Le système locomoteur HSE 1 physiologie. 2 Introduction L’appareil locomoteur Système osseux...

Le système locomoteur

HSE 1

physiologie

2

Introduction L’appareil locomoteur

• Système osseux

• Système musculaire

• Système nerveux

Mouvement des différentes parties du corps

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Sommaire

• Introduction• 1 - Le système osseux• 2 - Le système musculaire• 3 - Le système nerveux

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Fonctions du système osseux Soutien du corps

Squelette interne

Protecteur Cage thoracique (cœur-poumon) Boîte crânienne (cerveau) Colonne vertébrale (moelle épinière)

Mouvement Mise en mouvement par les muscles rattachés aux os par

l’intermédiaire des tendons

Homéostasie minérale Fixation du Ca et P minéralisation de l’os Relarguer si signal endocrinien, pour maintenir la concentration

dans les vx sanguins

Hématopoïèse (moelle rouge)

Stockage des lipides (moelle jaune)

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Structure des os

• Diaphyse = partie centrale (B)– Réunit les 2 épiphyses (A) recouvertes de cartilage

articulaire (C)

• Métaphyse = segment intermédaire (D)– Impliqué dans la croissance osseuse

• Endoste (G)– Paroi interne de l’os compact (cellules ostéogènes)

• Périoste (F)– Paroi externe de l’os compact non recouvert par le

cartilage (croissance, réparation, nutrition, attachement des tendons)

• Moelle rouge (E)

• Moelle jaune (H)

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Différents types d’os

– Os longs (fémur)

– Os courts (os du poignet)

– Os plats (crâne, sternum, côtes et omoplates

– Os sésamoïdes (la rotule)

Structure des os

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Comme tout tissu conjonctif contient :

– Une matrice extracellulaire abondante• 25% H2O• 25% de protéines (collagène)• 50% de sels minéraux (cristaux de phosphate de

calcium , Ca3(PO4)2, carbonate de calcium, CaCO3)

- 4 types cellulaires :• Cellules ostéogènes• Les ostéoblastes• Les ostéocystes• Les ostéoclastes

Histologie osseuse

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• Clavicule = dernier os à cesser de croître

• Croissance en longueur des os cesse à 15/16 ans pour les femmes et à 18/19 ans pour les hommes

• Ossification terminée à 25 ans

Croissance de l ’os

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Indispensables à la vie de l ’os

• Sels minérauxCa2+, H3PO4

2-, Mg2+ (si carence bloque les ostéoclastes), Mn2+

• Vitamines – Vit. D formé par l ’action des UV sur le

cholestérol de la peau• augmente la [Ca2+] dans le sang

– Vit. C indispensable à la synthèse du collagène

– Vit. A et B12 contrôle l ’activité des ostéoblastes et ostéoclastes

Remaniement de l’os et l’homéostasie calcique

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• Réparation d ’une fracture

– A : formation d ’un hématome (6 à 8 heures après la facture)

– B : formation d ’un cal fibro-cartilagineux (3 semaines)

– C : formation d ’un cal osseux(3 ou 4 mois)

– D : Remaniement

A

B

C

D

Vx sanguins

endommagésHématome

Nouveaux vx sanguins

Cal osseux

Fracture guérie

Fracture et réparation de l ’os

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Vertebres Os spongieux

ostéoporose

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Les affections périarticulaires et le travail

• Affections musculosquelettiques liées au travail – principale cause de maladie professionnelle

donnant lieu à une indemnisation (MPI)

– TMS = Troubles Musculo Squelettiques

– Forte progression

• affections de l ’appareil locomoteur– 0,3 à 0,5% des MPI en 1965– 24% des MPI en 1989– 56% des MPI en 1995

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Les affections périarticulaires et le travail

• Pathologies d’hypersollicitation ou des mouvements répétitifs– membres supérieurs les plus vulnérables

(muscles, tendons, ligaments, articulations)– facteurs favorisant l’apparition de ces troubles

• force exercée au cours du travail• répétition du même geste• posture contraignante du travail• absence de repos ou de temps de pause

– facteurs non liés au travail• activités sportives (raquette ou lancer)• distractions (couture, tricot et musique)• pathologies articulaires préexistantes(pb de

tendinites)

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Pression au niveau de L5/S1

Les affections périarticulaires et le travail

• Les lombalgies– selon les professions, les douleurs dorsales représentent

3,6% à 35% de l’absentéisme au travail– répercussion économique considérable– traitements souvent d’une efficacité incertaine– depuis 1999 l’indemnisation est possible pour les

lombalgies graves au titre des MPI

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Les affections périarticulaires et le travail

• Traumatismes liés au mouvement– luxation = déplacement des 2 extrémités osseuses

d ’une articulation entraînant une perte de contact des 2 surfaces articulaires (déboîtement avec ou sans rupture des ligaments)

– entorse = lésion des ligaments d ’une articulations sans déplacement des surfaces articulaires

– foulure = entorse ou élongation– fracture

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Les affections périarticulaires et le travail

• Rhumatismes et arthrites– rhumatisme = toute affection douloureuse de l ’appareil

locomoteur– arthrite = forme de rhumatisme avec inflammation des

articulations• polyarthrite rhumatoïde = maladie autoimmune

d’inflammation du tissu conjonctif• arthrose = maladie dégénérative provoquée par l ’usure et

le vieillissement des articulations (déformation possible des articulations)

• arthrite goutteuse ou goutte = surproduction et une mauvaise excrétion d ’acide urique

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Sommaire

• Introduction• 1 - Le système osseux• 2 - Le système musculaire• 3 - Le système nerveux

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• Tissu musculaire tous les tissus contractiles de l ’organisme • Système musculaire = musculature striée

squelettique• muscles en général attachés aux os en deux point

– point d ’attache d’un des tendons à l’os immobile = origine– point d ’attache de l’autre tendon à l’os mobile = insertion

• Partie charnue du muscle située entre les 2 tendons= ventre du muscle

Le système musculaire

ventre

origine

insertion

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3 sortes de tissus musculaires

-Le muscle strié cardiaque

-Les muscles lisses

-Les muscles squelettiques

Constitution et propriétés des fibres musculaires

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Squelettique

Cardiaque

Lisse

Où ? Recouvre le squelette osseux

Coeur Dans les parois des organes viscéraux (estomac, vessie) et les organes des voies respiratoires

Strié ? Oui Oui Non

Volontaire ou involontaire ?

Volontaire Involontaire Involontaire

Contraction …

Peut se contracter rapidement mais se fatiguent facilement

Se contracte à un rythme relativement constant

Contractions lentes et continues (se fatigue pas)

Types de muscles

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Diversité fonctionnelle des muscles squelettiques

4- Thermorégulation

2 - Maintien posturale

ou le changement de posture

1- Les mouvements / La locomotion

Marcher, sauter, courir…

3- Stabilisation des articulations

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Caractéristiques fonctionnelles du muscle

Des cellules:

• Excitables

• Contractiles

• Extensibles et élastiques

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Faisceau musculaire

Muscle

Structure et organisation du muscle squelettique

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tendon

os

vaisseau sanguin

faisceau

de fibres

enveloppe conjonctive

fibre Musculai

re

Deux fibres en vue longitudinale

Fibres en coupe transversale

d’après Benjamin Cummings (2001)

Structure et organisation du muscle squelettique

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L’anatomie du muscle:niveaux d’organisation

•Du muscle (organe)

•Au faisceau (groupe de cellules)

•À la fibre musculaire (cellule)

•À la myofibrille (organite)

•Au sarcomère (section d’organite)

•Au myofilament (molécule protéique)

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Le réticulum sarcoplasmique

• Réseau de tubules longitudinaux

• Parallèle aux myofibrilles

• S’accole aux tubules transverses

• Lieu de stockage du Ca2+

Reticulum sarcoplasmique

(contient des ions Ca++)

Anatomie microscopique

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• Chaque fibre musculaire (cellule) comporte un grand nombre de myofibrilles (organites).

• Élément contractile • 80 % du volume de

la fibre• Composées de

myofilaments

Les myofibrilles

Anatomie microscopique

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Myofibrille :• Strie A : filaments épais de myosine + des parties des filaments fins

d’actine • Strie I : uniquement des filaments fins d’actine• Strie H : uniquement des filaments épais de myosine• Strie M : molécules protéiques reliant les filaments épais adjacents• Strie Z : molécules protéiques reliant les filaments fins adjacents

Anatomie microscopique

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Bande IBande A

M

HZ

Z

Sarcomère = zone comprise entre 2 stries Z

d’après J. Auber

Myofibrilles au microscope électronique

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Quand le muscle se contracte :

- la longueur du sarcomère diminue

- la longueur de la bande claire (I) diminue

- la longueur de la bande sombre (A) ne change pas

muscle

au repos

muscle

contracté

sarcomere

La contraction musculaire

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muscle

au repos

muscle

contracté

Quand le muscle se contracte :

- la longueur des filaments fins (en bleu) ne change pas

- la longueur des filaments épais (en rouge) ne change pas

la contraction s’explique par un glissement des

filaments fins entre les filaments épais

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actine Myosine

Le mécanisme moléculaire contraction musculaire

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ATP

1) Hydrolyse de l’ATP

tête de myosine (haute

énergie)

2) formation d’un pont

actine-myosine

3) libération de l’ADP et du Pi : la

myosine se détend et revient

à son état de basse énergie,

causant le glissement du

filament d’actine

4) La liaison d’une nouvelle molécule d’ATP provoque la

séparation de l’actine et de la

myosine

Filament épais (myosine)

Filament fin (actine)

34www.sci.sdsu.edu/movies/ actin_myosin_gif.html

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Modalités de la contraction musculaire

La contraction musculaireLa contraction musculaire

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Sommaire

• Introduction• 1 - Le système osseux• 2 - Le système musculaire• 3 - Le système nerveux

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Notion d’Unité motrice (UM)

Les fibres musculaires son groupées en unité motrice

1 motoneurone innerve plusieurs FM

Le nombre de FM par UM

Loi du tout ou rien

Recrutement

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Unité motrice: un motoneurone + toutes les fibres musculaires qui lui sont reliées.

Le nombre de fibres musculaires par unité motrice varie de 4 à plusieurs centaines

Rq: Les muscles qui contrôle les mouvements “fins” (yeux, doigts) possèdent de petites unités motrices

Unité motrice

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2 type de fibres musculaires

Fibres blanchesou rapides

Pauvres en mitochondries

Fibres rougesou lentes

Riches en mitochondries

Métabolisme anaérobieContraction rapide

force

Métabolisme aérobieContraction lente

endurance

Composition déterminée génétiquement

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Situation de repos

Dégradation des glucides

Dégradation des lipides

Glucose

Acides gras libres

50%

50%

Stock d’ATP

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Au cours de l’exerciceProduction d’ATP : 3 systèmes de productionUtilisés en fonction de la durée de l’exercice

1- Système créatine phosphate (stock intracellulaire)

2- Système glycolytique (anaérobie)

3- Système oxydatif (aérobie)

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Exercice physique = stress

Besoins métaboliques (énergétiques) accrusAugmentation de la consommation d’O2

Ajustements et régulation

du système respiratoire

du système cardiovasculaire

du système endocrinien

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Variations musculaires des taux d’ATP et de Créatinine Phosphate lors des premières secondes d’un sprint

Compensation de l’utilisation de l’ATP intracellulaire par l’oxydation de la Cr-P

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•Lors d'un effort prolongé (exemple du coureur de fond départ arrêté), le muscle squelettique fait tout d'abord appel à l'ATP présent dans le sarcoplasme, qu'il hydrolyse très vite (quelques secondes). •Cet ATP est aussitôt régénéré par la CPK qui utilise les réserves de créatine-phosphate en quelques minutes. •Pendant ce temps le muscle produit de l'AMPc (grâce au signal neuro-endocrinien) qui déclenche la glycogénolyse. Le glucose 6-phosphate formé est immédiatement oxydé en lactate par la glycolyse anaérobie. •L'accélération du coeur (effet inotrope de l'adrénaline) permet rapidement un apport régulier et suffisant d'Oxygène pour que la glycolyse se déroule en aérobiose, ce qui augmente le rendement d'utilisation du glucose 6-phosphate et du glucose plasmatique provenant de la glycogénolyse du foie. •Enfin, l'Oxygène étant apporté en quantité suffisante, l'adrénaline active la lipolyse du tissu adipeux et fournit des acides gras aux muscles qui atteignent le meilleur rendement possible grâce à la lipolyse.

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Source d'énergie

Substrat Quantité de

phosphates par Kg

de muscle

Durée de sollicitatio

n maximum

Rendement énergétique max µmol/g

x s.

Anaérobie alactique

ATP env 6 mmol 2 - 3 s  

  CP env 20-25 mmol

5 - 7 s  

  Phosphate total

env 30 mmol

7 - 10 s 1.6 - 3.0

Anaérobie lactique

Glycogène env 270 mmol

45 - 90 s 1.0

Aérobie Glycogène env 3000 mmol

45 - 90 mn 0.50

  Triglycérides

env 50000 mmol

plusieurs heures

0.24