Fondements du système musculaire

Javier Colomer 10 min. de lecture Fitness Laisser un commentaire

Avec cet article, nous allons aborder les Fondements du Système Musculaire

Chez HSN, on a décidé de franchir un cap dans l’apprentissage de concepts avancés.

Quand quelqu’un veut concevoir un entraînement d’hypertrophie, c’est intéressant de savoir comment agit le muscle pour produire de la force à travers les articulations afin de générer le mouvement nécessaire pour réaliser la répétition d’un exercice quelconque. Pour cela, il faut connaître la physiologie du muscle.

En la connaissant, on saura comment se produit la contraction musculaire, qui est la clé de l’hypertrophie.

Il faut comprendre chaque muscle comme un organe. Et comme tel, il possède : tissu musculaire, tissu conjonctif, nerfs et vaisseaux sanguins

Macrostructure du muscle squelettique

Dans la macrostructure, le muscle est recouvert par un tissu conjonctif appelé épimysium.

Il est composé de centaines de faisceaux musculaires qui se terminent toujours aux deux extrémités par ce qu’on appelle tendon, qui s’attache à l’os via un tissu conjonctif spécial appelé périoste, qui recouvre tous les os.

Comme on l’a bien indiqué, le muscle a deux pôles ou points d’attache aux os. Ils reçoivent différentes dénominations selon leur emplacement :

Aux extrémités : proximal, s’il est le plus proche du tronc, et distal
Au tronc : supérieur pour le plus proche de la tête et inférieur pour le plus proche des pieds.
On peut utiliser la dénomination traditionnelle : origine pour le point le plus proche du centre du corps et insertion pour le point le plus éloigné du centre du corps.

Microstructure du muscle squelettique

Dans l’épimysium, les fibres musculaires sont regroupées en faisceaux de fibres.

Ceux-ci s’appellent fascicules et sont recouverts d’une couche de tissu conjonctif appelée périmysium. À l’intérieur, chaque fibre possède aussi une couche de tissu conjonctif appelée endomysium, en plus de la membrane cellulaire appelée sarcolemme.

Si on isole une fibre musculaire, à l’intérieur, derrière sa membrane, on voit le cytoplasme de la cellule musculaire appelé sarcoplasme. Il est composé de milliers de myofibrilles.

Ce sont elles qui rendent possible ce que nous cherchons, la contraction du muscle

Myofibrilles

Les myofibrilles sont essentiellement composées de deux types de myofilaments : des fins d’actine et d’autres plus épais de myosine.

Les deux types de filaments s’organisent longitudinalement pour former la plus petite unité contractile du muscle squelettique appelée sarcomère.

Ligne M et Z

Les filaments de myosine s’ancrent sur la ligne M au centre du sarcomère, tandis que les filaments d’actine se trouvent aux extrémités, ancrés sur la ligne Z. Ces lignes Z sont disposées tout au long des myofibrilles.

Chaque filament de myosine est entouré par six filaments d’actine, et à son tour, chaque filament d’actine est entouré par trois de myosine. Cette disposition des filaments d’actine et de myosine donne au muscle sa couleur claire-obscure et son apparence striée que l’on voit chez les culturistes quand ils ont très peu de masse grasse.

C’est le moment d’expliquer comment se produit la contraction musculaire. C’est grâce à la théorie des filaments glissants. Ce sont des déplacements des filaments d’actine sur les filaments de myosine, mais on en parlera bientôt

Théorie des filaments glissants

Comme on l’a dit, il s’agit essentiellement d’un glissement des filaments d’actine du sarcomère sur ceux de myosine.

Ponts croisés

Cela provoque un déplacement des lignes Z et fait que le muscle se contracte. Le déplacement est produit par une flexion des ponts croisés de myosine, mais pour produire tout le déplacement, il faut de nombreuses flexions sur toute la longueur du muscle.

Calcium

Un élément très important, qui n’est pas seulement essentiel à la formation osseuse, est le calcium. Sa libération génère une tension dans le muscle qui provoquera la contraction.

Quand on est au repos, le calcium présent dans les myofibrilles est très faible, ce qui fait qu’il y a peu de liaisons entre les ponts croisés de myosine et les filaments d’actine.

Pour que la flexion des ponts croisés de myosine se produise, ils doivent d’abord se lier aux filaments d’actine.

Pour que cette liaison se produise, il faut du calcium.

Ce calcium est libéré depuis le réticulum sarcoplasmique à l’arrivée d’un influx nerveux, et se lie à la troponine (protéine répartie sur le filament d’actine). En se liant, cela provoque un changement dans la tropomyosine (autre protéine située dans le sillon du filament d’actine), ce qui fait que la tête du pont croisé de myosine se lie plus rapidement au filament d’actine et produit la flexion du premier.

ATP

Pour que les ponts croisés se fléchissent, il faut de l’énergie qui provient de l’hydrolyse de l’ATP (adénosine triphosphate) en ADP (adénosine diphosphate) et phosphate, grâce à l’enzyme myosine ATPase.

Il faut en permanence une molécule d’ATP pour remplacer celle d’ADP afin que l’actine se dissocie du pont croisé de myosine et que le processus de contraction continue, tant qu’il y a du calcium pour se lier à la troponine, d’où son importance.

Quand toutes les étapes précédentes se produisent de manière séquentielle et répétée sur toute la fibre musculaire, on observe un raccourcissement notable du muscle. Il se maintiendra tant que le calcium est présent dans la myofibrille, l’ATP pour dissocier l’actine et la myosine, et l’ATPase myosine pour provoquer l’hydrolyse de l’ATP.

Tout cela s’arrêtera quand on cesse de stimuler le muscle à contracter. Pour cela, le calcium retourne dans le réticulum sarcoplasmique, empêchant la liaison des filaments d’actine et de myosine. Cette dissociation les remet en état de séparation, ce qui implique la relaxation musculaire du groupe/muscle concerné.

Résumé des étapes de la Contraction Musculaire

On peut l’expliquer en ces 5 phases :

État de repos. Il y a peu de calcium et donc peu de flexions des ponts croisés de myosine.
Phase d’accouplement excitation-contraction. Un stimulus libère du calcium qui provoque plus de flexions des ponts croisés de myosine sur les filaments d’actine.
Contraction. Dissociation de l’actine et du pont croisé de myosine par la libération d’ADP issue de l’hydrolyse de l’ATP pour générer la contraction musculaire.
Phase de recharge. Il faut du calcium, de l’ATP et de la myosine ATPase.
Relaxation. Le muscle se relâche en dissociant myosine et actine en stockant le calcium dans le réticulum sarcoplasmique.

Types de fibres musculaires

Il faut bien comprendre que toutes les fibres musculaires ne sont pas identiques. Il existe différentes classes selon leurs caractéristiques métaboliques et contractiles.

Elles se regroupent principalement en deux groupes que nous expliquons ci-dessous :

Fibres de type I

Ce sont des fibres à contraction lente.

Elles utilisent beaucoup d’oxygène. Leur fonctionnement repose principalement sur la respiration cellulaire. C’est pourquoi elles ont une grande résistance à la fatigue, car elles possèdent un grand nombre de mitochondries, une forte concentration capillaire et une activité élevée des enzymes aérobies.

Avec cette grande résistance, leur force est moindre, principalement à cause de cette contraction lente.

Ce sont des fibres qui n’ont pas un grand potentiel d’hypertrophie, elles ne grossissent pas beaucoup.

Comme ce sont des fibres qui supportent bien les activités physiques de longue durée, elles sont idéales pour les épreuves longues comme les marathons, ultraman, longues sorties à vélo…

Type II

Ce sont des fibres à contraction rapide.

Ce sont donc celles qui favorisent vraiment la force de l’individu. Ce sont les fibres qui grossissent le plus, idéales pour des exercices comme la vitesse, l’haltérophilie, le fitness… Le problème est qu’à l’inverse des précédentes, elles se fatiguent très vite.

Ces fibres se divisent en deux sous-types :

Type IIB. Ce sont des fibres rapides glycolytiques. Elles se fatiguent rapidement, ont peu de mitochondries, une faible activité des enzymes aérobies et peu de capillaires. Elles sont clés pour les exercices intenses avec un fort pouvoir de contraction.
Type IIA. Ce sont des fibres rapides oxydatives. Plus proches des fibres de type I, car elles utilisent aussi l’oxygène, donc elles tiennent plus longtemps sans se fatiguer que les fibres de type IIB (moins que les fibres de type I), et elles ont plus de mitochondries, plus d’activité des enzymes aérobies et plus de capillaires que les fibres de type IIB.

Types d’Actions Musculaires

On peut différencier 3 actions musculaires :

Concentriques (CON),
Isométriques (ISO), et
Excentriques (EXC).

Voyons comment fonctionne chacune d’elles :

Actions musculaires concentriques

Elles réalisent l’action principale du muscle qui est de se raccourcir.

Cela se produit quand la tension totale donnée par tous les ponts croisés (voir partie II) dépasse la résistance du muscle au raccourcissement. C’est l’action qui fait que les deux extrémités des os formant une articulation se rapprochent. Les actions concentriques sont considérées comme des actions dynamiques.

Par exemple, au curl biceps, les ponts croisés du biceps brachial ainsi que ceux des fléchisseurs du coude réussissent à surmonter la résistance provoquée par le poids total (barre, disques, bras, avant-bras et main).

Pour bien comprendre, on va l’expliquer avec le développé couché : l’action musculaire de contraction se produit quand on pousse la barre du point le plus bas au point le plus haut du mouvement, c’est-à-dire lors de la phase positive de l’exercice, en poussant ou déplaçant le poids contre la gravité

Actions musculaires isométriques

Cette action est aussi appelée statique.

Comme il n’y a pas de mouvement quand elle se réalise, le muscle produit de la force mais sa longueur reste inchangée (statique) et l’angle de l’articulation ne varie pas. La tension de tous les ponts croisés est égale à la résistance opposée par la charge totale (d’où le maintien statique).

Par exemple, au curl biceps, on arrête le mouvement à mi-parcours, pour cela la force du biceps brachial et des fléchisseurs du coude égalise la force totale du poids (barre, disques, bras, avant-bras et main).

Dans l’exemple du développé couché, il peut y avoir différents points pour faire un isométrique : à mi-hauteur lors de la montée de la barre, à mi-hauteur lors de la descente, ou celui qu’on réalise habituellement en passant de la phase négative à la phase positive, c’est-à-dire en maintenant la barre immobile pendant quelques secondes dans la partie la plus basse du mouvement

Actions musculaires excentriques

Dans ce cas, on exerce une force quand le muscle s’allonge.

Et comme les concentriques, ce sont des actions dynamiques (il y a mouvement). Cela se produit quand la force exercée par les ponts croisés du muscle travaillé est inférieure à la résistance placée.

Par exemple, au curl biceps, cela se produit lors de la phase de descente contrôlée, où une force totale des ponts croisés est exercée pour ralentir le mouvement, mais insuffisante pour l’arrêter, c’est-à-dire pour réaliser un isométrique.

Dans l’exemple du développé couché, l’action musculaire excentrique correspondrait à la phase négative de l’exercice, c’est-à-dire quand il faut descendre la barre de la partie haute à la partie basse, réalisée avec l’aide de la force de gravité mais à une vitesse contrôlée