L’ATP dans la contraction musculaire

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
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L’ATP dans la contraction musculaire

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1Des cellules musculaires contractiles

 Les muscles sont formés de fibres contractiles contenant dans leur cytoplasme des structures protéiques appelées myofibrilles et composées d’entités identiques et juxtaposées, les sarcomères. Ceux-ci sont composés de filaments fins d’actine qui sont rattachés aux stries Z (zone de contact entre deux sarcomères) et de filaments épais de myosine au centre du sarcomère (doc.1).

 Lors de la contraction musculaire, les sarcomères raccourcissent grâce au glissement des filaments d’actine par rapport aux filaments de myosine.

Doc. 1 Organisation d’une fibre musculaire.

2ATP et contraction musculaire

 Les extrémités des filaments de myosine disposent de « têtes » pouvant se fixer au filament d’actine. La fixation d’une molécule d’ATP sur la tête de myosine entraîne son détachement du filament d’actine et son hydrolyse son basculement et attachement au filament d’actine. L’expulsion de l’ADP + Pi issu de l’hydrolyse de l’ATP entraîne le pivotement de la tête de myosine lui-même responsable du raccourcissement du sarcomère.

Le retour de l’ATP dans la tête de myosine permet son détachement et son retour à sa position initiale (>rabats,IV).

L’ATP fournit donc l’énergie nécessaire au basculement des têtes de myosine, donc au raccourcissement des sarcomères (doc.2).

Doc. 2 Le raccourcissement des sarcomères.

3Origine de l’ATP dans les cellules musculaires

 L’ATP doit être renouvelée en permanence car ses stocks sont très faibles.

 Durant les premières secondes de l’activité musculaire des mécanismes d’appoint anaérobies sont utilisés pour renouveler l’ATP. On distingue :

– l’hydrolyse de la phosphocréatine en créatine ;

– la fermentation lactique du pyruvate issu de la glycolyse. Ce mécanisme peu rentable, génère de plus l’accumulation d’acide lactique conduisant à une fatigue musculaire.

 Au-delà de quelques dizaines de secondes et une fois que le système cardiovasculaire s’est adapté à l’effort, c’est la respiration cellulaire qui va permettre la régénération de l’ATP. L’apport d’O2 par le sang permettant ainsi d’utiliser le glucose de manière beaucoup plus rentable.

 Le fonctionnement de la cellule musculaire est donc basé sur des couplages énergétiques :

– l’un qui permet la synthèse d’ATP à partir de différentes réactions chimiques permettant des transferts d’énergie chimique ;

– l’autre associé à l’hydrolyse d’ATP qui permet la transformation d’une énergie chimique en énergie mécanique, la contraction musculaire.

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