Cours 2 : Production de la force Flashcards
Quelles sont les composantes du modèle mécanique de Hill ?
- La composante contractile
- Modélise la capacité des myofibrilles d’actine et de myosine de se raccourcir
- La composante élestique série
- Modélise l’élasticité des tissus conjonctifs aux extrémités de la composante contractilles (soit les tendons)
- La composante élastique parallèle
- Modélise l’élasticité des tissus conjonctif présent dans le corps musculaire (soit l’épimysium, l’endomysium et le périmysium)
Quelle caractéristique permet aux tissus conjonctifs de développer une tension/force lorsqu’il sont étirés ?
Le fait qu’ils sont élastiques ou visco-élastique, caractéristique d’ailleurs qu’ils donnent aux muscles.
Explique brièvement la courbe de tension passive qui illustre la relation tension-longueur d’un muscle.
- La force à exercer pour étirer un muscle au repos commence à augmenter à partir d’une longueur appelée longueur de repos (correspondant à une longueur des sarcomères d’environ 2 μm)
- Plus le muscle s’allonge, plus la force nécessaire pour l’allonger d’une même longueur augmente.
- La relation tension-longueur d’un muscle au repos n’est pas linéaire. La tension n’est pas directement proportionnelle à la longueur. Pour un même allongement, le muscle (les composantes élastiques série et parallèle) résiste de plus en plus fort jusqu’à atteindre son point de rupture.
- On peut aussi dire que le muscle est plus rigide à des longueurs plus importantes.
Qu’est-ce qu’une secousse musculaire ?
Il s’agit d’une réponse mécanique suite à une stimulation du muscle par une seule impulsion électrique qui entraîne, après une période de latence, une augmentation rapide de la tension suivie d’une diminution plus lente.
Il s’agit d’une propriété contractiles (active) du muscle en isométique.
Quelles sont les deux périodes qui composent la secousse musculaire ?
- La période de contraction
- Du début de l’apparition de la tension jusqu’à l’atteinte du maximum
- La période de relaxation
- Du maximum jusqu’au retour de la tension à la valeur zéro
- Ce retour suit une courbe d’allure tangentielle si bien qu’il est difficile de déterminer quand la tension atteint réellement le zéro.
- Le temps de dmi-relaxation
- Correspond au temps écoulé entre le sommet et l’instant où la tension atteint la moitié de la valeur au sommet.
- Les périodes de contraction et de demi-relaxation varient entre 50 ms et 150 ms selon les muscles
- Les muscles constitués principalement d’unités motrices de type I ont des temps de contraction et de demi-relaxation plus longs que les muscles composés d’unités motrices de type II
Quel est le rôle des tendons dans les propriétés contractiles du muscle ?
Ils amortissent la tension générée par la composante contractile et par conséquent protège le muscle. Donc, lors de la période de contraction, la tension s’établit progressivement jusqu’au pic. Cela diminue aussi l’amplitude du pic de force.
En effte, les tendons doivent être étirés avant que la force ne soit transmise aux points d’attache de ces muscles sur le myomètre ou sur l’os.
Qu’est-ce que l’état actif ?
Il s’agit de l’activité isolée des myofibrilles, lorsque tout le tissu conjonctif est retiré du muscle.
Dans ce cas, la composante contractile n’est pas amorti par les composantes élastiques, c’est pourquoi l’établissement de la force est plus rapide (temps de contraction court) et l’amplitude du pic de tension plus important que pour la secousse du muscle entier.
Qu’est-ce que les impulsions répétées ?
C’est lorsqu’une seconde impulsion est appliquée avant la fin de la période de relaxation.
De cette façon, le muscle développe une tension supérieure à celle de la secousse provoquée par un stimulus unique.
Plus le second stimulus arrive tôt dans la période de relaxation, plus la tension sera élevée.
Si plusieurs stimuli successifs sont appliqués, le muscle générera une tension croissante plus ou moins stable selon la fréquence de la stimulation.
Vrai ou Faux,
Il existe une relation entre la fréquence de stimulation et l’intensité de la contraction?
Vrai,
La tension s’accroît d’abord linéairement avec la fréquence, puis elle se stabilise à un niveau élevé pour des fréquences plus élevées. Quand la tension ne s’accroît plus malgré l’augmentation de la fréquence, le muscle est en tétanisation complète.
Pour une fréquence de stimulation donnée, l’intensité relative de la tension dépend de la durée de la période de relaxation.
Qu’est-ce que la tétanisation (fréquence de fusion) ?
Il s’agit d’une force stable (un plateau) que les composantes élastiques vont atteindre lorsque les impulsions sont suffisament rapproché pour garder le muscle en constante tension.
Qu’est-ce qui différencie les impulsios répétées entre les unités motrices de type I et de type II ?
Pour les muscles composés majoritairement d’unités motrices de type I, la période de relaxation est plus longue que pour les muscles composés majoritairement d’unités motrices de type II. Par conséquent, la fréquence de fusion ou fréquence critique, (c’est-à-dire la fréquence à laquelle la tétanisation apparaît), est plus petite pour les muscles lents.
En général, pour obtenir une tétanisation du muscle chez l’humain, une fréquence de stimulation supérieure à 20 Hz est nécessaire.
Quel est l’avantage clinique de l’électrothérapie, soit la fréquence de stimulation des courants ?
Il s’agit d’un paramètre essentiel pour déclencher la contraction musculaire.
Qu’est-ce qui explique que la tension développée durant la tétanisation est plus importante que celle mesurée au cours de la secousse unique ?
- Les premiers stimuli étirent de plus en plus la composante élastique série. Celle-ci devient de plus en plus rigide, si bien que la tension générée par les myofibrilles (composante contractile) est directement transmise au myomètre (son amplitude est proche de celle de l’état actif). Les autres stimuli ne font qu’entretenir l’état actif.
- Les stimuli qui suivent le premier augmentent le niveau de l’état actif. La partie contractile du muscle se contracte donc avec une plus forte intensité pour un même stimulus.
- Chez l’animal, le rapport secousse/tétanisation peut atteindre 0.20 à 0.33, ce qui veut dire que la tétanisation a une intensité de 5 à 3 fois plus élevée que celle de la secousse. Les mesures effectuées chez l’humain indiquent des intensités de 7 à 16 fois plus élevées au cours de la tétanisation qu’au cours de la secousse.
Qu’arrive-t-il au muscle lors d’une impulsion unique en condition isotonique ?
Quand un muscle est laissé libre de se raccourcir au moment de la stimulation (conditions isotoniques), le développement de la tension dans le muscle se manifeste par le déplacement de la charge fixée à un des tendons (l’autre est fixé au myomètre).
La contraction étire d’abord la composante élastique série. Puisque la charge est constante, l’allongement de la composante élastique série ne changera pas durant le déplacement.
- Si la charge représente une force plus petite que celle produite par le muscle, la charge sera d’abord accélérée pour atteindre une vitesse maximale (contraction concentrique).
- Par la suite, il y aura décélération de la charge car le muscle devient intrinsèquement plus faible aux longueurs plus courtes (relation force longueur présentée plus bas).
- Une fois le maximum de raccourcissement atteint à la fin de la période de contraction, la charge retournera à sa position initiale durant la période de relaxation.
Qu’arrive-t-il au muscle lors des impulsions répétées en condition isotonique ?
La réponse est similaire à celle obtenue avec un stimulus unique, excepté que la phase de retour n’a pas lieu à moins évidemment d’arrêter la stimulation : déplacement de la charge jusqu’à l’équilibre des forces (muscle plus court que stimulation unique, selon la fréquence), puis retour à la position initiale à l’arrêt de la stimulation
De plus, le raccourcissement est plus important puisque la tension générée par le muscle est plus élevée.
Le myogramme isotonique peut aussi être mesuré lorsqu’une charge supérieure à la force du muscle à une longueur donnée est ajoutée. Dans ces conditions, la charge étire le muscle contracté (contraction excentrique) avec une accélération momentanée au début, puis progressivement à vitesse de plus en plus lente. Quand la tension développée par le muscle équivaut au poids de la charge, encore une fois parce qu’un muscle plus long est plus fort cette dernière s’arrête.
Quels facteurs influencent la réponse mécanique ?
- La longueur du muscle
- Le type de contraction
- La vitesse du mouvement produit par la contraction
Eexplique brièvement en quoi la longueur du muscle modifie la réponse mécanique.
La tension développée par un muscle dépend directement de la longueur à laquelle il est maintenu (incluant la composante contractile et élastique) :
- Plus le muscle est long, plus la contraction produit une force élévée pour une même simulation électrique. (relation force-longueur)
- Cette relation est causée par l’addition des tensions actives et passives.
- Courbe de tension active = Plus le muscle s’allonge, plus il y d’interractions entre les filaments d’actine et de myosine (jusqu’au plateau). Une fois le max atteint, la courbe redescend.
- Courbe de tension passive = Résistance des tissus externe du muscle qui permettre à ce dernier de revenir à sa position s’il est trop long. Plus le muscle est long, plus la tension est grande.
- La courbe de tension totale montre une augmentation générale non-linéaire de la tension, au fur et à mesure que le muscle augmente en longueur.
Comment varie la tension active selon la longueur du sarcomère grâce à la courbe de tension active ?
- Une forme de U inversé :
- Un muscle très court ne peut pas produire de force, c’est ce qu’on appelle l’insuffisance active
- On peut commencer à mesurer une tension autours de 50% de la longueur de repos
- Atteinte d’un plateau autours de 90% de la longueur de repos.
- Si le muscle se constracte à des longueurs autours de 110% de la longeur de repos, la tensionproduite par la composante contractile diminue graduellement jusqu’à être nulle autours de 180% de la longueur de repoos.
- La courbe s’explique par le niveau d’intrications des filaments fin et épais:
- Pour une longueur très courte, les filaments d’actine sont complètement engagés entre les filaments de myosine, à tel point que la bande H n’existe plus. Il n’y a plus de possibilité d’attirer davantage les filaments d’actine entre les filaments de myosine par le pivotement des têtes de myosine. Le muscle ne peut pas se raccourcir plus, il ne peut pas créer de tension supplémentaire.
- Lorsque la stimulation électrique est appliquée à des longueurs supérieures, les filaments d’actine sont de moins en moins engagés entre les filaments de myosine. Il peut donc y avoir une tension générée par le pivotement des têtes de myosine.
- La tension qui peut être développée est donc maximale quand le nombre de têtes de myosine se situant en face de sites actifs de liaison actine-myosine est maximal. C’est le plateau de tension maximale : C’est le moment où le plus grand nombre de têtes de myosine peut produite une force.
- Ensuite, pour des longueurs plus importantes, la quantité de ponts d’actine-myosine pouvant se mettre en place diminue, expliquant la diminution de la tension maximale. A l’extrême, les têtes de myosine ne sont plus en regard des sites actifs de l’actine. Il n’y a plus la possibilité de former des ponts, et donc aucune tension ne peut être développée. Cette dernière situation ne se retrouve qu’en conditions expérimentales, avec “lésions” du tissu conjonctif.
Classe les types de contraction d’après le niveau de tension qu’elle fournit.
En classant du type développant davantage de tension vers celle qui en développe le moins :
- Contraction excentrique
- Contraction isométrique (statique)
- Contraction concentrique
Cela s’explique par le mécanisme des filaments glissants (revoir cours 1)
Comment la vitesse fait-elle varier la réponse mécanique ?
Plus la vitesse est élévée, plus la force qui pourra être produite sera faible :
- La vitesse max est obtenue sans charge. Cela correspond à la vitesse maximale de formation des ponts d’actine-myosine et de pivotement de la tête de myosine.
- Plus la charge augmente, moins le mouvement produit par la contraction est rapide.
- À un certain niveau de charge (dépend du muscle testé), il n’y a plus de mouvement (la vitesse est nulle). La contraction est isométrique et la charge correspond à la force maximale isométrique du muscle testé.
- Si la charge augmente encore, le muscle ne peut plus créer une force suffisante pour s’opposer au poids de la charge et la contraction devient excentrique. La tension produite est alors plus élevée que la force isométrique. La force maximale excentrique représente environ 140 % de la force isométrique.
- Cela s’explique par le fait que même si on impose une vitesse plus rapide au filament de myosine pour faire pivoter leur tête plus rapidement, cela reste impossible, car il s’agit d’un phénomène physiologique ayant une vitesse constante. Il y aura, par conséquent, moins de tête de myosine qui auront le temps de s’accrocher = moins de force
Vrai ou Faux,
Peu importe le type d’unité motrice, le principe selon laquelle plus la vitesse de contraction est grande, plus la force produite sera petite.
Vrai,
La relation reste la même. Par contre, comme les type d’unité I produisent moins de force, leur courbe sera abaissée par rapport à celle du type II.
Quelles sont les différentes phases de la courbe force-temps ?
- Le délai
- La vitesse maximale de croissance de force
- La force maximale
- La vitesse maximale de relaxation
Qu’est-ce qui est à l’origine du délai dans la courbe force-temps ?
Lorsqu’un groupe musculaire se contracte, en conditions isométriques, avec le maximum de force et le plus vite possible, la force maximale n’est pas atteinte instantanément.
- Il faut envrion une demi-seconde pour atteindre 90% de la force max.
Ceci dépend de :
- La présence de la composante élastique série que le muscle étire avant de générer la forc externe
- La capacité du SNC à activer rapidement et maximalement l’ensemble des unités motrices des muscles évalués.
Qu’est-ce que la vitesse maximale de croissance de la force?
Il s’agit d’une analyse du temps nécessaire pour atteindre le maximum, c’est à dire environ 3 à 4 secondes.
Qu’est-ce que la vitesse maximale de realxation ?
Il s’agit d’un paramètre de mesure de la phase de relaxation, c’est-à-dire le relâchement des muscles antagonistes, car cette dernière n’est pas instantannée.
Si la phase de relaxation ne s’effectue pas suffisament rapidement, la personne doit forcer contre la force du muscle antagoniste pour arriver à réaliser son mouvement.
Qu’arrive-t-il de spéciale avec les muscles bi-articulaires ?
Dans les muscles bi-articulaires, le levier interne n’est pas modifié, alors que les muscles sont allongés par la position de l’articulation voisine.
Les résultats de ces expériences montrent que l’allongement entraîne une augmentation de la force externe (la force produite par le muscle lui-même n’augmente évidemment pas, il se contracte seulement à une longueur où il peut produire plus de force).
Ex : La force en flexion du genou est augmenté lorsque la hanche est en flexion (ischio (fléchisseur du genou) en position allongé = + long, donc il est + fort) par rapport à la position ou la hanche est en extension (ischio en position raccourcie = - long, donc - fort).
*Si le muslce antagoniste est plus fort, ici l’extenseur du genou, les fléchisseurs du genou devront contrer cette force et produiront une force en flexion moindre.
Qu’est-ce qu’une courbe de force ?
Il s’agit de la description des forces mesurées en fonction des angles articulaires. Si le levier externe est constant, les courbes de moment maximal ont la même allure que les courbes de force.
Pourquoi ces groupes musculaires possèdent-ils cette différence dans leur courbe de force ?
Tente d’expliquer la raison en lien avec l’exemple des extenseurs du genou.
En raison de l’influence prépondérante du bras de levier internes aux différents angles de l’articulation.
La forme de la courbe de force externe mesurée pour l’extension du genou ne suit pas le profil habituel de la courbe force-longueur. Ce profil particulier est dû à la variation du bras de levier interne. La force interne (carrés noirs, figure de droite), développée par le muscle suit bien la relation force-longueur habituelle, montrant un muscle plus fort lorsqu’il est plus long. Par contre, le bras de levier interne (croix grises, figure de droite) change de longueur et est plus court à 0 et 90° qu’autour de 45°(longueur max du bras de levier interne). Ces changements de longueur sont dus à la forme de l’articulation fémoro-patellaire. La courbe de moment externe, étant égale à celle du moment interne, qui est le produit de la force musculaire et du levier interne, montre ainsi un sommet à l’angle de 45° avec une diminution de part et d’autre du sommet. De l’angle de 45° à 0°, la diminution de la force externe est due à la fois à la diminution de la force du muscle (le quadriceps se raccourcit entre 45° et 0°, extension complète du genou) et au bras de levier interne plus court. Entre 45° et 90°, même si la force musculaire augmente (le quadriceps s’allonge), la diminution marquée du bras de levier interne provoque une diminution de la force externe entre 45° et 90°.
Quelle relation est globalement conservée chez l’Homme, mais pourrait apportée des complications pour le travail du PHT ?
La relation force-vélocité, car le PHT sera, dans la majorité des cas, confronter à des réductions de la mobilité passive et/ou active où la relation ne sera pas respecté.
