Anatomie et physiologie

Les fibres musculaires squelettiques peuvent être classées selon deux critères : 1) à quelle vitesse les fibres se contractent-elles par rapport aux autres, et 2) comment les fibres régénèrent-elles l’ATP. En utilisant ces critères, on reconnaît trois principaux types de fibres musculaires squelettiques (tableau 1). 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 relativement rapides et utilisent principalement la respiration aérobie pour produire de l’ATP. Enfin, les fibres glycolytiques rapides (FG) ont des contractions relativement rapides et utilisent principalement la glycolyse anaérobie. La plupart des muscles squelettiques d’un corps humain contiennent les 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 du pont croisé. Les fibres rapides hydrolysent l’ATP environ deux fois plus rapidement 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 un rythme 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 alors classée comme 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 lentes possèdent des éléments structurels qui maximisent leur capacité à générer de l’ATP par le biais du métabolisme aérobie. Ces fibres 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. Cela permet aux fibres oxydatives lentes 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 donc pas une grande quantité de tension.

En plus d’un nombre accru de mitochondries, les fibres oxydatives lentes sont largement pourvues de capillaires sanguins pour fournir de l’O2 à partir de la circulation sanguine. Elles possèdent également de la myoglobine, une molécule fixant l’O2, similaire à l’hémoglobine des globules rouges. La myoglobine stocke une partie de l’O2 nécessaire au sein des fibres elles-mêmes et est partiellement responsable de la couleur rouge foncé des fibres oxydatives.

La capacité des fibres oxydatives lentes à fonctionner pendant de longues périodes sans se fatiguer les rend utiles pour maintenir la posture, produire des contractions isométriques et stabiliser les os et les articulations. Comme elles ne produisent pas de tension élevée, elles ne sont pas utilisées pour des mouvements puissants et rapides qui nécessitent de grandes quantités d’énergie et un cycle rapide des ponts croisés.

Les fibres glycolytiques rapides utilisent principalement la glycolyse anaérobie comme source d’ATP. Elles ont un grand diamètre et possèdent de grands volumes de glycogène qui est utilisé dans la glycolyse pour générer rapidement de l’ATP. En raison de leur dépendance au métabolisme anaérobie, ces fibres ne possèdent pas un nombre substantiel de mitochondries, un approvisionnement capillaire limité ou des quantités importantes de myoglobine, ce qui entraîne une coloration blanche pour les muscles contenant un grand nombre de ces fibres.

Les fibres glycolytiques rapides se fatiguent rapidement, ce qui leur permet de n’être utilisées que pendant de courtes périodes. Cependant, pendant ces courtes périodes, ces fibres sont capables de produire des contractions rapides et puissantes associées à des mouvements rapides et puissants.

Les fibres oxydatives rapides sont parfois appelées fibres intermédiaires car elles possèdent des caractéristiques intermédiaires entre les fibres oxydatives lentes et les fibres glycolytiques rapides. Ces fibres produisent de l’ATP relativement rapidement, et peuvent donc produire des quantités de tension relativement élevées, mais comme elles sont oxydatives, elles ne se fatiguent pas rapidement. Les fibres oxydatives rapides sont principalement utilisées pour les mouvements, comme la marche, qui nécessitent plus d’énergie que le contrôle postural mais moins d’énergie qu’un mouvement explosif.

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