Sources d’énergie et types de fibres

Un muscle ne stocke assez d’ATP que pour quelques secondes de contraction : il doit donc en fabriquer continuellement.

Un petit réservoir

Chaque cycle des ponts actine-myosine et chaque pompe à calcium utilisent de l’ATP, mais une fibre musculaire n’en contient assez que pour quelques secondes de contraction. Elle doit reconstituer l’ATP à peu près aussi vite qu’elle le consomme. Les cellules musculaires le font de trois façons, qui diffèrent par leur rapidité et leur durée de fonctionnement.

Phosphocréatine : les premières secondes

Dans un muscle au repos, l’ATP disponible cède un groupe phosphate à une molécule appelée créatine, formant de la phosphocréatine. Quand la contraction commence, l’enzyme créatine kinase retransfère le phosphate à l’ADP pour reformer de l’ATP. La réaction est très rapide, mais la réserve est petite et ne permet qu’environ 15 secondes de travail.

Glycolyse : rapide mais peu efficace

Vient ensuite la glycolyse, qui dégrade le glucose sans avoir besoin de dioxygène. Le glucose provient du sang ou du glycogène stocké dans le muscle. La glycolyse est plus lente que l’utilisation de la phosphocréatine et peu efficace : chaque molécule de glucose ne fournit un gain net que de deux ATP, plus deux molécules d’acide pyruvique. Si le dioxygène manque, l’acide pyruvique est transformé en acide lactique, ce qui permet à la glycolyse de continuer et peut contribuer à la fatigue. À elle seule, la glycolyse ne peut alimenter qu’environ une minute d’activité, suffisamment pour des efforts brefs et intenses.

Respiration aérobie : lente et régulière

Avec du dioxygène, les mitochondries dégradent complètement le glucose, l’acide pyruvique et les acides gras en dioxyde de carbone et en eau. Cette respiration aérobie produit environ 30 à 32 ATP par molécule de glucose, beaucoup plus que la glycolyse, mais elle est plus lente et nécessite un apport continu de dioxygène. Elle fournit environ 95 pour cent de l’ATP utilisé par les muscles au repos ou pendant un travail modéré. Une protéine appelée myoglobine garde une petite réserve de dioxygène dans les fibres. Après un effort intense, la respiration reste rapide un moment, car il faut du dioxygène supplémentaire pour reconstituer l’ATP et la phosphocréatine et prendre en charge l’acide lactique. Ce besoin supplémentaire est appelé dette d’oxygène.

Pourquoi les muscles se fatiguent

La fatigue musculaire signifie qu’un muscle ne peut plus répondre pleinement aux signaux du système nerveux. Ses causes ne sont pas entièrement comprises. Une baisse de l’ATP, la baisse du pH dans la cellule, et un déséquilibre du sodium et du potassium perturbant la libération du calcium ont tous été associés à cette fatigue. Le système nerveux répartit aussi le travail : lors des tâches longues et régulières, certaines unités motrices se reposent pendant que d’autres sont actives.

Trois types de fibres

Les fibres musculaires squelettiques diffèrent par leur vitesse de contraction et leur mode de production d’ATP. Les fibres lentes oxydatives (SO) se contractent lentement et dépendent de la respiration aérobie. Elles sont fines, riches en mitochondries et en capillaires, et colorées en rouge par la myoglobine. Elles produisent une tension modeste, mais longtemps, ce qui convient au maintien de la posture. Les fibres rapides oxydatives (FO) se contractent vite, tout en utilisant surtout le dioxygène : elles produisent plus de tension et se fatiguent un peu plus tôt. Elles conviennent à des mouvements comme la marche. Les fibres rapides glycolytiques (FG) sont épaisses, stockent beaucoup de glycogène et dépendent de la glycolyse. Elles sont pâles, produisent des contractions rapides et puissantes et se fatiguent vite. Les fibres rapides dégradent l’ATP environ deux fois plus vite que les lentes, d’où un cycle plus rapide de leurs ponts actine-myosine. La plupart des muscles contiennent les trois types, dans des proportions adaptées à leur fonction.

Désactive ATP dans le modèle pour observer ce que signifierait son épuisement au niveau des ponts actine-myosine.

Ce contenu explique comment le corps est construit et fonctionne. Ce n'est pas un avis médical, et il ne sert ni à diagnostiquer ni à soigner qui que ce soit.