Les
facteurs de l’intensité de la force musculaire
Structure
du muscle
Les paramètres
sont la longueur du sarcomère et l’étirement
du muscle. Ils correspondent respectivement à la composante
contractile et élastique du muscle.
Relation Force-Longueur (ou Force-Angle)
Comme on l’a
vu précédemment, le mécanisme musculaire
est basé sur le glissement des filaments d’actine
entre les filaments de myosine. Par conséquent, la longueur
du sarcomère varie en fonction de la posture des membres,
c’est-à-dire en fonction de l’angle articulaire.
On peut alors distinguer 3 phases :
Lors
de l’allongement du sarcomère (longueur supérieure
à 2 micromètres), les lignes Z s’éloignent
l’une de l’autre, les ponts d’actines et de
myosine sont de moins en moins nombreux et la force produite
diminue progressivement.
Lors du raccourcissement
du sarcomère (longueur inférieure à 2 micromètres),
les myofilaments se chevauchent de plus en plus, limitant ainsi
les possibilités de formation de ponts et la force que
le muscle peut développer.
Il existe une
longueur musculaire optimale (2 micromètres, Lo) correspondant
au maximum de force (Po) que le muscle peut développer
en travail isométrique, c’est-à-dire à
la longueur où peuvent se faire le maximum de ponts d’union
entre les myofilaments.
On comprend donc
que la force maximale développée par le muscle dépend
en fait du nombre de ponts d’actine-myosine créés,
celui-ci variant avec les différents emplacements des filaments
de myosine par rapport à ceux d’actine et donc variant
avec la longueur du sarcomère, comme nous venons de le
voir. Plus le nombre de ponts formés entre l’actine
et la myosine est important, plus la tension développée
par le muscle est importante.
On pourrait penser
que en augmentant la longueur du muscle, on augmenterait sa force.
Accroître la force musculaire revient en fait ici à
augmenter le nombre de ponts formés pour chacune des différentes
longueurs du sarcomère. De plus, il faut ajouter que la
longueur initiale du muscle ne peut être augmenté.
Relation
Force-Etirement
Cette force
dite passive correspond à la force de résistance
générée par le muscle lorsqu’il est
soumis à un allongement qui le place à une longueur
supérieure à la longueur optimale (Lo). Cela ressemble
à la tension d’un ressort sauf qu’ici l’augmentation
de la force se fait de manière exponentielle.
En dessous de Lo,
seule la composante contractile est sollicitée.
Cette tension serait
due à une protéine élastique qui attache
les myofilaments de myosine aux stries Z, la connectine, et dont
voici l’emplacement :
Cette tension est
nulle en dessous de la longueur optimale et augmente jusqu’à
un maximum d’allongement et à partir duquel il y
a rupture.
Cette tension passive
augmente avec la raideur des myofibrilles. Pour augmenter cette
force, il faut donc augmenter la raideur des fibres du muscles.
Cette tension permet de compenser en partie les forces extérieures
qui allongent le muscle.
En additionnant
ces 2 tensions, on obtient le graphique ci-a droite:
On note que en
dessous de Lo, seule la composante contractile est sollicitée.
Bilan
Pour augmenter
cette tension totale du muscle, il faut donc :
Augmenter la
section transversale du muscle, car cette section dépend
du diamètre des fibres, ce diamètre dépendant
du nombre de myofibrilles. Or plus il y a de myofibrilles dans
une fibre musculaire, plus il y a de ponts d’actine myosine,
et plus la force développée est importante.
