1-addition vectorielle 2-La méthode graphique A+B = B+A (A+B)+C = A+(B+C) 3-La méthode analytique





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Propriété du muscle isolé


C'est le muscle isolé du reste de l'organisme. par le muscle, on entend les attaches tendineuses et le corps musculaire. Pour toutes les expérimentations, on va fixer les types de stimulations et aussi les conditions mécaniques (les charges…).

Le muscle est étudié dans deux situations :
Lorsqu'il est sectionné de l'organisme, il va présenter un raccourcissement qui va valoir de 10 à 20% de sa longueur initiale (il atteint alors une longueur Le = longueur d'équilibre).

Sur le muscle au repos le comportement observé sera obligatoirement un comportement passif.

Expérience :


Le myographe

Mesure de la longueur d'allongement

Poids

On place le muscle dans un myographe, qui, permet de fixer les conditions de stimulations et les conditions mécaniques. Cela permet aussi de mesurer mes variables mécaniques (longueur, vitesse de déformation du muscle…).


Le muscle est suspendu.

On mesure la tension du muscle en fonction de son allongement et sans stimulation électrique.

Résultats :


Longueur (%)

100

Tension (g)


12

10




14


Ce qui est intéressant, c'est la courbe rouge, car la bleue correspond au retour du muscle, une fois le poids enlevé. On commence à 10, car il n'y a pas de tension en deçà : cela correspond à la longueur initiale Lo, qui est la position de repos du muscle (lorsque les tendons sont reliés aux os). Entre Le et Lo, le muscle ne développe pas de tension : il a un comportement plastique, et se laisse déformé (ceci est lié à la viscosité des filaments).

Au-delà de Lo, on observe une augmentation progressive de la tension : c'est le comportement élastique. La raideur du muscle augmente avec la tension.

La et la.

La résistance est la contrainte maximale au point de rupture (là où l'os ou le muscle casse).

On a un phénomène d'hystérésis élastique : la tension induite à chaque longueur est plus grande dans l'allongement que dans le raccourcissement (c'est ce que l'on voit sur la courbe).

Le muscle oppose donc une certaine résistance à l'allongement qui augmente avec la longueur, cette résistance peut-être due aux tissus conjonctifs et/ou au tendon.

Sur un muscle au repos le comportement élastique est essentiellement lié à la trame conjonctive dont la raideur est moins importante qu'au tendon.

Au niveau du muscle au repos, on mesure la propriété élastique qui dépend des tissus conjonctifs et, selon Hill, de la CEP.

Le muscle en contraction a des propriétés élastiques et des propriétés mécaniques :

Poids

Stimulation du muscle

(force maximale isométrique)

Système de blocage

Pour l'élasticité, on fait l'expérience de détente élastique (quick release). On admet que la tension intramusculaire va être constante. Le muscle isolé est suspendu au myographe, et on ramène le muscle à sa longueur Lo.

On stimule le muscle à sa force maximale isométrique, et lorsque tout est prêt on enlève le système de blocage. Si la charge est inférieure à la force maximale du muscle, celui-ci va sec contracter et remonter. Le muscle se raccourcie rapidement au départ, puis plus lentement.

La première phase présente une pente raide (vitesse de raccourcissement  500mm/s). cela correspond au comportement des éléments et plus particulièrement de la CES (tendon).

Le deuxième phase présente une pente plus douce (vitesse de raccourcissement constante et plus faible, entre 25 et 250mm/s).

Plus la charge est faible et plus le raccourcissement est important.

Résultats pour une contraction concentrique : Cf. figure 10.

Résultats pour une contraction excentrique : Cf. figure 11.

En excentrique on a une charge supérieure à la force maximale de la contraction isométrique.

Les propriétés élastiques du muscle en contraction sont situées au niveau de la CES. La compliance du muscle dépend de certains facteurs : la température (quand la température augmente, la compliance augmente), la fatigue (la compliance augmente avec la fatigue), … Les fibres II sont plus compliantes que les fibres I.


  • Pour les propriétés mécaniques :

  • Expérimentation en isométrie

  • Expérimentation en isotonie (concentrique ou excentrique).
  1. Relation tension / longueur du muscle


En isométrie, avec un myographe, à chaque longueur du muscle est associée la valeur de la tension tétanique maximale. On va faire varier les longueurs du muscle et à chaque longueur de muscle on va essayer d'obtenir le tétanos parfait.







Résultats : courbe de la figure 12 (force / longueur).

On s'aperçoit qu'elle présente un maximum pour Lo (il peut aussi y avoir un maximum après 130%). La tension augmente avec la longueur. On a une tension nulle pour une longueur d'environ 70% de Lo. La courbe force / longueur est une relation composite qui exprime la somme du comportement mécanique de la CC et du comportement mécanique de la CEP.

  1. Relation entre la tension et la longueur, établie au niveau du sarcomère


Plus les filaments d'actine et de myosine se recouvrent, et plus la tension est importante, jusqu'à un certain point, à partir duquel elle diminue pour un rallongement ou un raccourcissement extrêmes, il n'y a pas de tension développée. Le sommet de la courbe correspond à un chevauchement maximal des filaments d'actine et de myosine, qui se traduit par la création maximale des ponts.

Cette composante contractile n'est pas un générateur de force parfait : cela dépend aussi de nombreux autres facteurs (vitesse de contraction, longueur du muscle…). L'allure des courbes varie selon les muscles, meurs caractéristiques contractiles, des caractéristiques de la CEP (importance des tissus conjonctifs de tel ou tel muscle).

Tension
100%

Sarcomère en m

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

  1. Relation entre la force et la vitesse


A chaque valeur de charge appliquée au muscle est associée la valeur de la vitesse maximale de raccourcissement ou d'allongement (quick release).

Lo

Poids

Système de blocage

Voir la courbe de la figure 13 (raccourcissement et rallongement). Plus on augmente la vitesse, plus la force diminue. A vitesse nulle (isométrie), on développe une force maximale. A charge nulle, on développe une vitesse maximale.

Pourquoi développe-t-on une force différente selon la vitesse ?


Hill propose une solution sous forme d'équations :

  • Il existerait au niveau des ponts actine – myosine une force visqueuse, qui absorberait une partie de la force développée par la composante contractile, en cas de développement : la CC continuerait de développer sa force maximale isométrique pendant le raccourcissement mais la force effectivement observée serait réduite du fait de l'existence de cette viscosité.

  • Le raccourcissement d'un muscle nécessite une dépense énergétique supplémentaire proportionnelle au degré de raccourcissement et au travail mécanique fourni. La mobilisation de cette énergie se fait à une vitesse qui est inversement proportionnelle à la charge. Ainsi, en concentrique, plus la charge est importante et moins la vitesse de mobilisation est grande.



  1. Relation entre la force et la vitesse au sein d'un même muscle et/ou d'un muscle à un autre


Au sein d'un même muscle, plus la température augmente, et plus la vitesse augmente (figure 14). Entre deux muscles, plus la courbe est "creuse", et plus le muscle est composé de fibres lentes. L'entraînement permet d'augmenter la vitesse d'un muscle (figure 15), celui-ci gagnant à la fois en force et en vitesse. Au contraire, lorsqu'un muscle est stimulé à des longueurs initiales différentes, le raccourcissement ou l'allongement provoquent une perte de vitesse et de force.

La force développée en excentrique sera toujours plus importante que la force développée en concentrique, quelque soit la vitesse d'allongement ou de raccourcissement.
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