11.1 : Interactions entre les muscles squelettiques, leur disposition des fascicules et leurs systèmes de leviers
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Objectifs d'apprentissage
- Comparer et contraster les muscles agonistes et antagonistes
- Décrire la disposition des fascicules dans un muscle squelettique
- Expliquer les principaux événements de la contraction d'un muscle squelettique dans un muscle pour générer de la force
Pour déplacer le squelette, la tension créée par la contraction des fibres de la plupart des muscles squelettiques est transférée aux tendons. Les tendons sont de solides bandes de tissu conjonctif dense et régulier qui relient les muscles aux os. La connexion osseuse est la raison pour laquelle ce tissu musculaire est appelé muscle squelettique.
Interactions des muscles squelettiques dans le corps
Pour tirer sur un os, c'est-à-dire pour modifier l'angle de son articulation synoviale, qui déplace essentiellement le squelette, un muscle squelettique doit également être attaché à une partie fixe du squelette. L'extrémité mobile du muscle qui se fixe à l'os à tirer est appelée insertion du muscle, et l'extrémité du muscle attachée à un os fixe (stabilisé) est appelée origine. Lors de la flexion de l'avant-bras, c'est-à-dire de la flexion du coude, le brachioradialis aide le brachial.
Bien qu'un certain nombre de muscles puissent être impliqués dans une action, le muscle principal impliqué est appelé le principal moteur, ou agoniste. Pour soulever une coupe, un muscle appelé biceps brachial est en fait le principal moteur ; cependant, comme il peut être assisté par le brachial, le brachial est appelé synergiste dans cette action (Figure\(\PageIndex{1}\)). Un synergiste peut également être un fixateur qui stabilise l'os qui sert de fixation à l'origine du moteur principal.
Un muscle dont l'action est opposée à celle du moteur principal est appelé antagoniste. Les antagonistes jouent deux rôles importants dans la fonction musculaire : (1) ils maintiennent la position du corps ou des membres, par exemple en tenant le bras ouvert ou debout ; et (2) ils contrôlent les mouvements rapides, comme dans le shadow boxing, sans frapper un coup de poing ou sans avoir la capacité de contrôler le mouvement d'un membre.
Par exemple, pour étendre le genou, un groupe de quatre muscles appelés quadriceps fémoris situés dans le compartiment antérieur de la cuisse sont activés (et seraient appelés agonistes de l'extension du genou). Cependant, pour fléchir l'articulation du genou, un ensemble de muscles opposés ou antagonistes, appelés ischio-jambiers, est activé.
Comme vous pouvez le constater, ces conditions seraient également inversées pour l'action adverse. Si vous considérez que la première action est la flexion du genou, les ischio-jambiers seraient appelés agonistes et les quadriceps fémoraux seraient ensuite appelés antagonistes. Voir le tableau\(\PageIndex{1}\) pour une liste de certains agonistes et antagonistes.
Tableau\(\PageIndex{1}\)
| Paires de muscles squelettiques agonistes et antagonistes | ||
|---|---|---|
| Agoniste | Antagoniste | Mouvement |
| Biceps brachii : dans le compartiment antérieur du bras | Triceps brachial : dans le compartiment postérieur du bras | Le biceps brachial fléchit l'avant-bras, tandis que le triceps brachial l'étend. |
| Ischio-jambiers : groupe de trois muscles situés dans le compartiment postérieur de la cuisse | Quadriceps fémoris : groupe de quatre muscles situés dans le compartiment antérieur de la cuisse | Les ischio-jambiers fléchissent la jambe, tandis que le quadriceps fémoral l'étend. |
| Flexor digitorum superficialis et flexor digitorum profundus : dans le compartiment antérieur de l'avant-bras | Extensor digitorum : dans le compartiment postérieur de l'avant-bras | Le flexor digitorum superficialis et le flexor digitorum profundus fléchissent les doigts et la main au niveau du poignet, tandis que l'extensor digitorum étend les doigts et la main au niveau du poignet. |
Il existe également des muscles squelettiques qui ne tirent pas contre le squelette pour les mouvements. Par exemple, il y a les muscles qui produisent des expressions faciales. Les insertions et les origines des muscles faciaux se trouvent dans la peau, de sorte que certains muscles se contractent pour former un sourire ou un froncement de sourcils, former des sons ou des mots et lever les sourcils. Il existe également des muscles squelettiques dans la langue et des sphincters urinaires et anaux externes qui permettent la régulation volontaire de la miction et de la défécation, respectivement. De plus, le diaphragme se contracte et se détend pour modifier le volume des cavités pleurales, mais il ne déplace pas le squelette pour ce faire.
CONNEXIONS QUOTIDIENNES
Exercice et étirements
Lorsque vous faites de l'exercice, il est important de commencer par réchauffer les muscles. Les étirements sollicitent les fibres musculaires et entraînent également une augmentation du flux sanguin vers les muscles sollicités. Sans un échauffement approprié, il est possible que vous endommagiez certaines fibres musculaires ou que vous étiriez un tendon. Une traction du tendon, quel que soit son emplacement, entraîne de la douleur, de l'enflure et une diminution de la fonction ; si elle est modérée ou grave, la blessure peut vous immobiliser pendant une période prolongée.
Rappelez-vous la discussion sur les muscles qui croisent les articulations pour créer du mouvement. La plupart des articulations que vous utilisez pendant l'exercice sont des articulations synoviales, qui contiennent du liquide synovial dans l'espace articulaire entre deux os. L'exercice et les étirements peuvent également avoir un effet bénéfique sur les articulations synoviales. Le liquide synovial est un film mince mais visqueux ayant la consistance de blancs d'œufs. Lorsque vous vous levez et que vous commencez à bouger pour la première fois, vos articulations sont raides pour plusieurs raisons. Après un étirement et un échauffement appropriés, le liquide synovial peut devenir moins visqueux, ce qui améliore le fonctionnement des articulations.
Modèles d'organisation des fascicules
Le muscle squelettique est enfermé dans un échafaudage de tissu conjonctif à trois niveaux. Chaque fibre musculaire (cellule) est recouverte d'endomysium et l'ensemble du muscle est recouvert d'épimysium. Lorsqu'un groupe de fibres musculaires est « regroupé » en une unité au sein du muscle entier par une couche supplémentaire de tissu conjonctif appelée périmysium, ce groupe de fibres musculaires est appelé fascicule. La disposition des fascicules par périmysie est corrélée à la force générée par un muscle ; elle affecte également l'amplitude des mouvements du muscle. Sur la base des modèles de disposition des fascicules, les muscles squelettiques peuvent être classés de plusieurs manières. Les dispositions relatives aux fascicules les plus courantes sont présentées ci-après.
Les muscles parallèles ont des fascicules disposés dans la même direction que l'axe longitudinal du muscle (Figure\(\PageIndex{2}\)). La majorité des muscles squelettiques du corps ont ce type d'organisation. Certains muscles parallèles sont des feuilles plates qui se dilatent aux extrémités pour former de larges attaches. Les autres muscles parallèles sont ronds et comportent des tendons à une extrémité ou aux deux extrémités. Les muscles qui semblent dodus ont une grande masse de tissu située au milieu du muscle, entre l'insertion et l'origine, connue sous le nom de corps central. Un nom plus courant pour ce muscle est ventre. Lorsqu'un muscle se contracte, les fibres contractiles le raccourcissent pour former un renflement encore plus important. Par exemple, étendez puis fléchissez le muscle biceps brachial ; la grande partie centrale est le ventre (Figure\(\PageIndex{3}\)). Lorsqu'un muscle parallèle possède un gros ventre central en forme de fuseau, c'est-à-dire qu'il se rétrécit au fur et à mesure qu'il s'étend jusqu'à son origine et à son insertion, il est parfois appelé fusiforme.
Les muscles circulaires sont également appelés sphincters (voir Figure\(\PageIndex{2}\)). Lorsqu'ils se relâchent, les faisceaux de fibres musculaires disposés de manière concentrique des sphincters augmentent la taille de l'ouverture, et lorsqu'ils se contractent, la taille de l'ouverture diminue jusqu'au point de fermeture. Le muscle orbiculaire oris est un muscle circulaire qui fait le tour de la bouche. Lorsqu'elle se contracte, l'ouverture buccale devient plus petite, comme lorsque l'on plisse les lèvres pour siffler. Un autre exemple est l'orbicularis oculi, dont l'un entoure chaque œil. Prenons, par exemple, les noms des deux muscles orbiculaires (orbicularis oris et oribicularis oculi), où une partie du prénom des deux muscles est identique. La première partie d'orbicularis, orb (orb = « circulaire »), fait référence à une structure ronde ou circulaire ; elle peut également faire penser à une orbite, telle que la trajectoire de la lune autour de la Terre. Le mot oris (oris = « oral ») fait référence à la cavité buccale ou à la bouche. Le mot oculi (oculaire = « œil ») fait référence à l'œil.
Il existe d'autres muscles du corps nommés selon leur forme ou leur emplacement. Le deltoïde est un gros muscle de forme triangulaire qui recouvre l'épaule. Il est ainsi nommé parce que la lettre grecque delta ressemble à un triangle. Le droit abdominal (rector = « droit ») est le muscle droit de la paroi antérieure de l'abdomen, tandis que le droit fémoral est le muscle droit du compartiment antérieur de la cuisse.
Lorsqu'un muscle présente une expansion étendue sur une zone importante, mais que les fascicules atteignent ensuite un point d'attache unique et commun, le muscle est appelé convergent. Le point d'attache d'un muscle convergent peut être un tendon, une aponévrose (tendon plat et large) ou un raphé (tendon très fin). Le gros muscle de la poitrine, le grand pectoral, est un exemple de muscle convergent car il converge vers le gros tubercule de l'humérus via un tendon. Le muscle temporalis du crâne en est un autre.
Les muscles pennés (penne = « plumes ») se fondent dans un tendon qui traverse la région centrale du muscle sur toute sa longueur, un peu comme le duvet d'une plume dont le muscle est disposé de la même manière que les plumes. Grâce à cette conception, les fibres musculaires d'un muscle penné ne peuvent tirer que d'un angle et, par conséquent, les muscles pennés qui se contractent ne déplacent pas leurs tendons très loin. Cependant, comme un muscle penné peut généralement contenir plus de fibres musculaires, il peut produire relativement plus de tension pour sa taille. Il existe trois sous-types de muscles pennés.
Dans un muscle unipenné, les fascicules sont situés d'un côté du tendon. L'extenseur digitorum de l'avant-bras est un exemple de muscle unipenné. Un muscle bipenné possède des fascicules des deux côtés du tendon. Dans certains muscles pennés, les fibres musculaires s'enroulent autour du tendon, formant parfois des fascicules individuels au cours du processus. Cet arrangement est appelé multipennat. Un exemple courant est le muscle deltoïde de l'épaule, qui recouvre l'épaule mais possède un seul tendon qui s'insère sur la tubérosité deltoïde de l'humérus.
À cause des fascicules, une partie d'un muscle multipenné, comme le deltoïde, peut être stimulée par le système nerveux pour modifier la direction de la traction. Par exemple, lorsque le muscle deltoïde se contracte, le bras s'enlève (s'éloigne de la ligne médiane dans le plan sagittal), mais lorsque seul le fascicule antérieur est stimulé, le bras s'abduit et fléchit (se déplace vers l'avant au niveau de l'articulation de l'épaule).
Le système de levier des interactions entre les muscles et les os
Les muscles squelettiques ne fonctionnent pas seuls. Les muscles sont disposés par paires en fonction de leurs fonctions. Pour les muscles attachés aux os du squelette, la connexion détermine la force, la vitesse et l'amplitude des mouvements. Ces caractéristiques dépendent les unes des autres et peuvent expliquer l'organisation générale des systèmes musculaire et squelettique.
Le squelette et les muscles agissent ensemble pour faire bouger le corps. Avez-vous déjà utilisé le dos d'un marteau pour retirer un clou du bois ? Le manche agit comme un levier et la tête du marteau fait office de point d'appui, le point fixe auquel la force est appliquée lorsque vous tirez vers l'arrière ou que vous appuyez sur le manche. L'effort appliqué à ce système consiste à tirer ou à pousser sur la poignée pour retirer le clou, qui est la charge, ou la « résistance » au mouvement de la poignée dans le système. Notre système musculo-squelettique fonctionne de la même manière, les os étant des leviers raides et les terminaisons articulaires des os, enveloppées dans des articulations synoviales, servant de points d'appui. La charge peut être un objet soulevé ou toute résistance à un mouvement (votre tête est une charge lorsque vous la soulevez), et l'effort, ou la force appliquée, provient de la contraction du muscle squelettique.
Révision du chapitre
Les muscles squelettiques ont chacun une origine et une insertion. L'extrémité du muscle qui se fixe à l'os à tirer est appelée insertion du muscle et l'extrémité du muscle attachée à un os fixe ou stabilisé est appelée origine. Le muscle principalement responsable d'un mouvement est appelé le moteur principal, et les muscles qui contribuent à cette action sont appelés synergistes. Un synergiste qui rend le site d'insertion plus stable est appelé fixateur. Pendant ce temps, un muscle dont l'action est opposée à celle du moteur principal est appelé antagoniste. Plusieurs facteurs contribuent à la force générée par un muscle squelettique. L'une est la disposition des fascicules dans le muscle squelettique. Les fascicules peuvent être parallèles, circulaires, convergents, pennés, fusiformes ou triangulaires. Chaque arrangement possède sa propre amplitude de mouvement et sa propre capacité à travailler.
Questions de révision
Q. Lequel des éléments suivants est propre aux muscles de l'expression faciale ?
R. Ils proviennent tous de la musculature du cuir chevelu.
B. Ils s'insèrent sur le cartilage situé autour du visage.
C. Ils s'insèrent uniquement sur les os du visage.
D. Ils s'insèrent dans la peau.
Réponse ; D
Q. Lequel des éléments suivants aide un agoniste à agir ?
A. un synergiste
B. un fixateur
C. une insertion
D. un antagoniste
Réponse : A
Q. Laquelle des affirmations suivantes est correcte concernant ce qui se passe pendant la flexion ?
R. L'angle entre les os est augmenté.
B. L'angle entre les os est diminué.
C. L'os s'éloigne du corps.
D. L'os se déplace vers le centre du corps.
Réponse : B
Q. Lequel est le moins déplacé lors de la contraction musculaire ?
A. L'origine
B. l'insertion
C. les ligaments
D. les articulations
Réponse : A
Q. Quel muscle possède un motif convergent de fascicules ?
A. biceps brachial
B. gluteus maximus
C. pectoralis major
D. rectus femoris
Réponse : C
Q. Un muscle dont les fascicules s'étendent le long de l'axe longitudinal du muscle possède laquelle des agencements fasciculaires suivants ?
A. circulaire
B. pennate
C. parallèle
D. droit
Réponse : C
Q. Quelle disposition décrit le mieux un muscle bipenné ?
R. Les fibres musculaires s'alimentent des deux côtés selon un angle par rapport à un long tendon.
B. Les fibres musculaires pénètrent dans toutes les directions selon un angle par rapport à un long tendon.
C. Les fibres musculaires s'alimentent d'un côté en formant un angle par rapport à un long tendon.
D. Les fibres musculaires d'un côté du tendon y pénètrent selon un certain angle et les fibres musculaires de l'autre côté du tendon y pénètrent sous l'angle opposé.
Réponse : A
Questions sur la pensée critique
Q. Quel est l'effet de la disposition des fascicules sur l'action d'un muscle ?
R. La disposition des fascicules détermine le type de mouvement qu'un muscle peut effectuer. Par exemple, les muscles circulaires agissent comme des sphincters, fermant les orifices.
Q. Les mouvements du corps se produisent au niveau des articulations. Décrivez comment les muscles sont disposés autour des articulations du corps.
R. Les muscles travaillent par paires pour faciliter le mouvement des os autour des articulations. Les agonistes sont les principaux moteurs tandis que les antagonistes s'opposent ou résistent aux mouvements des agonistes. Les synergistes aident les agonistes et les fixateurs stabilisent l'origine du muscle.
Q. Expliquez comment un synergiste aide un agoniste en agissant comme fixateur.
R. Les agonistes sont les principaux moteurs tandis que les antagonistes s'opposent ou résistent aux mouvements des agonistes. Les synergistes aident les agonistes et les fixateurs stabilisent l'origine du muscle.
Lexique
- enlever
- s'éloigner de la ligne médiane dans le plan sagittal
- agoniste
- (également, muscle moteur) dont la contraction est responsable de la production d'un mouvement particulier
- antagoniste
- muscle qui s'oppose à l'action d'un agoniste
- ventre
- corps central volumineux d'un muscle
- bipenné
- muscle penné dont les fascicules sont situés des deux côtés du tendon
- circulaire
- des fascicules (également des sphincters) disposés de manière concentrique autour d'une ouverture
- convergent
- des fascicules qui s'étendent sur une vaste zone et convergent vers un point d'attache commun
- fascicule
- fibres musculaires regroupées par le périmysium dans une unité
- fixateur
- synergiste qui aide un agoniste en empêchant ou en réduisant le mouvement au niveau d'une autre articulation, stabilisant ainsi l'origine de l'agoniste
- flexion
- mouvement qui diminue l'angle d'une articulation
- fusiforme
- muscle dont les fascicules sont fusiformes pour créer de gros ventres
- insertion
- extrémité d'un muscle squelettique attaché à la structure (généralement un os) qui est déplacée lorsque le muscle se contracte
- multipennat
- muscle penné dans lequel se ramifie un tendon
- origine
- extrémité d'un muscle squelettique attachée à une autre structure (généralement un os) dans une position fixe
- parallèle
- des fascicules qui s'étendent dans la même direction que l'axe longitudinal du muscle
- pennate
- fascicules disposés différemment en fonction de leurs angles par rapport au tendon
- moteur principal
- muscle principal (également agoniste) impliqué dans une action
- synergiste
- muscle dont la contraction aide l'acteur principal dans une action
- unipenné
- muscle penné dont les fascicules sont situés sur un côté du tendon