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Quelle est la durée de vie des cellules musculaires squelettiques ?

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J'ai lu que les cellules musculaires squelettiques ne peuvent pas se multiplier et ne sont généralement pas créées après un développement précoce. Cependant, j'ai aussi lu qu'ils ont une "durée de vie" de 10-15 ans. Cette durée de vie pourrait-elle faire référence au taux de rotation des majorité du matériel dans la cellule, et que le durée de vie littérale de la cellule (si l'on compte tous ses composants, y compris le noyau) serait le même que celui du propriétaire ?


Cellule musculaire

UNE cellule musculaire est également connu comme un myocyte en se référant soit à une cellule du muscle cardiaque (cardiomyocyte), soit à une cellule du muscle lisse car ce sont toutes deux de petites cellules. [1] Une cellule musculaire squelettique est longue et filiforme avec de nombreux noyaux et est appelée fibre musculaire. [1] Les cellules musculaires (y compris les myocytes et les fibres musculaires) se développent à partir de cellules précurseurs embryonnaires appelées myoblastes. [2]

Les myoblastes fusionnent pour former des cellules musculaires squelettiques multinucléées connues sous le nom de syncytia dans un processus connu sous le nom de myogenèse. [3] [4] Les cellules musculaires squelettiques et les cellules musculaires cardiaques contiennent des myofibrilles et des sarcomères et forment un tissu musculaire strié. [5]

Les cellules musculaires cardiaques forment le muscle cardiaque dans les parois des cavités cardiaques et ont un seul noyau central. [6] Les cellules musculaires cardiaques sont reliées aux cellules voisines par des disques intercalés, et lorsqu'elles sont réunies dans une unité visible, elles sont décrites comme un fibre musculaire cardiaque. [7]

Les cellules musculaires lisses contrôlent les mouvements involontaires tels que les contractions du péristaltisme dans l'œsophage et l'estomac. Le muscle lisse n'a pas de myofibrilles ou de sarcomères et est donc non strié. Les cellules musculaires lisses ont un seul noyau.


Il y a bien plus de 600 muscles squelettiques dans le corps humain, dont certains sont identifiés dansChiffre au dessous de. Les muscles squelettiques varient considérablement en taille, des petits muscles à l'intérieur de l'oreille moyenne aux très gros muscles de la partie supérieure de la jambe.

Les muscles squelettiques. Les muscles squelettiques permettent au corps de bouger.

Structure des muscles squelettiques

Chaque muscle squelettique est constitué de centaines voire de milliers de muscles squelettiques fibre musculaire. Les fibres sont regroupées et enveloppées dans du tissu conjonctif, comme indiqué Chiffre au dessous de. Le tissu conjonctif soutient et protège les cellules musculaires délicates et leur permet de résister aux forces de contraction. Il fournit également des voies pour les nerfs et les vaisseaux sanguins pour atteindre les muscles. Les muscles squelettiques travaillent dur pour déplacer les parties du corps. Ils ont besoin d'un apport sanguin riche pour leur fournir des nutriments et de l'oxygène et pour emporter leurs déchets.

Structure musculaire squelettique. Un muscle squelettique contient des faisceaux de fibres musculaires à l'intérieur d'une "couche" de tissu conjonctif.

Muscles et os squelettiques

Les muscles squelettiques sont attachés au squelette par des tissus conjonctifs résistants appelés tendons(voir Chiffre dessus). De nombreux muscles squelettiques sont attachés aux extrémités des os qui se rencontrent à un découper. Les muscles couvrent l'articulation et relient les os. Lorsque les muscles se contractent, ils tirent sur les os, les faisant bouger.

Les muscles ne peuvent que se contracter. Ils ne peuvent pas s'étendre activement ou s'allonger. Par conséquent, pour déplacer les os dans des directions opposées, des paires de muscles doivent travailler en opposition. Par exemple, les muscles biceps et triceps de la partie supérieure du bras travaillent en opposition pour plier et étendre le bras au niveau du coude (voir Chiffre au dessous de). Selon vous, quels autres mouvements du corps nécessitent des paires de muscles opposés ?

Les muscles triceps et biceps de la partie supérieure du bras sont des muscles opposés.

Utilise le ou perd le

Lors d'exercices tels que l'haltérophilie, le muscle squelettique se contracte contre une force de résistance (voir Chiffre au dessous de). L'utilisation du muscle squelettique de cette manière augmente sa taille et sa force. Lors d'exercices tels que la course à pied, le muscle cardiaque se contracte plus rapidement et le cœur pompe plus de sang. L'utilisation du muscle cardiaque de cette manière augmente sa force et son efficacité. Un exercice continu est nécessaire pour maintenir des muscles plus gros et plus forts. Si vous n'utilisez pas un muscle, il deviendra plus petit et plus faible, alors utilisez-le ou perdez-le.


Structure des myocytes

Les myocytes peuvent être incroyablement gros, avec des diamètres allant jusqu'à 100 micromètres et des longueurs allant jusqu'à 30 centimètres. Le sarcoplasme est riche en glycogène et en myoglobine, qui stockent le glucose et l'oxygène nécessaires à la production d'énergie, et est presque entièrement rempli de myofibrilles, les longues fibres composées de
myofilaments qui facilitent la contraction musculaire.

Le sarcolemme des myocytes contient de nombreuses invaginations (fosses) appelées tubules transversaux qui sont généralement perpendiculaires à la longueur du myocyte. Les tubules transversaux jouent un rôle important dans l'approvisionnement du myocyte en ions Ca +, qui sont essentiels à la contraction musculaire.

Chaque myocyte contient plusieurs noyaux en raison de leur dérivation de plusieurs myoblastes, cellules progénitrices qui donnent naissance aux myocytes. Ces myoblastes sont situés à la périphérie du myocyte et aplatis de manière
pour ne pas avoir d'impact sur la contraction des myocytes.

Figure (PageIndex<1>) : Myocyte : Cellule musculaire squelettique: Une cellule musculaire squelettique est entourée d'une membrane plasmique appelée sarcolemme avec un cytoplasme appelé sarcoplasme. Une fibre musculaire est composée de nombreuses myofibrilles, conditionnées en unités ordonnées.


Variation de la fréquence des cellules satellites liée à la fibre et à l'âge

Les cellules satellites ont été initialement identifiées dans les muscles des pattes de grenouille par microscopie électronique [1], puis ont été identifiées chez tous les vertébrés supérieurs. Chez l'homme et la souris, ces cellules mononucléées non fibrillaires quiescentes [18] sont les plus abondantes à la naissance (estimées à 32 % des noyaux sublaminaires) [19]. La fréquence diminue après la naissance, se stabilisant entre 1 et 5 % des noyaux des muscles squelettiques chez la souris adulte [2]. La fréquence des cellules satellites varie dans différents muscles, probablement en fonction de la variation de la composition du type de fibres (c'est-à-dire fibres à oxydation lente, à oxydation rapide ou à glycolytique rapide). Par exemple, le muscle soléaire de la souris, qui est principalement constitué de fibres à oxydation lente, possède un nombre plus élevé de cellules satellites que le muscle extenseur des orteils longs (EDL), qui contient principalement des fibres glycolytiques rapides. De plus, le nombre absolu de cellules satellites augmente dans le soléaire mais pas l'EDL entre 1 et 12 mois, bien que la proportion de cellules satellites diminue dans les deux types musculaires avec l'âge [20]. Chez l'homme, la proportion de cellules satellites dans les muscles squelettiques diminue également avec l'âge, ce qui peut expliquer la diminution de l'efficacité de la régénération musculaire chez les sujets plus âgés [21]. Les cellules satellites des muscles vieillis présentent également une capacité de prolifération et de fusion réduite, ainsi qu'une tendance à accumuler de la graisse, ce qui contribue probablement à la détérioration de la capacité de régénération [22, 23]. Le fait que l'entraînement en endurance puisse compenser le déclin du nombre de cellules satellites avec l'âge suggère qu'une régénération plus faible n'est pas simplement le résultat du potentiel de réplication limité des cellules satellites plus anciennes [24].


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Quelle est la durée de vie des cellules musculaires squelettiques ? - La biologie

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Les muscles squelettiques, tissus striés sous le contrôle volontaire du système nerveux somatique, sont attachés aux os par des fibres de collagène appelées tendons. Ils sont enfermés dans un tissu conjonctif appelé épimysium, qui distingue le muscle des structures environnantes.

Dans chaque muscle squelettique, comme le biceps brachial, se trouvent de nombreux faisceaux de cellules, appelés faisceaux, qui sont également entourés d'un fascia conjonctif, le périmysium. Chaque fascicule contient plusieurs cellules musculaires, qui sont individuellement enfermées dans une membrane plasmique connue sous le nom de sarcolemme. Une seule cellule musculaire peut être décomposée en myofibrilles, des filaments composés d'actine et de mysosine, l'unité fonctionnelle appelée sarcomère.

20.5 : Anatomie du muscle squelettique

Le muscle squelettique est le type de muscle le plus abondant dans le corps. Les tendons sont le tissu conjonctif qui attache le muscle squelettique aux os. Les muscles squelettiques tirent sur les tendons, qui à leur tour tirent sur les os pour effectuer des mouvements volontaires.

Les muscles squelettiques sont entourés d'une couche de tissu conjonctif appelé épimysium, qui aide à protéger le muscle. Sous l'épimysium, une couche supplémentaire de tissu conjonctif, appelée périmysium, entoure et regroupe des sous-unités de muscle squelettique appelées faisceaux.

Chaque fascicule est un faisceau de cellules musculaires squelettiques, ou myocytes, qui sont souvent appelées fibres musculaires squelettiques en raison de leur taille et de leur aspect cylindrique. Entre les fibres musculaires se trouve une couche supplémentaire de tissu conjonctif appelée endomysium.

La membrane des fibres musculaires est appelée sarcolemme. Chaque fibre musculaire est composée de plusieurs chaînes en forme de tige appelées myofibrilles, qui s'étendent sur toute la longueur de la fibre musculaire et se contractent. Les myofibrilles contiennent des sous-unités appelées sarcomères, qui sont respectivement constituées d'actine et de myosine en filaments minces et épais.

L'actine contient des sites de liaison à la myosine qui permettent aux filaments fins et épais de se connecter, formant des ponts croisés. Pour qu'un muscle se contracte, les protéines accessoires qui recouvrent les sites de liaison à la myosine sur des filaments minces doivent être déplacées pour permettre la formation de ponts croisés. Pendant la contraction musculaire, des ponts transversaux sont brisés à plusieurs reprises et formés au niveau des sites de liaison plus loin le long de l'actine.

Rall, Jack A. &ldquoGénération de vie dans un tube à essai : Albert Szent-Gyorgyi, Bruno Straub et la découverte de l'actine.&rdquo Avancées dans l'enseignement de la physiologie 42, non. 2 (20 avril 2018) : 277&ndash88. [La source]


Les types

Figure 2. Les cellules musculaires lisses n'ont pas de stries, contrairement aux cellules musculaires squelettiques. Les cellules musculaires cardiaques ont des stries, mais, contrairement aux cellules squelettiques multinucléées, elles n'ont qu'un seul noyau. Le tissu musculaire cardiaque a également des disques intercalés, des régions spécialisées le long de la membrane plasmique qui rejoignent les cellules musculaires cardiaques adjacentes et aident à faire passer une impulsion électrique d'une cellule à l'autre.

  • Muscle lisse ou « muscle involontaire » se compose de cellules musculaires en forme de fuseau présentes dans les parois d'organes et de structures telles que l'œsophage, l'estomac, les intestins, les bronches, l'utérus, les uretères, la vessie et les vaisseaux sanguins. Les cellules musculaires lisses ne contiennent qu'un seul noyau et aucune striation.
  • Muscle cardiaque est également un « muscle involontaire » mais sa structure et son apparence sont striées. Comme le muscle lisse, les cellules du muscle cardiaque ne contiennent qu'un seul noyau. Le muscle cardiaque se trouve uniquement dans le cœur.
  • Muscle squelettique ou le « muscle volontaire » est ancré par des tendons à l'os et est utilisé pour effectuer des mouvements squelettiques tels que la locomotion. Les cellules musculaires squelettiques sont multinucléées avec des noyaux situés à la périphérie. Le muscle squelettique est appelé « strié » en raison de son aspect rayé longitudinalement au microscope optique. Les fonctions du muscle squelettique comprennent :
    • Soutien du corps
    • Aide au mouvement des os
    • Aide à maintenir une température constante dans tout le corps
    • Aide au mouvement des vaisseaux cardiovasculaires et lymphatiques par des contractions
    • Protection des organes internes et contribution à la stabilité articulaire

    Les muscles cardiaques et squelettiques sont striés en ce sens qu'ils contiennent des sarcomères et sont emballés dans des arrangements très réguliers de faisceaux que le muscle lisse n'a ni l'un ni l'autre. Le muscle strié est souvent utilisé en rafales courtes et intenses, tandis que le muscle lisse supporte des contractions plus longues ou même quasi permanentes.

    Le muscle squelettique est en outre divisé en plusieurs sous-types :

    1. Type I, oxydation lente, contraction lente, ou le muscle "rouge" est dense avec des capillaires et est riche en mitochondries et en myoglobine, donnant au tissu musculaire sa couleur rouge caractéristique. Il peut transporter plus d'oxygène et soutenir l'activité aérobie.
    2. Type II, contraction rapide, le muscle a trois types principaux qui sont, par ordre croissant de vitesse contractile :
      1. Le type IIa, qui, comme le muscle lent, est aérobie, riche en mitochondries et en capillaires et apparaît en rouge.
      2. Type IIx (également connu sous le nom de type IId), qui est moins dense en mitochondries et en myoglobine. C'est le type de muscle le plus rapide chez l'homme. Il peut se contracter plus rapidement et avec une plus grande force que le muscle oxydatif, mais ne peut supporter que de courtes périodes d'activité anaérobie avant que la contraction musculaire ne devienne douloureuse (souvent attribuée à une accumulation d'acide lactique). N.B. dans certains livres et articles, ce muscle chez l'homme était, de manière confuse, appelé type IIB
      3. Le type IIb, qui est un muscle anaérobie, glycolytique, « blanc » qui est encore moins dense en mitochondries et en myoglobine. Chez les petits animaux comme les rongeurs ou les lapins, c'est le principal type de muscle rapide, ce qui explique la couleur pâle de leur viande.

      Pour la plupart des muscles squelettiques, la contraction résulte d'un effort conscient provenant du cerveau. Le cerveau envoie des signaux, sous forme de potentiels d'action, via le système nerveux au motoneurone qui innerve la fibre musculaire. Cependant, certains muscles (comme le cœur) ne se contractent pas suite à un effort conscient. Ceux-ci sont dits autonomes. De plus, il n'est pas toujours nécessaire que les signaux proviennent du cerveau. Les réflexes sont des réactions musculaires rapides et inconscientes qui se produisent en raison de stimuli physiques inattendus. Les potentiels d'action des réflexes proviennent de la moelle épinière au lieu du cerveau.

      Il existe trois types généraux de contractions musculaires, correspondant aux types de muscles : les contractions des muscles squelettiques, les contractions du muscle cardiaque et les contractions des muscles lisses.


      Muscle squelettique

      La majeure partie du tissu musculaire de notre corps est de type squelettique. Chez les hommes, les muscles squelettiques organisent environ 40 % du poids corporel. Il y a environ 656 nombres de muscles volontaires dans le corps humain. Les muscles squelettiques sont attachés aux os au moyen de tendons qui se trouvent aux extrémités des muscles. Un tendon est un tissu conjonctif fibreux blanc semblable à un cordon, mais il est de nature non élastique. Certains tendons sont dilatés et plats, formant des structures membraneuses en forme de feuille appelées aponévroses.
      Chaque muscle anatomique est composé d'un grand nombre de cellules allongées qui restent parallèles au grand axe du muscle et regroupées en plusieurs faisceaux appelés faisceaux. L'ensemble du muscle, les faisceaux individuels et les fibres musculaires individuelles restent impliqués par des revêtements de tissu conjonctif. Ils sont connus comme épimysium, périmysium et endomysium respectivement. Ces revêtements sont interconnectés. Ils forment une trame continue qui sert à lier les fibres individuelles entre elles et à intégrer leur action.

      Structure du muscle squelettique :

      Le muscle squelettique est composé de nombreuses fibres musculaires. Chaque fibre musculaire est une seule cellule allongée. Ils sont de forme cylindrique. Les fibres ne sont pas ramifiées, n'ayant aucun pont syncytial entre elles. La membrane cellulaire d'une fibre musculaire est appelée sarcolemme. Au microscope ordinaire, les fibres musculaires squelettiques semblent être striées en diagonale en raison de la présence de bandes diagonales sombres et claires alternées sur toute leur longueur. Pour cette raison, les muscles squelettiques sont également appelés muscles striés. Chaque fibre musculaire squelettique est multinucléée. Les noyaux sont aplatis et de forme ovale ou allongée et ils se trouvent à la périphérie de la cellule, c'est-à-dire juste sous le sarcolemme de la fibre musculaire. Le cytoplasme de la fibre musculaire est divisible en trois parties. Ce sont : -
      [1J Sarcoplasme,
      [2] Myofibrij
      [3] Système sarcotubulaire.

      Sarcoplasme :

      Le sarcoplasme est la partie fluide du cytoplasme des cellules musculaires similaire au cytoplasme d'autres cellules, contenant plusieurs mitochondries, petits corps de Golgi, réticulum endoplasmique, etc. Le réticulum endoplasmique lisse des cellules musculaires est très développé et est appelé réticulum sarcoplasmique. Contrairement au cytoplasme d'autres cellules, le sarcoplasme des cellules musculaires stocke du glycogène qui est un polysaccharide et de la myoglobine qui est un pigment semblable à l'hémoglobine.

      Myofibrille :

      Dans un sarcomère, la région entre les terminaisons des filaments de myosine et la ligne Z de chaque côté est la demi-bande I où seuls les filaments d'actine sont présents. La région couvrant toute la longueur des filaments de myosine est la bande A (où des filaments d'actine sont également présents entourant la myosine) et la partie centrale des filaments de myosine (qui n'est pas recouverte de filaments d'actine) établit la bande H.
      Dans les myofibrilles, en plus des deux principales protéines musculaires, l'actine et la myosine, on trouve également deux autres protéines appelées tropomyosine et troponine qui restent attachées aux filaments d'actine.

      Système sarcotubulaire :

      Le sarcoplasme des cellules musculaires possède un système de tubules spécialement développé appelé système sarcotubulaire. Il est également désigné comme le système conducteur des cellules musculaires squelettiques car il aide à la transmission des impulsions dans toutes les cellules musculaires. Le système sarcotubulaire se compose de deux types de tubules : les tubules transversaux et les tubules longitudinaux.
      Tubules transversaux-Le sarcolemme des fibres musculaires s'invagine transversalement à intervalles réguliers pour former des structures tubulaires appelées tubules transversaux. Dans les fibres musculaires squelettiques des mammifères, les tubules transversaux traversent la jonction des bandes A et I, tandis que dans les muscles squelettiques des amphibiens, les tubules transversaux traversent les lignes Z.

      Tubules longitudinaux-

      The smooth endoplasmic reticulum of muscle cells are specially developed and modified into some tubules that remain arranged longitudinally between the adjacent transverse tubules. These are called longitudinal tubules or in short L-tubules. The L-tubules arborize to form a reticulum (or network) at the center of the sarcomere, hence they are collectively called sarcoplasmic reticulum. The peripheral ends of the L-tubules expand to form terminal cisternae that remain in contact with the transverse-tubules.


      Skeletal System Function

      Soutien

      The first and most apparent function of the skeletal system is to provide a framework for the body. The presence of a firm bony skeleton allows the organism to have a distinctive shape adapted towards a particular lifestyle. For instance, in a fast-moving animal like the cheetah, the skeleton contains long, thin limb bones and an extremely flexible spine. The structure of the skeleton also allows it to absorb the impact of running at high speeds.

      The bones of birds are hollow, light and create a streamlined body adapted for flight. Many animals even have sexual dimorphism in their skeletons. In humans, while this dimorphism is fairly limited, there are differences in the angle of the pelvic bones, to accommodate pregnancy.

      Integration with the Muscular System

      Protection

      The next obvious function of the skeletal system is the role it plays protecting the fragile internal organs. In humans, this is seen in the skull, which surrounds the brain completely. It is also exhibited by the ribcage, which surrounds the lungs and heart but still allows for expansion. Even invertebrates like snails and prawns often have hard exoskeletons to protect themselves from predators.

      The rigid endoskeleton allows the body to rise up above the ground or stand upright, and bears the weight of the organism, and provides the scaffolding for movement. Muscles generate the force required to move bones at joints. Muscle fibers contain actin and myosin, two protein filaments that can slide past each other to change the length of the muscle. When a nerve impulse arrives at the neuromuscular junction, it signals the muscle to contract. The force generated by the contracting muscle either pulls two bones together or apart, based on the nature of the interaction between the muscle and joint.

      Blood Cell Production

      The central part of a bone contains the bone marrow, the primary site for blood cell production in adult humans. There are two types of bone marrow in adults. Around 50% is red bone marrow containing hematopoietic stem cells and supportive tissue. The rest is yellow bone marrow made of fat and its proportion increases with age.

      Bone marrow will revert to a higher proportion of red marrow if the body suffers an injury and needs to create more red blood cells. The bone marrow composition also changes during pregnancy and lactation in mammals. Over the course of gestation, blood volume increases by about 1.5 liters, and even the concentration of red blood cells and white blood cells increase.

      Production of other Cell Types

      In addition to producing red blood cells, bone marrow within the skeletal system is the production site of a number of other cells. These include lymphocytes, which are immune cells that travel the lymphatic system. In addition to providing immune functions, the skeletal system is also responsible for hosting stem cells which can differentiate into muscle cells, cartilage-producing cells, and cells that create bone (osteoblasts).

      Osteoblasts in bone also have an endocrine function, secreting a hormone called osteocalcin. It requires vitamin K to be synthesized and is an anabolic hormone. It mediates an increase in insulin levels and increases the sensitivity of the body to insulin. Osteocalcin contributes to an increase in bone mass and bone mineralization.

      Storing Minerals

      The bones of the skeletal system act as a storehouse for calcium ions, changing the quantum of mineralized deposits within bones to maintain plasma calcium ion concentration within a narrow range. Calcium ions can affect crucial sodium ion channels in the plasma membrane of every cell, thereby affecting overall homeostasis.

      For this reason, changes to the concentration of calcium ions have particularly adverse effects on excitable cells in the nervous system, and in cardiac, skeletal and smooth muscle. Different interacting hormones maintain the balance of calcium ions in the plasma and bones, especially the parathyroid hormone secreted from the parathyroid glands in the neck.


      Myology

      M. Navarro , . A. Carretero , in Morphological Mouse Phenotyping , 2017

      The Skeletal Muscle Fiber

      Skeletal muscle cells ou fibres are highly elongated cells with a very elastic and resistant plasma membrane, called the sarcolemma. Fibers are characterized by the presence of numerous nuclei located at the periphery of the cell, hence muscle fibers are described as a syncytium. These cells present a large number of myofibrils ( Figues. 4-2 et 4-3 ). Myofibrils are divided into contractile units, or sarcomeres, that are delimited by Z lines, giving the typical striated appearance of the muscle fiber. Within the sarcomeres there are thick myosine and thin actin myofilaments, which are responsible for muscle contraction ( Fig. 4-3 ). Thin myofilaments consist mainly of F-actin ( Fig. 4-2 ) and other associated proteins (troponin, tropomyosin) and are anchored in the Z line, which is rich in α-actin. Other proteins are also found in the Z line, such as desmin ( Fig. 4-2 ), which helps maintain the structural and mechanical integrity of the cell, connecting the sarcomere to the sarcolemma and other subcellular structures. Each thick myofilament is formed by several myosin molecules ( Figues. 4-2 et 4-3 ), each of which consists of two heavy chains in turn associated with two light chains. The myosin filaments are anchored in the center of the sarcomere at the M line. The central zone of the sarcomere (the A band), where the myosin is situated, is darker (electron-dense) in transmission electron microscopy. By contrast, the area which contains only actin (the I band), presents a more clear or electron-lucent appearance ( Fig. 4-3 ). The H band is the area at the center of the A band where there is only myosin ( Fig. 4-2 ). In the rest of the A band the actin and myosin filaments are intertwined ( Fig. 4-3 ). In this zone, the movement of the myosin heads slides actin filaments towards the center of the sarcomere, thereby shortening the sarcomere and the muscle fiber to generate force.

      Depending on their rate of contraction, biochemistry and ultrastructure, two basic types of skeletal muscle fiber can be delineated: slow twitch fibers (type I) et fast twitch fibers (type II). Moreover, type II fibers can be subdivided into subtypes such as IIA, IIB and intermediates, depending on their content in myosin heavy chain isoforms. Type I fibers use oxidative phosphorylation as a source of energy and therefore have more mitochondria ( Figues. 4-4 et 4-5 ). Muscles with type I fibers contract more slowly and are more resistant to fatigue. Slow-twitch fibers are also more vascularized and store more lipids and myogloblin in the sarcoplasm. This, coupled with the relatively reduced density of myofibrils, gives a more reddish color to the muscle. By contrast, Type II fibers use in general, anaerobic metabolism to generate ATP. Ultrastructurally, type II fibers contain more glycogen granules and have less mitochondria and lipid droplets than type I fibers ( Figues. 4-4 et 4-5 ). Therefore, muscles that contain mainly type II fibers have a whitish color. In fact, muscles are composed of a mixture of fiber types, being a mosaic of both type I and type II fibers. The percentage of type I and II fibers in the same muscle may vary over time, changing from slow to fast, or vice versa, depending on the degree of exercise.

      Anti-myosin slow or anti-myosin fast chain antibodies can be used to differentiate type I and type II fibers, respectively ( Fig. 4-4 ). In addition, type I and II fibers can be distinguished by preincubation at acidic pH which inhibits the activity of myosin ATPase in the type II fibers ( Fig. 4-4 ). Succinate dehydrogenase (SDH) and the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) can also be used to identify the oxidative potential of muscle fibers, which is higher in type I fibers ( Fig. 4-5 ). These histochemical techniques mark mitochondria in the sarcoplasm of muscle fibers ( Fig. 4-5 ). Mitochondria inside muscle fibers can also be visualized directly by transmission electron microscopy and by the use of fluorescent probes that accumulate in functional mitochondria (for example MitoTracker®) ( Fig. 4-5 ). The glycolytic activity of muscle fibers is easily identified by visualizing the activity of glycerol-phosphate dehydrogenase (GPDH). Type II fibers not only have more GPDH activity, but also a greater accumulation of glycogen which can be visualized by PAS staining ( Fig. 4-6 ).

      Muscle fibers are formed by the fusion of myoblasts, some of which remain in the mature muscle as undifferentiated cells known as satellite cells ( Fig. 4-7 ). These cells are responsible for muscle repair and muscle development after birth. Satellite cells are located beneath the basal lamina, but overlying the muscle fibers, and are thus in direct contact with the sarcolemma of muscle fibers. Satellite cells have very little cytoplasm and a nucleus distinguished by the presence of abundant heterochromatin ( Fig. 4-7 ). They express specific markers, such as the transcription factor Pax7, which are not expressed in the nuclei of mature muscle fibers ( Fig. 4-7 ).

      To produce muscle fiber contraction, calcium needs to be released into the sarcoplasm. Calcium is stored in the terminal cisternae of the sarcoplasmic reticulum bound to the acidic protein calsequestrin ( Fig. 4-8 ). Sarcoplasmic reticulum cisternae are in contact with invaginations of the sarcolemma called T tubules, where they form structures known as triads. These are located between the A and I bands of muscle fibers ( Fig. 4-8 ). T tubules can be easily identified in transmission electron microscopy, or by using an anti-GLUT4 antibody, the most important glucose transporter in the muscle fiber ( Fig. 4-8 ). Skeletal muscle plays a crucial role in maintaining blood glucose. Muscle uses glucose for energy during contractile activity and represents the most important tissue for glucose uptake and metabolism during the postprandial period. At rest, GLUT4 is stored in tubulo-vesicular structures located around the nucleus, mainly in the Golgi complex. When stimulated by muscle contractions and/or insulin, GLUT4 is translocated to the plasma membrane and T tubules ( Fig. 4-8 ).

      Skeletal muscles are supplied by arteries and veins that enter and leave the muscle belly at the level of one or more hilum (plural: hila). Artères musculaires eventually form a capillary plexus, which surrounds each of the muscle fibers, although the distribution of the capillary plexus is not equal for each fiber forming the muscle, as capillary density depends on the muscle fiber type ( Fig. 4-9 ). Type I fibers are aerobic and are more vascularized than type II fibers, which are anaerobic. For visualization, the capillary endothelial cells of mouse muscle may be labeled with an anti-PECAM-1 (CD31) antibody.

      Skeletal muscle is innervated by motor neurons which originate in the brain (cranial nerves) and the spinal cord (spinal nerves). Each muscle fiber is innervated by at least one motor neuron axon. The site of contact between the muscle fiber and the axon is a specialized synaptic junction called the motor end-plate, which is responsible for the release of the neurotransmitter acetylcholine ( Fig. 4-9 ). Each motor axon branches before reaching the end-plate contact with each muscle fiber, thereby forming several coordinated axon terminals on adjacent muscle fibers ( Fig. 4-9 ). This set of muscle fibers that are innervated by a single axon is called a motor unit. Muscle fibers act according to the law of «all or nothing», that is they are contracted or relaxed, with no intermediate states between contraction or relaxation. Therefore, the degree of contraction of a muscle depends on the number of muscle fibers that are simultaneously contracted, that is, the number of motor units that are activated.


      Voir la vidéo: Lihaksen toiminta yläkoulu (Août 2022).