Fiche de révision
SVTEEHB

Structure et composition chimique de la fibre musculaire

Une cellule géante à plusieurs noyaux, bourrée de myofibrilles, d’ATP et de glycogène : voyage au cœur du muscle strié.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.com

Structure et composition chimique de la fibre musculaire

Module I : Le monde vivantSéquence 2 : Métabolisme énergétique chez l’HommeSéance 5 : Structure et composition de la fibre musculaire
💡 Idée principale : la fibre musculaire striée est une cellule géante à plusieurs noyaux. Son cytoplasme est rempli de myofibrilles formées de filaments d’actine et de myosine, entourées de réticulum et de mitochondries. Elle contient de l’eau, des protéines, du glycogène et des composés phosphatés riches en énergie : ATP et phosphocréatine.
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Étapes résumées
  1. Muscle → faisceaux → fibres (cellules plurinucléées) → myofibrilles → myofilaments.
  2. Le sarcolemme, les tubules T et le réticulum sarcoplasmique entourent les myofibrilles.
  3. Filaments fins : actine, tropomyosine, troponine ; filaments épais : myosine à têtes ATPasiques.
  4. La fibre contient ≈ 75 % d’eau, ≈ 20 % de protéines, du glycogène, de l’ATP et de la phosphocréatine.

Situation problème

À Bafoussam, Ngoufo prépare une compétition d’haltérophilie. Au boucher du marché A, il remarque que la viande de poulet du cou et des cuisses est rouge foncé alors que le blanc de poulet est pâle. Son entraîneur lui explique que « la couleur dépend des fibres, de leurs mitochondries et de leur carburant ».

Consignes :

  1. Relève le problème posé.
  2. De quoi est formée une fibre musculaire ?
  3. Quelles substances riches en énergie trouve-t-on dans le muscle ?

Compétence visée

Sensibiliser sur la nécessité du renouvellement de l’ATP lors des exercices musculaires.

Objectifs de la leçon

  • Décrire l’ultrastructure d’une fibre musculaire striée squelettique.
  • Décrire les myofilaments d’actine et de myosine.
  • Donner la composition chimique du muscle et montrer que l’ATP est la source directe d’énergie.
le problème
l’objectif
le muscle
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La fibre musculaire, une cellule géante

1. Du muscle à la fibre

Un muscle squelettique (biceps, quadriceps…) est fixé aux os par des tendons. Il est formé de faisceaux entourés de tissu conjonctif, eux-mêmes formés de fibres musculaires. Chaque fibre est une cellule géante : 10 à 100 µm de diamètre et jusqu’à plusieurs centimètres de long. Elle provient de la fusion de nombreuses cellules : c’est un syncytium à plusieurs noyaux.

Activité 1 : l’ultrastructure de la fibre

Le document 1 est un schéma d’interprétation d’une fibre musculaire observée au microscope électronique.

Document 1 : portion de fibre musculaire striée en vue longitudinale et en coupe.

  1. Où sont situés les noyaux de la fibre ?
  2. Quels organites entourent les myofibrilles ? Quel est leur rôle probable ?
Ce qu’il faut comprendre : la fibre est limitée par le sarcolemme. Ses noyaux sont repoussés à la périphérie. Le sarcoplasme est occupé par des centaines de myofibrilles parallèles et striées. Entre elles se trouvent de nombreuses mitochondries (production d’ATP), un réticulum sarcoplasmique qui stocke le Ca²⁺ et des tubules T, replis du sarcolemme qui conduisent le message vers l’intérieur.
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Les myofilaments

2. Organisation moléculaire des myofilaments

Document 2 : filament fin et filament épais.

3. Les protéines de la myofibrille

ProtéineFilamentRôle
Actinefinporte les sites de fixation des têtes de myosine
Tropomyosinefinmasque ces sites au repos
Troponinefinfixe le Ca²⁺ et déplace la tropomyosine
Myosineépaisses têtes se lient à l’actine et hydrolysent l’ATP
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Ce qu’il faut savoir
  • Les filaments fins sont fixés sur les stries Z ; les filaments épais occupent le centre du sarcomère.
  • Chaque filament épais compte environ 300 molécules de myosine dont les têtes sont orientées vers les stries Z.
  • Les têtes de myosine portent une enzyme, l’ATPase, qui libère l’énergie de l’ATP.

Composition chimique du muscle

4. Composition moyenne d’un muscle strié frais

ConstituantQuantitéRôle
Eau≈ 75 %milieu des réactions chimiques
Protéines (myosine, actine…)≈ 20 %contraction, enzymes
Glycogène0,5 à 1 %réserve de glucose
Lipides (triglycérides)≈ 2 %réserve d’énergie (efforts longs)
ATP≈ 5 mmol/kgseule source d’énergie directe
Phosphocréatine≈ 20 mmol/kgrecharge rapide de l’ATP
Ions K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ ; myoglobinetracesexcitabilité, déclenchement, réserve d’O₂
l’énergie (ATP)
les molécules d’ATP
la glycémie
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Activité 2 : quelle molécule fait contracter le muscle ?

Substance ajoutée à des fibres glycérinéesRésultat
Eaupas de contraction
Glucosepas de contraction
Phosphocréatinepas de contraction
ATP (avec ions Ca²⁺ et Mg²⁺)contraction immédiate

Document 3 : fibres musculaires « glycérinées » (vidées de leurs réserves, mais gardant leurs myofilaments).

  1. Quelle est la seule substance qui provoque la contraction ?
  2. Pourquoi le glucose n’agit-il pas sur ces fibres ?
Ce qu’il faut comprendre : seul l’ATP déclenche la contraction : c’est la seule source d’énergie directement utilisable par les myofilaments. Le glucose et la phosphocréatine sont des réserves : ils doivent d’abord servir à fabriquer de l’ATP, ce que les fibres glycérinées ne peuvent plus faire (enzymes et mitochondries détruites).
le glucose
le cortex
l’énergie du vent
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Les différents types de fibres

Fibres rouges et fibres blanches

Fibres de type I (rouges, lentes)

Riches en mitochondries, en myoglobine et en capillaires ; métabolisme aérobie ; résistantes à la fatigue. Ex. : muscles de la posture, coureurs de fond.
≠

Fibres de type II (blanches, rapides)

Pauvres en mitochondries, riches en glycogène et en ATPase ; contraction rapide et puissante, mais vite fatiguées. Ex. : sprinteurs, haltérophiles.

Application

  • Un marathonien kényan ou camerounais a surtout des fibres de type I dans les jambes ; un sprinteur, surtout des fibres de type II.
  • L’entraînement d’endurance augmente le nombre de mitochondries et de capillaires des fibres.
  • Le blanc de poulet (vol bref) est pauvre en myoglobine ; la cuisse (marche continue) en est riche.
la mitochondrie
l’effort
les organites
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Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • La fibre musculaire est une cellule géante plurinucléée (syncytium) aux noyaux périphériques.
  • Elle contient des myofibrilles, des mitochondries, un réticulum sarcoplasmique et des tubules T.
  • Filaments fins : actine, tropomyosine, troponine ; filaments épais : myosine à têtes ATPasiques.
  • Le muscle contient eau, protéines, glycogène, lipides, ATP et phosphocréatine.
  • L’ATP est la seule source d’énergie directement utilisable pour la contraction.

Vocabulaire à connaître

Syncytiumcellule à plusieurs noyaux issue de la fusion de cellules.Sarcolemmemembrane plasmique de la fibre musculaire.Myofibrilleorganite contractile strié formé de myofilaments.Phosphocréatinecomposé phosphaté qui recharge rapidement l’ATP.Myoglobinepigment rouge qui stocke le dioxygène dans le muscle.
je retiens
la cellule
les enveloppes
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Je m’évalue

1. Où sont situés les noyaux d’une fibre musculaire striée ?
2. Quelles protéines forment le filament fin ?
3. Quelle est la seule molécule directement utilisée pour la contraction ?
4. Pourquoi les fibres de type I sont-elles rouges ?

Réponses : à la périphérie, sous le sarcolemme · actine, tropomyosine et troponine · l’ATP · riches en myoglobine et en capillaires. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

  • Confondre fibre (cellule entière) et myofibrille (organite à l’intérieur de la fibre).
  • Croire que le glucose est utilisé directement par les myofilaments : il doit d’abord produire de l’ATP.
  • Placer les noyaux au centre de la fibre striée : ils sont périphériques.
je réfléchis
le globe terrestre
os et muscle
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Méthode

Pour décrire une électronographie de fibre musculaire : procède de l’extérieur vers l’intérieur (sarcolemme, noyaux, myofibrilles, organites entre les myofibrilles), donne la taille quand l’échelle est indiquée et associe à chaque structure son rôle.

Activité d’intégration

Deux athlètes de l’équipe nationale font une biopsie du muscle de la cuisse. Chez A (coureur de 10 000 m), on trouve 80 % de fibres riches en mitochondries et en myoglobine. Chez B (sprinteur de 100 m), on trouve 75 % de fibres pauvres en mitochondries mais riches en glycogène.

  1. Nomme le type de fibres dominant chez chaque athlète.
  2. Montre que la structure des fibres de chaque athlète est adaptée à son épreuve.
  3. Explique pourquoi les deux athlètes ont besoin de renouveler sans cesse leur ATP.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

la couche d’ozone
le travail d’équipe
les soins vétérinaires
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