Anatomie et physiologie I

Deux critères à prendre en compte pour classer les types de fibres musculaires sont la vitesse de contraction de certaines fibres par rapport aux autres, et la façon dont les fibres produisent de l’ATP. En utilisant ces critères, il existe trois principaux types de fibres musculaires squelettiques. Les fibres à oxydation lente (SO) se contractent relativement lentement et utilisent la respiration aérobie (oxygène et glucose) pour produire de l’ATP. Les fibres oxydatives rapides (FO) ont des contractions rapides et utilisent principalement la respiration aérobie, mais comme elles peuvent passer à la respiration anaérobie (glycolyse), elles peuvent se fatiguer plus rapidement que les fibres SO. Enfin, les fibres glycolytiques rapides (FG) ont des contractions rapides et utilisent principalement la glycolyse anaérobie. Les fibres FG se fatiguent plus rapidement que les autres. La plupart des muscles squelettiques d’un humain contiennent ces trois types, bien que dans des proportions variables.

La vitesse de contraction dépend de la vitesse à laquelle l’ATPase de la myosine hydrolyse l’ATP pour produire l’action des ponts croisés. Les fibres rapides hydrolysent l’ATP environ deux fois plus vite que les fibres lentes, ce qui entraîne un cycle de ponts croisés beaucoup plus rapide (qui tire les filaments fins vers le centre des sarcomères à une vitesse plus rapide). La voie métabolique primaire utilisée par une fibre musculaire détermine si la fibre est classée comme oxydative ou glycolytique. Si une fibre produit principalement de l’ATP par des voies aérobies, elle est oxydative. Une plus grande quantité d’ATP peut être produite au cours de chaque cycle métabolique, ce qui rend la fibre plus résistante à la fatigue. Les fibres glycolytiques créent principalement de l’ATP par la glycolyse anaérobie, qui produit moins d’ATP par cycle. Par conséquent, les fibres glycolytiques se fatiguent plus rapidement.

Les fibres oxydatives contiennent beaucoup plus de mitochondries que les fibres glycolytiques, car le métabolisme aérobie, qui utilise l’oxygène (O2) dans la voie métabolique, se produit dans les mitochondries. Les fibres SO possèdent un grand nombre de mitochondries et sont capables de se contracter plus longtemps en raison de la grande quantité d’ATP qu’elles peuvent produire, mais elles ont un diamètre relativement petit et ne produisent pas une grande tension. Les fibres SO sont largement pourvues de capillaires sanguins permettant de fournir de l’O2 à partir des globules rouges présents dans la circulation sanguine. Les fibres SO possèdent également de la myoglobine, une molécule porteuse d’O2 similaire à l’hémoglobine porteuse d’O2 des globules rouges. La myoglobine stocke une partie de l’O2 nécessaire dans les fibres elles-mêmes (et donne aux fibres SO leur couleur rouge). Toutes ces caractéristiques permettent aux fibres SO de produire de grandes quantités d’ATP, ce qui peut soutenir l’activité musculaire sans fatigue pendant de longues périodes.

Le fait que les fibres SO puissent fonctionner pendant de longues périodes sans fatigue les rend utiles pour maintenir la posture, produire des contractions isométriques, stabiliser les os et les articulations, et faire de petits mouvements qui se produisent souvent mais ne nécessitent pas de grandes quantités d’énergie. Elles ne produisent pas de tension élevée, et ne sont donc pas utilisées pour des mouvements puissants et rapides qui nécessitent de grandes quantités d’énergie et un cycle rapide des ponts croisés.

Les fibres FOP sont parfois appelées fibres intermédiaires car elles possèdent des caractéristiques intermédiaires entre les fibres rapides et les fibres lentes. Elles produisent de l’ATP relativement rapidement, plus rapidement que les fibres SO, et peuvent donc produire des quantités de tension relativement élevées. Elles sont oxydatives car elles produisent de l’ATP de manière aérobie, possèdent de grandes quantités de mitochondries et ne se fatiguent pas rapidement. Cependant, les fibres FO ne possèdent pas de myoglobine significative, ce qui leur donne une couleur plus claire que les fibres rouges SO. Les fibres FO sont principalement utilisées pour des mouvements, comme la marche, qui nécessitent plus d’énergie que le contrôle postural mais moins d’énergie qu’un mouvement explosif, comme le sprint. Les fibres FO sont utiles pour ce type de mouvement car elles produisent plus de tension que les fibres SO mais elles sont plus résistantes à la fatigue que les fibres FG.

Les fibres FG utilisent principalement la glycolyse anaérobie comme source d’ATP. Elles ont un grand diamètre et possèdent de grandes quantités de glycogène, qui est utilisé dans la glycolyse pour générer rapidement de l’ATP afin de produire des niveaux de tension élevés. Comme elles n’utilisent pas principalement le métabolisme aérobie, elles ne possèdent pas un nombre important de mitochondries ni de quantités significatives de myoglobine et ont donc une couleur blanche. Les fibres FG sont utilisées pour produire des contractions rapides et énergiques afin de réaliser des mouvements rapides et puissants. Ces fibres se fatiguent rapidement, ce qui leur permet de n’être utilisées que pendant de courtes périodes. La plupart des muscles possèdent un mélange de chaque type de fibre. Le type de fibre prédominant dans un muscle est déterminé par la fonction primaire du muscle.