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.
www.ndolomath.comFiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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.
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
Le sarcolemme, les tubules T et le réticulum sarcoplasmique entourent les myofibrilles.
Filaments fins : actine, tropomyosine, troponine ; filaments épais : myosine à têtes ATPasiques.
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 :
Relève le problème posé.
De quoi est formée une fibre musculaire ?
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 problèmel’objectifle muscle
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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.
Où sont situés les noyaux de la fibre ?
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.
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
Les myofilaments
2. Organisation moléculaire des myofilaments
Document 2 : filament fin et filament épais.
3. Les protéines de la myofibrille
Protéine
Filament
Rôle
Actine
fin
porte les sites de fixation des têtes de myosine
Tropomyosine
fin
masque ces sites au repos
Troponine
fin
fixe le Ca²⁺ et déplace la tropomyosine
Myosine
épais
ses têtes se lient à l’actine et hydrolysent l’ATP
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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
Constituant
Quantité
Rôle
Eau
≈ 75 %
milieu des réactions chimiques
Protéines (myosine, actine…)
≈ 20 %
contraction, enzymes
Glycogène
0,5 à 1 %
réserve de glucose
Lipides (triglycérides)
≈ 2 %
réserve d’énergie (efforts longs)
ATP
≈ 5 mmol/kg
seule source d’énergie directe
Phosphocréatine
≈ 20 mmol/kg
recharge rapide de l’ATP
Ions K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ ; myoglobine
traces
excitabilité, déclenchement, réserve d’O₂
l’énergie (ATP)les molécules d’ATPla glycémie
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
Activité 2 : quelle molécule fait contracter le muscle ?
Substance ajoutée à des fibres glycérinées
Résultat
Eau
pas de contraction
Glucose
pas de contraction
Phosphocréatine
pas de contraction
ATP (avec ions Ca²⁺ et Mg²⁺)
contraction immédiate
Document 3 : fibres musculaires « glycérinées » (vidées de leurs réserves, mais gardant leurs myofilaments).
Quelle est la seule substance qui provoque la contraction ?
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 glucosele cortexl’énergie du vent
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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 mitochondriel’effortles organites
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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 retiensla celluleles enveloppes
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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 réfléchisle globe terrestreos et muscle
Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique de la fibre musculaire », proposée par ndolomath.comndolomath
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.
Nomme le type de fibres dominant chez chaque athlète.
Montre que la structure des fibres de chaque athlète est adaptée à son épreuve.
Explique pourquoi les deux athlètes ont besoin de renouveler sans cesse leur ATP.