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GTS812 Cours 2 Articulations. Cartilage. Tendons et ligaments. Histopathologie musculaire. Structure et composition du muscle. Contraction musculaire.

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1 GTS812 Cours 2 Articulations. Cartilage. Tendons et ligaments. Histopathologie musculaire. Structure et composition du muscle. Contraction musculaire.

2 Articulations Définition: une articulation est lorgane dunion de deux ou plusieurs pièces osseuses Sutures (fibrous joint) Symphyses (articulation cartilagineuse, cartilaginous joint) Articulations à synoviales (synovial/diarthrodial joint) STAPS, 2002

3 Cartilage articulaire (hyaline articular cartilage) Tissu très différentié Avascularisé – physiologiquement isolé Cellules: chondrocytes Composé de fibres collagène et de la substance fondamentale 2 Fonctions: (1) distribuer la charge sur une grande surface (2) permettre le mouvement relatif avec une friction et une usure minimale

4 Cartilage articulaire Composition et structure Chondrocytes (10% du volume tissulaire) Collagène (15-22%) Protéoglycanes (4-7%) Eau, sels, protéines, lipides (60-85%) Nordin & Frankel, 2001

5 Cartilage articulaire Collagène Unité de base: tropocollagène Nordin & Frankel, 2001

6 Cartilage articulaire Collagène Nordin & Frankel, 2001

7 Cartilage articulaire Collagène Distribution non homogène Nordin & Frankel, 2001 Atlas de l'arthrose, J.P. Pujol, 1995

8 Cartilage articulaire Collagène Type II: structure de base des fibrilles Type XI: à lintérieur des fibrilles lié de façon covalente au collagène de type II Type IX: extérieur des fibrilles Type VI: à la surface et dans lespace péricellulaire Type X: tapis autour des chondrocytes

9 Cartilage articulaire Propriétés mécaniques du collagène Résistance élevée en tension Résistance faible en compression Anisotropique Arrangements variés des fibres de collagène Variation de densité des liaisons doubles Variation des interactions entre PG et collagène

10 Cartilage articulaire Les chondrocytes:

11 Cartilage articulaire Les protéoglycanes Nordin & Frankel, 2001

12 Cartilage articulaire Eau Concentré au niveau de la surface articulaire Na +, K +, Ca 2+ Circulation des gazes, éléments nutritifs et déchets entre chondrocytes et fluide synovial 70% de déplacement deau sous charge: contrôle le comportement mécanique + lubrification

13 Cartilage articulaire Interactions structurelles et physiques entre les composantes Forces répulsives: pressions de gonflement Chargement: augmentation des forces répulsives Nordin & Frankel, 2001

14 Cartilage articulaire Interactions Force compressive Déformation des molécules PG Pression interne excède la pression de gonflement Liquide sort Augmentation de la concentration en PG Augmentation de la pression de gonflement Équilibre avec la force externe

15 Cartilage articulaire Interactions La résistance à la compression du cartilage provient de deux sources 1. La pression osmotique de gonflement associés aux groupes ioniques fixés au GAG 2. La résistance à la compression du tissu collagénique en lui même

16 Cartilage articulaire Comportement mécanique Viscoélasticité Fluage Relaxation de la contrainte total = solide + fluide Nordin & Frankel, 2001

17 Cartilage articulaire Lubrification mixte Lubrification limite hors charges: glycoprotéine Weeping lubrification ou boosted lubrification en charge Nordin & Frankel, 2001

18 Cartilage articulaire Hypothèses sur la biomécanique de la dégénérescence du cartilage lamplitude des contrainte imposées le nombre de pics de contraintes les changements dans la structure moléculaire et microscopique de la matrice de collagène et des changements dans les propriétés mécaniques du tissu.

19 Cartilage articulaire Cartilage normal Perte de PG Dommage au collagène Progression de larthrose densité de charges fixes pression traînée de friction perméabilité hydraulique Agit pour diminuer les propriétés de support de charge du cartilage déformation Exudation de fluide Arthrose Cartilage Déformation de la matrice plus importante Échanges de fluides plus importants

20 Cartilage articulaire - résumé Fonction du cartilage: augmentation de la distribution des charges (diminuant ainsi les contraintes) et fournir une surface de support lisse et résistante à lusure Matériau multiphasique ou triphasique? Résistance à la friction au flux de fluide interstitiel et propriétés intrinsèques de la matrice solide Dommages causés au cartilage: altération des propriétés mécaniques

21 Cartilage articulaire - résumé Nordin & Frankel, 2001

22 Tendons et ligaments Composition et structure ComposanteLigamentTendon Matériau cellulaire: fibroblaste20% Matrice extracellulaire80% Eau60-80% Solides20-40% Collagène70-80%Légèrement plus élevé Type 190%95-99% Type 210%1-5% Substance fondamentale20-30%Légèrement moins

23 Tendons et ligaments Collagène Nordin & Frankel, 2001

24 Tendons et ligaments Élastine Substance fondamentale: PG Consistance de gel Ciment Résistance mécanique des tendons (?) et ligaments

25 Tendons et ligaments Structure externe Nordin & Frankel, 2001

26 Tendons et ligaments Insertion à los Zone 1: fin du tendon Zone 2: mélange collagène et cartilage fibreux Zone 3: cartilage fibreux minéralisé Zone 4: fusion avec os cortical Nordin & Frankel, 2001

27 Tendons et ligaments Propriétés biomécaniques Nordin & Frankel, 2001

28 Tendons et ligaments Propriétés mécaniques Nordin & Frankel, 2001

29 Tendons et ligaments Propriétés viscoélastiques Nordin & Frankel, 2001

30 Tendons et ligaments Rupture ligamentaire et mécanismes de blessures Nordin & Frankel, 2001

31 Tendons et ligaments - résumé Collagène confère la résistance mécanique aux tendons et ligaments Arrangement parallèle dans les tendons et plus variable dans les ligaments Insertion: changement graduel Courbe contrainte-déformation Tendon: ¼ de leur limite à la rupture lors des activités de la vie quotidienne Mécanisme de rupture du tendon: influencé par la section et la force du muscle Comportement visco-élastique

32 Tendons et ligaments - résumé Nordin & Frankel, 2001

33 Tendons et ligaments - résumé Nordin & Frankel, 2001

34 Tendons et ligaments - résumé Nordin & Frankel, 2001

35 Tendons et ligaments - résumé Nordin & Frankel, 2001

36 Tendons et ligaments - résumé Nordin & Frankel, 2001

37 Hystophysiologie musculaire

38 Introduction Trois types de muscles: Muscle cardiaque Muscle lisse Muscle strié + de 430 muscles, dont 80 qui produisent les mouvements vigoureux Rôles du muscle Travail statique et dynamique

39 La cellule - généralités STAPS, 2002

40 La cellule: généralités Membrane plasmique Deux couches lipidiques Éléments hydrophobes se font face dans la bicouche lipidique Protège du milieu extérieur Permet les échanges entre la cellule et le milieu extérieur Diffusion passive Transport actif Endocytose - exocytose

41 La cellule: généralités Cytoplasme Hyaloplasme Réticulum endoplasmique Appareil de Golgi Mitochondries Ribosomes Lysosomes Centrioles Vacuoles Squelette cellulaire

42 La cellule: généralités Le noyau Enveloppe nucléaire Chromatine Nucléole

43 Structure et composition du muscle STAPS, 2002

44 Structure et composition du muscle Fibre musculaire: unité fonctionnelle du muscle Plusieurs noyaux Membrane plasmique: sarcolemme Système T Jonction neuromusculaire Cytoplasme = sarcoplasme Faisceaux de fibrilles (myofibrilles) (bandes A, I, H et strie Z) = sarcomère Hyaloplasme (particules de glycogène et mitochondries) Réticulum endoplasmique: « citernes »

45 Structure et composition du muscle STAPS, 2002

46 Contraction musculaire Bases moléculaires pour la contraction musculaire Les bandes claires, I se raccourcissent Les bandes H disparaissent Les bandes sombres, A, gardent la même longueur Les myofilaments dactine et de myosine ne changent pas de longueur

47 Contraction musculaire La jonction neuro- musculaire Nordin et Frankel, 2001

48 Contraction musculaire 1. Potentiel daction 2. Relargage dacetylcholine vers JNM 3. Liaison acétycholine + Récepteurs 4. Augmentation de la perméabilité de la JNM au ions sodium + potassium: potentiel de plaque 5. PP dépolarise la membrane (sarcolemme): PAM 6. Acétylcholine se transforme en acétylcholinesterase 7. PAM dépolarise les tubules transverse 8. Relargeage de CA++ 9. Liaison Ca++ avec troponine (qui bloquait liaison actine+myosine) 10. A + M-ATP = A-M-ATP 11. A-M-ATP = A-M + ADP + P 12. Glissement relatif des filaments 13. A-M + ATP = A + M-ATP

49 Contraction musculaire Fibres de type I Fibres de type II Sommation spatiale Sommation temporelle Propriétés visco-élastiques des éléments Muscle prêt pour la contraction Retour à létat initial Prévient une élongation trop importante Absorption et dissipation dénergie

50 Contraction musculaire Sommation et tétanisation Secousse musculaire élémentaire Temps de latence, temps de contraction, temps de relaxation Nordin et Frankel, 2001

51 Contraction musculaire tétanos Nordin et Frankel, 2001

52 Contraction musculaire Types de contraction musculaires Travail dynamique Contraction musculaire concentrique Contraction musculaire eccentrique Contraction isocinétique Contraction isoinertielle Contraction isotonique Travail statique Contraction isométrique

53 Contraction musculaire Relation tension-longueur - fibre Nordin et Frankel, 2001

54 Contraction musculaire Relation tension longueur - muscle Nordin et Frankel, 2001

55 Contraction musculaire Relation force-vitesse Relation force-temps Nordin et Frankel, 2001

56 Contraction musculaire Effet de larchitecture du muscle squelettique Nordin et Frankel, 2001

57 Contraction musculaire Effet de la fatigue ATP, source dénergie ATP - > ADP + Pi + énergie Nordin et Frankel, 2001

58 Contraction musculaire Les voies énergétiques de la contraction musculaire Voie anaérobie alactique PCr + ADP => ATP + Cr ATP + Cr => PCr + ADP (énergie provient de la dégradation des aliments par les voies énergétiques) La voie anaérobie lactique ou glycolyse ou voie glycolique (glucose)n+Pi => (glucose)n-1 + glucose P Glucose P => 2 acides pyruviques => 2 acides lactiques La voie aérobie

59 Contraction musculaire Nordin et Frankel, 2001

60 Contraction musculaire - résumé Lunité structurelle du muscle squelettique est la fibre musculaire Les fibres sont composées de myofibrilles arrangées en sarcomère, qui est lunité fonctionnelle du système contractile Les myofibrilles sont composées de fins filaments dactine et de filaments plus épais de myosine Théorie du glissement: mouvement relatif des têtes de myosine par rapport au filament dactine (troponine et tropomyosine régulent les liens) La clé du mécanisme est le Calcium qui allume et éteint lactivité contractile Lunité motrice est la plus petite unité contractile du muscle

61 Contraction musculaire - résumé Les composantes passives sétirent ou se relâchent avec la contraction musculaire La sommation des contractions mène à la tétanisation du muscle Les muscles se contractent de façon concentrique, excentrique, isométrique dépendamment de la relation entre la tension musculaire et la force externe La force produite dans un muscle dépend de la relation longueur – tension, force – vitesse et force- temps Lénergie dont le muscle a besoin vient de lATP. Il existe trois formes de production dATP dans le muscle (anaérobie alactique, anaérobie lactique et aérobie) Trois types de fibres: type I lentes, oxidatives; Type IIA rapide oxydatives glycoliques, type IIB rapides glycolytiques


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