GTS812 Cours 2 Articulations. Cartilage. Tendons et ligaments. Histopathologie musculaire. Structure...
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GTS812 Cours 2
Articulations. Cartilage. Tendons et ligaments. Histopathologie musculaire. Structure et composition du muscle. Contraction musculaire.
Articulations
Définition: une articulation est l’organe d’union de deux ou plusieurs pièces osseuses Sutures (fibrous joint) Symphyses (articulation
cartilagineuse, cartilaginous joint)
Articulations à synoviales (synovial/diarthrodial joint)
STAPS, 2002
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
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
Cartilage articulaire Collagène
Unité de base: tropocollagène
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire
Collagène
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire Collagène
Distribution non homogène
Nordin & Frankel, 2001
Atlas de l'arthrose, J.P. Pujol, 1995
Cartilage articulaire
Collagène Type II: structure de base des fibrilles Type XI: à l’intérieur des fibrilles lié de façon
covalente au collagène de type II Type IX: extérieur des fibrilles Type VI: à la surface et dans l’espace
péricellulaire Type X: tapis autour des chondrocytes
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
Cartilage articulaire
Les chondrocytes:
Cartilage articulaire Les protéoglycanes
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire
Eau Concentré au niveau de la surface articulaire Na+, K+, Ca2+
Circulation des gazes, éléments nutritifs et déchets entre chondrocytes et fluide synovial
70% de déplacement d’eau sous charge: contrôle le comportement mécanique + lubrification
Cartilage articulaire Interactions structurelles et
physiques entre les composantes Forces répulsives: pressions de
gonflement Chargement: augmentation des
forces répulsives
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire
Interactions
Force compressiveDéformation 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
Cartilage articulaire
Interactions La résistance à la compression du cartilage
provient de deux sources1. La pression osmotique de gonflement associés aux
groupes ioniques fixés au GAG
2. La résistance à la compression du tissu collagénique en lui même
Cartilage articulaire
Comportement mécanique Viscoélasticité
Fluage Relaxation de la contrainte
total=solide+fluide
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire Lubrification mixte
Lubrification limite hors charges: glycoprotéine Weeping lubrification ou boosted lubrification en charge
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire
Hypothèses sur la biomécanique de la dégénérescence du cartilage
l’amplitude 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.
Cartilage articulaire
Cartilage normal
Perte de PG
Dommage au collagène
Progression de l’arthrose
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
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 l’usure
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
Cartilage articulaire - résumé
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments Composition et structure
Composante Ligament Tendon
Matériau cellulaire: fibroblaste 20% 20%
Matrice extracellulaire 80% 80%
Eau 60-80% 60-80%
Solides 20-40% 20-40%
Collagène 70-80% Légèrement plus élevé
Type 1 90% 95-99%
Type 2 10% 1-5%
Substance fondamentale 20-30% Légèrement moins
Tendons et ligaments
Collagène
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments
Élastine Substance fondamentale: PG
Consistance de gel Ciment Résistance mécanique des tendons (?) et
ligaments
Tendons et ligaments Structure externe
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments
Insertion à l’os 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
Tendons et ligaments
Propriétés biomécaniques
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments Propriétés mécaniques
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments
Propriétés viscoélastiques
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments Rupture ligamentaire et
mécanismes de blessures
Nordin & Frankel, 2001
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
Tendons et ligaments - résumé
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments - résumé
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments - résumé
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments - résumé
Nordin & Frankel, 2001
Tendons et ligaments - résumé
Nordin & Frankel, 2001
Hystophysiologie musculaire
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
La cellule - généralités
STAPS, 2002
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
La cellule: généralités
Cytoplasme Hyaloplasme Réticulum endoplasmique Appareil de Golgi Mitochondries Ribosomes Lysosomes Centrioles Vacuoles Squelette cellulaire
La cellule: généralités
Le noyau Enveloppe nucléaire Chromatine Nucléole
Structure et composition du muscle
STAPS, 2002
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 »
Structure et composition du muscle
STAPS, 2002
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 d’actine et de myosine ne
changent pas de longueur
Contraction musculaire
La jonction neuro-musculaire
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire
1. Potentiel d’action2. Relargage d’acetylcholine vers JNM3. Liaison acétycholine + Récepteurs4. Augmentation de la perméabilité de la JNM au ions sodium + potassium:
potentiel de plaque5. PP dépolarise la membrane (sarcolemme): PAM6. Acétylcholine se transforme en acétylcholinesterase7. PAM dépolarise les tubules transverse8. Relargeage de CA++9. Liaison Ca++ avec troponine (qui bloquait liaison actine+myosine)10. A + M-ATP = A-M-ATP11. A-M-ATP = A-M + ADP + P12. Glissement relatif des filaments13. A-M + ATP = A + M-ATP
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 l’état initial Prévient une élongation trop importante Absorption et dissipation d’énergie
Contraction musculaire
Sommation et tétanisation Secousse musculaire
élémentaire Temps de latence, temps de
contraction, temps de relaxation
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire tétanos
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire
Types de contraction musculaires
Travail dynamique Contraction musculaire concentrique Contraction musculaire eccentrique Contraction isocinétique Contraction isoinertielle Contraction isotonique
Travail statique Contraction isométrique
Contraction musculaire Relation tension-longueur - fibre
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire Relation tension longueur - muscle
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire Relation force-vitesse Relation force-temps
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire Effet de
l’architecture du muscle squelettique
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire
Effet de la fatigue
ATP, source d’énergie ATP - > ADP + Pi + énergie
Nordin et Frankel, 2001
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
Contraction musculaire
Nordin et Frankel, 2001
Contraction musculaire - résumé L’unité structurelle du muscle squelettique est la fibre musculaire Les fibres sont composées de myofibrilles arrangées en
sarcomère, qui est l’unité fonctionnelle du système contractile Les myofibrilles sont composées de fins filaments d’actine et de
filaments plus épais de myosine Théorie du glissement: mouvement relatif des têtes de myosine
par rapport au filament d’actine (troponine et tropomyosine régulent les liens)
La clé du mécanisme est le Calcium qui allume et éteint l’activité contractile
L’unité motrice est la plus petite unité contractile du muscle
Contraction musculaire - résumé Les composantes passives s’étirent 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
L’énergie dont le muscle a besoin vient de l’ATP. Il existe trois formes de production d’ATP 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