Sarcomère

Qu'est-ce qu'un sarcomère ?

Le sarcomère est l'unité structurelle et fonctionnelle de base du muscle. C'est la plus petite structure capable de se contracter.

Analogie : Si le muscle est une corde, le sarcomère est un maillon de cette corde.

Taille : 2-3 μm (micromètres) de long au repos

Organisation : Des milliers de sarcomères alignés bout à bout forment une myofibrille → Des milliers de myofibrilles forment une fibre musculaire.

Structure du sarcomère

Composants principaux

1. Filaments épais (Myosine)

• Protéine motrice
• Têtes de myosine = "moteurs moléculaires"
• Génèrent la force de contraction

2. Filaments fins (Actine)

• Sites de liaison pour myosine
• S'enroulent en hélice

3. Ligne Z (ou disque Z)

• Délimite début et fin sarcomère
• Ancrage filaments actine

4. Bande A

• Zone des filaments épais (myosine)
• Apparence sombre (microscopie)

5. Bande I

• Zone filaments fins uniquement (actine)
• Apparence claire

6. Zone H

• Centre bande A
• Filaments épais uniquement
• Rétrécit pendant contraction

7. Ligne M

• Centre sarcomère
• Ancrage filaments myosine

8. Titine

• Protéine élastique géante
• Ligne Z → Ligne M
• Maintient structure + élasticité

Schéma simplifié

|-------- SARCOMÈRE --------|
Z ---- I ---- A ---- I ---- Z
       |--H--|
         M

Contraction : Distance Z-Z diminue (filaments glissent).

Théorie du glissement des filaments

Principe (1954 - Huxley & Hanson)

Au repos :

• Filaments actine (fins) et myosine (épais) partiellement superposés
• Sarcomère longueur maximale (~2.5 μm optimal)

Pendant contraction :

1. Têtes myosine se lient à actine
2. Têtes pivotent (coup de rame)
3. Filaments actine glissent vers centre
4. Sarcomère raccourcit
5. Têtes se détachent, rechargent ATP
6. Cycle se répète

Résultat : Muscle se raccourcit (contraction).

Cycle contraction (détaillé)

Étape 1 : Liaison

• Tête myosine + ATP → tête chargée
• Calcium expose sites liaison actine
• Myosine se lie actine

Étape 2 : Coup de force

• Myosine pivote
• Tire filament actine vers centre
• Libère ADP + Pi

Étape 3 : Détachement

• Nouvelle molécule ATP se lie
• Myosine se détache actine

Étape 4 : Recharge

• ATP hydrolysé en ADP + Pi
• Tête myosine reprend position initiale
• Prête pour nouveau cycle

Répétition : Des milliers de cycles/seconde pendant contraction.

Relation longueur-tension

Courbe longueur-tension (Gordon et al., 1966)

Longueur optimale : ~2.5 μm

• Superposition maximale actine-myosine
• Force maximale développée (100%)

Trop étiré (> 3.0 μm) :

• Peu de chevauchement filaments
• Moins de ponts actine-myosine possibles
• Force réduite (50-70%)

Trop raccourci (< 1.5 μm) :

• Filaments actine se heurtent
• Interférence structurelle
• Force réduite (50-70%)

Implications pratiques

Amplitude complète mouvement = Optimal

• Étire sarcomères en position optimale
• Contraction pleine amplitude
• Stimulation hypertrophie maximale

Amplitude partielle = Sous-optimal

• Sarcomères jamais longueur optimale
• Gains limités

Sarcomères et hypertrophie

Hypertrophie = Ajout de sarcomères

2 façons d'augmenter taille muscle :

1. Hypertrophie en série (longueur)

• Ajout sarcomères bout à bout
• Fibre musculaire plus longue
• Étirement + contraction = Stimulus

2. Hypertrophie en parallèle (largeur)

• Ajout myofibrilles côte à côte
• Fibre musculaire plus large (épaisse)
• Charges lourdes + volume = Stimulus

Résultat : Muscle plus gros = Plus de sarcomères (série + parallèle).

Nombre de sarcomères

Fibre musculaire moyenne :

• ~100,000 sarcomères en série (longueur)
• ~1000 myofibrilles en parallèle (largeur)
• = 100 millions de sarcomères par fibre !

Hypertrophie +50% volume :

• Peut ajouter +50% sarcomères
• = 50 millions sarcomères supplémentaires/fibre

Sarcomères et contraction musculaire

Types de contractions

1. Concentrique :

• Sarcomères raccourcissent
• Muscle se raccourcit
• Exemple : Lever une charge

2. Excentrique :

• Sarcomères s'allongent sous tension
• Muscle s'allonge
• Exemple : Descendre une charge
• Plus de dommages = Stimulus hypertrophie élevé

3. Isométrique :

• Longueur sarcomères constante
• Muscle ne bouge pas
• Exemple : Tenir une planche

Dommages musculaires

Phase excentrique = Plus de dommages sarcomères

• Étirement sous tension
• Micro-déchirures structures
• DOMS (courbatures)

Réparation → Surcompensation → Sarcomères plus robustes

Sarcomères et force musculaire

Facteurs déterminant force

1. Nombre sarcomères en parallèle

• Plus de myofibrilles = Plus de force
• Hypertrophie parallèle = Gain force

2. Vitesse contraction

• Fibres Type II : Contraction rapide = Force élevée
• Fibres Type I : Contraction lente = Force modérée

3. Synchronisation

• Tous sarcomères se contractent ensemble
• Coordination = Force maximale

4. Longueur optimale

• Position étirement optimal = Force max
• Trop étiré/raccourci = Force réduite

Énergie et sarcomères

ATP : Carburant du sarcomère

Nécessaire pour :

1. Détacher myosine de actine
2. Recharger tête myosine
3. Pompe calcium (relaxation)

Sans ATP :

• Myosine reste liée actine
• = Rigidité cadavérique (rigor mortis)
• Muscle "bloqué" contracté

Systèmes énergétiques

ATP-PC (0-10 sec) :

• Recharge ATP immédiate
• Type IIx/IIb utilisent

Glycolyse (10 sec - 2 min) :

• Produit ATP sans oxygène
• Lactate = sous-produit

Aérobie (> 2 min) :

• Produit ATP avec oxygène
• Type I utilisent principalement

Adaptations sarcomères à l'entraînement

Entraînement force

Adaptations :

• +30-50% protéines contractiles (actine, myosine)
• Hypertrophie parallèle ++
• Sarcomères plus "denses"
• Muscle plus dur

Entraînement hypertrophie

Adaptations :

• +40-80% volume sarcomères
• Hypertrophie série + parallèle
• Augmentation sarcoplasme aussi

Entraînement endurance

Adaptations :

• Hypertrophie modérée sarcomères (+20-30%)
• Augmentation mitochondries ++
• Capillarisation ++
• Sarcoplasme augmenté

Étirement (amplitude complète)

Stimulus :

• Ajout sarcomères en série
• Adaptation longueur optimale
• Flexibilité améliorée

Résultat : Muscle plus long, plus fort sur amplitude complète.

Sarcomères et vieillissement

Sarcopénie

Perte musculaire âge :

• Perte sarcomères (série + parallèle)
• Fibres musculaires atrophient
• Force diminue

Type II plus affectées :

• Perte ~30-50% sarcomères Type II
• Perte ~10-20% sarcomères Type I

Prévention

Entraînement résistance :

• Maintient nombre sarcomères
• Stimule synthèse protéines contractiles
• Préserve force/autonomie

Possible à tout âge : Seniors 70+ peuvent gagner sarcomères avec entraînement.

Protéines régulatrices

Troponine et Tropomyosine

Rôle : "Gardiens" sites liaison actine

Au repos :

• Tropomyosine bloque sites liaison
• Myosine ne peut pas se lier

Avec calcium (Ca²⁺) :

• Calcium se lie troponine
• Tropomyosine se déplace
• Sites liaison exposés
• Contraction possible

Relaxation :

• Calcium pompé hors sarcomère
• Sites liaison rebloqués
• Muscle se relâche

Rôle de la titine

Titine = Plus grosse protéine humaine

• ~27,000-35,000 acides aminés
• S'étend ligne Z → ligne M

Fonctions :

1. Élasticité passive : Retour position repos
2. Stabilisation : Maintient myosine centrée
3. Signalisation : Détection étirement → Synthèse protéique

Entraînement : Étirement titine = Signal hypertrophie (ajout sarcomères série).

Questions fréquentes