'essai prématurément car certains patients ont développé des saignements de nez et d'autres problèmes de saignement mineurs. La société prévoit de résoudre ces problèmes et de lancer une étude repensée.

« Les résultats de la phase 1 sont assez excitants », déclare Lee. Cependant, il est prudent. L'étude de phase 1 a été conçue pour tester l'innocuité du médicament chez des volontaires sains, et non son potentiel thérapeutique. Dans la dystrophie musculaire, les fibres musculaires sont fragiles et plus sensibles aux dommages. Ainsi, la construction de versions plus grandes de ces fibres peut ou non compenser leur faiblesse.

Seule une étude de phase 2, par Acceleron ou une autre société, démontrera si l'inhibition de la myostatine peut améliorer la fonction musculaire chez les patients atteints de dystrophie musculaire de Duchenne. Jusque-là, Lee garde espoir que les inhibiteurs de la myostatine peuvent offrir une certaine valeur thérapeutique, sinon en tant que traitement de la dystrophie musculaire. La myostatine est au cœur de la régulation de la croissance musculaire, dit-il. "Il est difficile d'imaginer qu'un inhibiteur de la myostatine ne fonctionnera pas pour certaines maladies."

Indices des écureuils

De novembre à avril, Ronni Cohn conserve quelque chose d'inhabituel dans les réfrigérateurs de son laboratoire : des écureuils terrestres en hibernation. Les températures fraîches du réfrigérateur incitent les animaux à entrer dans leur cycle naturel d'hibernation.
Au printemps, alors que les écureuils sortent de leur sommeil hivernal, Cohn étudie leur biologie musculaire.

Les animaux aident à élucider les mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'atrophie musculaire, explique Cohn, professeur adjoint de pédiatrie, de neurologie et du McKusick-Nathans Institute of Genetic Medicine. Les muscles rétrécissent et s'affaiblissent s'ils ne sont pas exercés. La perte musculaire se produit également dans certaines maladies, et c'est une conséquence inévitable du vieillissement. La perte musculaire liée à l'âge, ou sarcopénie, affecte 40% des personnes âgées de 80 ans ou plus. De telles déficiences augmentent le risque de chutes et posent un problème de santé publique important, dont les coûts s'élevaient à 18,5 milliards de dollars en 2000, selon une analyse.

Les écureuils terrestres, cependant, semblent défier la règle selon laquelle les muscles diminuent s'ils ne sont pas utilisés. "Pendant six mois, ils ne bougent pas, ne mangent pas et ne boivent pas", explique Cohn. "Et puis ils se réveillent, marchent et sautent comme si de rien n'était."
Dans ses mesures de divers gènes et protéines associés aux muscles chez les écureuils sortant de l'hibernation, Cohn constate que les profils moléculaires des animaux sont similaires à ceux observés chez les athlètes d'endurance, tels que les coureurs de marathon, et chez les athlètes dont le sport exige de la force, comme comme haltérophiles. « Cela s’avère être un système incroyablement affiné de nombreuses voies », dit-il.

L'éclairage supplémentaire de ces voies pourrait aider les scientifiques à trouver des moyens d'imiter leurs caractéristiques chez les patients à la recherche de traitements pour la perte musculaire.

Une telle recherche ne deviendra que plus vitale à mesure que la population vieillit, ajoute Cohn, et que nous sommes plus nombreux à voir notre physique autrefois tendu diminuer. Les Popeyes et Arnolds du monde ne resteront pas buff pour toujours. Peut-être que la médecine leur offrira un jour, ainsi qu'à nous tous, de nouvelles stratégies pour garder des muscles sains et forts même en vieillissant.


Les muscles squelettiques traversent les articulations et sont attachés aux os de chaque côté par des cordes résistantes appelées tendons. Ils se contractent, pour produire un mouvement, à la suite de signaux nerveux envoyés par le cerveau et la moelle épinière. Bien que nos mouvements soient sous notre contrôle conscient, le cerveau peut apprendre des schémas de mouvements afin que nous puissions effectuer certaines tâches, comme marcher, sans réfléchir.

ACTION MUSCULAIRE EN MOUVEMENT

Pour redresser le genou, un groupe de muscles à l'avant de la cuisse se contracte, tandis que d'autres muscles à l'arrière de la jambe se détendent. Deux groupes de muscles comme celui-ci sont appelés groupes opposés. Les contractions des groupes opposés ont des effets opposés, tels que le redressement et la flexion du genou.

JONCTION NEUROMUSCULAIRE

Pour provoquer un mouvement, le cerveau envoie une série de signaux ordonnant à des muscles spécifiques de se contracter, via un réseau de fibres de cellules nerveuses. Chaque fibre individuelle se divise en plusieurs branches avant d'atteindre le muscle, et chaque branche se connecte à une seule fibre musculaire. La région où les fibres nerveuses et musculaires se rencontrent est appelée jonction neuromusculaire.

AUTRES TYPES DE MUSCLES

Le muscle squelettique n'est pas le seul type de muscle dans le corps. Il en existe deux autres types : le muscle lisse et le muscle cardiaque (cœur). Contrairement aux muscles squelettiques, ces muscles ne sont pas sous notre contrôle conscient.

MUSCLE LISSE

Smooth muscle is found in the walls of many organs, such as the bladder, the womb, and the intestines, where it contracts to propel food along. It has short, spindle-shaped fibres.

CARDIAC MUSCLE

Cardiac muscle contracts tirelessly throughout life to pump blood from the heart to the lungs and around the body. It is made up of a network of branching muscle fibres.


La description: The winning formula hasn't changed much, but a new version that will be more integrated with Whack-A-Bone is in production. Poke-A-Muscle is designed to help the learning of the major superficial muscles of the body. Hunt for muscles with an x-ray scanner and poke the right muscles with your finger. There are 10 stages in all that will challenge most students of anatomy.

Difficulty: First level isn't too bad, but the last level will test most people.

Controls: Mouse click, touchscreen

Learning Curve: Steep. You might start as a novice, but you'll end as an expert

Body System Covered: Muscular

Class Appropriate: The perfect 45-60min lesson

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1.4.17.8: The Muscular System - Biology

Muscle Naming System: Muscles are named, based on various characteristics.

  • Emplacement: muscles are named based on location, such as the tibialis anterior muscle, which is located near the front of the tibia bone.
  • Taille: muscles are named based on their size maximus means larger and minimus means smaller. Examples include the pectoralis major and minor muscles of the chest.
  • Number of insertions: muscles are named based on the number of origins, such as the quadriceps femoris, which has 4.
  • First-class: the fulcrum is between the effort and resistance. There are only a few examples of this type in the human body.
  • Second-class: the resistance is between the fulcrum and the effort.
  • Third-class: the effort is between the fulcrum and the resistance.

Muscle Fascicles: Muscle fibers are arranged into bundles called fascicles. The pattern of fascicles effects muscle strength and motion.

  • Parallel: In this arrangement, the fascicles are parallel with the longitudinal axis of the muscle, such as the stylohyoid muscle of the neck.
  • Circular: In this arrangement, the fascicles are arranged in a circular pattern and enclose an orifice.
  • Convergent: In this arrangement, the fascicles have a broad origin and converge to a narrow insertion.
  • Pennate: In this arrangement, the fascicles are short in relation to the entire length of the muscle, and the tendons extend almost the entire length of the muscle.

Role of Muscles in Blood Pressure and Thermoregulation: Smooth muscle in the walls of precapillary arterioles contract and cause the peripheral vascular resistance to be increased, thereby increasing systemic blood pressure.

  • Muscles of the head and neck: The muscles of the face and head can be divided into 3 main categories: (A) muscles of expression – orbicularis, buccinator, frontalis, occipitalis (B) muscles of chewing – masseter, temporalis and (C) muscles of the neck – sternocleidomastoid.
  • Muscles of the Neck and Shoulder: Sternocleidomastoid, Trapezius, Deltoid, Rotator Cuff: is a group of 4 muscles which hold the head of the arm bone in the shoulder joint and attach the arm to the chest.
  • Muscles of the Chest and Back: muscle of the chest includes - Pectoralis Major, Pectoralis Minor and Intercostal Muscles. The muscles of the back include – Trapezius, Latissimus Dorsi and Serratus Posterior.
  • Muscles of the Upper Extremity: the muscles of the upper arm include – Coracobrachialis, Biceps, Brachialis and the Triceps muscle. The muscles of the forearm include - Pronator Teres, Extensor Digitorum Communis and the Flexor Carpi Radialis. Muscles of the hand include - Palmaris Brevis, Abductor Digiti Quinti, Abductor Pollicis Brevis and the Flexor Pollicis Brevis muscle.
  • Muscles of the Lower Extremity: the muscles of the thigh and shin region include - Quadriceps Muscles, Hamstring Muscles, Tibialis Anterior, Calf Muscles and yhe Extensor Digitorum Longus muscle. The muscles of the foot include - Plantar Aponeurosis, Abductor Hallucis, Flexor Digitorum Brevis and the Abductor Digiti Quinti.

The muscular system includes all the skeletal muscles of the head and neck, upper and lower extremities and the torso. These muscles are arranged in antagonistic pairs and work to move the limb or body part they control. Muscle use lever actions in the body to increase efficient, the joints are the fulcrums.

Specific Tutorial Features:

  • Examples to illustrate the groups of muscles around in the different regions of the body.
  • Detailed anatomical pictures of the different muscles and the levers they control in the human body are presented.
  • Concept map showing inter-connections of new concepts in this tutorial and those previously introduced.
  • Definition slides introduce terms as they are needed.
  • Visual representation of concepts
  • Examples given throughout to illustrate how the concepts apply.
  • A concise summary is given at the conclusion of the tutorial.

Muscles of the Human Body

  • Muscles of the head and neck
  • Muscles of the Neck and Shoulder
  • Muscles of the Chest and Back
  • Muscles of the Upper Extremity
  • Muscles of the Lower Extremity

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Muscle weakness

Weakness is a failure of the muscle to develop an expected force. Weakness may affect all muscles or only a few, and the pattern of muscle weakness is an indication of the type of muscle disease. Often associated with muscle weakness is the wasting of affected muscle groups. A muscle may not be fully activated in weakness because of a less than maximal voluntary effort a disease of the brain, spinal cord, or peripheral nerves that interferes with proper electrical stimulation of the muscle fibres or a defect in the muscle itself. Only when all causes have been considered can weakness be attributed to failure of the contractile machinery (i.e., the anatomy) of the muscle cell.

The effect of weakness in a particular muscle group depends on the normal functional role of the muscle and the degree to which force fails to develop. A weakness in muscles that are near the ends of the limbs usually results in a tendency to drop things if the upper limb is affected or in “foot drop” if the lower limbs are affected. The overall disability is not as great as weakness of more proximal (closer to the body) muscles controlling the pelvic or shoulder girdles, which hold large components of the total body mass against the force of gravity. Weakness of the proximal muscles that control the shoulder blade (scapula), for example, results in “winging” (i.e., when the sharp inner border protrudes backward) as the arms are held outstretched. If the weakness is severe, the arms cannot be raised at all.


Molecular and Cellular Regulation of Adaptation to Exercise

Résumé

The musculoskeletal system and its connective tissue include the intramuscular connective tissue, the myotendinous junction, the tendon, the joints with their cartilage and ligaments, and the bone they all together play a crucial role in maintaining the architecture of the skeletal muscle, ensuring force transmission, storing energy, protecting joint surface and stability, and ensuring the transfer of muscular forces into resulting limb movement. The musculoskeletal connective tissue structure is relatively stable, but mechanical loading and subsequent mechanotransduction and molecular anabolic signaling can result in some adaptation of the connective tissue, its size, its strength, and its mechanical properties, whereby it can improve its capacity by 5–20% with regular physical activity. For several of the mechanically loaded connective tissues, only limited information regarding molecular and cellular signaling pathways and their adaptation to exercise is available. In contrast to tissue responses with exercise, lack of mechanical tissue loading through inactivity or immobilization of the human body will result in a dramatic loss of connective tissue content, structure, and tolerable load within weeks, to a degree (30–40%) that mimics that of contractile skeletal musculature. This illustrates the importance of regular mechanical load in order to preserve the stabilizing role of the connective tissue for the overall function of the musculoskeletal system in both daily activity and exercise.


1.4.17.8: The Muscular System - Biology

The Skeletal, Muscular, and Integumentary Systems

Le système squelettique
The skeletal system is the framework for the body. It is made of bones and joints. The skeletal system is support for the body, support for muscle movement, and produces new blood and immune cells. The bone has four layers, the periosteum, spongy bone, compact bone, and bone marrow. The bone can be remodeled by osteoclasts or osteoblasts, depending on mineral needs. Bones are connected to other bones by different types of joints: immovable, slightly movable, and freely movable.

Le système musculaire
The muscular system is made of muscle tissues. It allows body movement, powers the organs, and regulates temperature. The three types of muscle tissue are skeletal muscle, smooth muscle, and cardiac muscle. Muscles are joined to bone via tendons. Muscles are organized into muscle fibers which are themselves organized into sarcomeres, the basic unit of muscle. Sarcomeres are made of thin and thick filaments, which are actin and myosin, respectively. Muscle contraction occurs when the thick filaments pull the thin filaments, shortening the actin, and making the muscle shorter, and thus contraction.

The Integumentary System
The integumentary system is made of skin, hair, and nails. Its basic function is protection of the entire body, as well as exchange and secretion with the external environment. The skin has three layers, the epidermis, dermis, and hypodermis. Hair grows from follicles, and while the hair cell dies it fills with keratin. Nails grow from the tips of toes and fingers, and are also filled with keratin.

  • Extensive diagram of the bones of the human body
  • Table of types of joints and differences
  • Comparison of the types of muscle tissue
  • Active diagram of muscle contraction
  • Définition
  • Human Bones
  • Bone Composition
  • Remodelage osseux
  • Joints

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