Exercice 1 - Deuxième proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2022 (jour 1)

Expliquer les mécanismes, de l'échelle moléculaire à celle de l'organe, qui permettent à un muscle de se contracter après qu'il ait reçu un message nerveux.

Réponse : Introduction : Le muscle squelettique strié est un organe effecteur capable de convertir une énergie chimique (ATP) en énergie mécanique lors de la réception d'un message nerveux moteur. 1. De la transmission synaptique à l'activation cellulaire (échelle cellulaire) : - Jonction neuromusculaire : Le message nerveux moteur arrive aux terminaisons synaptiques sous forme de potentiels d'action (PA), provoquant l'exocytose d'acétylcholine dans la fente synaptique. - Genèse d'un potentiel d'action musculaire : La fixation de l'acétylcholine sur ses récepteurs spécifiques de la membrane musculaire (sarcolemme) engendre une dépolarisation locale puis un train de potentiels d'action musculaires. - Libération du calcium : Le PA musculaire se propage le long du sarcolemme et pénètre en profondeur via les tubules transverses (tubules T). Cette dépolarisation entraîne l'ouverture de canaux calciques du réticulum sarcoplasmique, libérant massivement des ions $\text{Ca}^{2+}$ dans le sarcoplasme. 2. Les interactions moléculaires au cœur du sarcomère (échelle moléculaire) : - Organisation du sarcomère : Unité contractile délimitée par deux stries Z, composée de myofilaments fins d'actine et épais de myosine. - Démasquage des sites d'interaction : Les ions $\text{Ca}^{2+}$ se lient au complexe troponine-tropomyosine, démasquant les sites de liaison de l'actine pour les têtes de myosine. - Cycle contractile dépendant de l'ATP : 1. La tête de myosine fixée à de l'ADP et un Pi s'accroche au filament d'actine (formation du complexe acto-myosine). 2. La libération successive du Pi puis de l'ADP provoque le basculement de la tête de myosine (coup de force de 45°), tirant le filament d'actine vers le centre du sarcomère. 3. La fixation d'une nouvelle molécule d'ATP sur la tête de myosine entraîne son détachement de l'actine. 4. L'hydrolyse de l'ATP en $\text{ADP} + \text{Pi}$ réarme la tête de myosine en position redressée initiale (90°). Ce cycle se répète tant que la concentration en $\text{Ca}^{2+}$ et en ATP reste suffisante. 3. Conséquences de l'échelle du sarcomère à l'organe : - Le glissement relatif des myofilaments d'actine entre les filaments de myosine raccourcit chaque sarcomère (rapprochement des stries Z, raccourcissement des bandes I et de la zone H, tandis que la bande sombre A reste de longueur constante). - Le raccourcissement synchrone des sarcomères entraîne celui des myofibrilles, puis des cellules musculaires (fibres), des faisceaux de fibres et finalement du muscle entier. - Ce raccourcissement du muscle développe une force de traction transmise aux pièces osseuses par l'intermédiaire des tendons, générant ainsi le mouvement articulaire.