Les muscles : une mécanique prodigieuse

LE MOUVEMENT est indispensable à la vie. Lorsque nous respirons, notre poitrine se soulève et retombe ; si nous sommes vivants, c’est aussi grâce au battement régulier de notre cœur. Quels sont les éléments moteurs qui assurent ces mouvements ? Les muscles.

Les muscles sont des tissus résistants et élastiques grâce auxquels les différentes parties de notre corps peuvent remplir leur fonction et exprimer par des actes nos pensées et nos sentiments. Qu’il s’agisse de sourire, de rire, de pleurer, de parler, de marcher, de courir, de travailler, de jouer, de lire ou de manger, nous utilisons nos muscles. Il est difficile d’imaginer une action qui ne fasse intervenir aucun muscle.

Notre corps compte 650 muscles. Les plus petits sont insérés sur les os minuscules situés dans l’oreille. Les plus grands sont les muscles fessiers, qui assurent le mouvement des jambes. Les muscles, qui représentent la moitié du poids d’un homme et le tiers de celui d’une femme, sont conçus pour travailler. “ Moteurs biologiques ”, ils “ transforment chaque jour plus d’énergie en mouvement que l’ensemble des moteurs fabriqués par l’homme, y compris ceux des véhicules automobiles ”, écrit Gerald Pollack, professeur de bio-ingénierie.

Même lorsque nous sommes immobiles, nos muscles restent prêts à l’action. À tout moment, certaines fibres de chaque muscle sont contractées. Sans cette légère contraction, notre mâchoire pendrait et nos organes internes seraient à peine maintenus. Quand nous sommes assis, nos muscles ne cessent d’opérer de petits ajustements pour maintenir notre posture et nous empêcher de tomber de notre chaise.

Les différents types de muscles

Il existe trois types de muscles correspondant à des fonctions différentes. Le muscle cardiaque (ou myocarde) fait battre le cœur. Comme il se relâche entre deux contractions, il est au repos la moitié du temps.

Les muscles lisses sont situés dans la paroi de la plupart des organes internes, y compris des vaisseaux sanguins. Comme celle du muscle cardiaque, leur contraction est involontaire. Ils font circuler les liquides dans les reins et dans la vessie, poussent les aliments à travers le système digestif, régulent la circulation du sang, ajustent le cristallin et règlent l’ouverture de la pupille.

Les muscles squelettiques, largement majoritaires, assurent les mouvements volontaires. Dès la naissance, nous commençons à apprendre à nous en servir. Les bébés apprennent par exemple à déplacer leurs bras et leurs jambes pour se mouvoir et se tenir en équilibre. Parce qu’ils ne travaillent que dans un sens, les muscles squelettiques fonctionnent par paires : lorsque l’un se contracte, l’autre se relâche. Sans cette collaboration, à chaque fois que vous vous gratteriez la tête, vous devriez ensuite laisser la pesanteur faire retomber votre bras. Heureusement, le triceps, partenaire du biceps, se contracte et redresse rapidement votre bras.

Les muscles ont des formes et des tailles variées. Certains, comme les muscles postérieurs de la jambe, sont longs et fins ; d’autres, comme les muscles fessiers, sont lourds et épais. Tous sont conçus pour permettre le mouvement. Sans les muscles qui se trouvent entre les côtes, notre cage thoracique serait rigide ; grâce à eux, la paroi thoracique peut onduler comme un accordéon, ce qui nous permet de respirer. Les muscles abdominaux forment quant à eux des couches superposées orientées selon différents angles ; ils maintiennent les viscères à l’intérieur de la cavité abdominale.

La coopération muscles-​tendons

Les muscles exercent une traction sur les os par l’intermédiaire de tissus fibreux appelés tendons. Les tendons pénètrent loin à l’intérieur des muscles et sont reliés au tissu conjonctif qui entoure les fibres musculaires. Grâce au tissu conjonctif, les forces produites à l’intérieur du muscle tirent sur le tendon, qui entraîne l’os auquel il est rattaché. Le tendon le plus résistant est le tendon d’Achille, relié aux puissants muscles du mollet. Ceux-ci jouent le rôle d’amortisseurs. Lorsque nous marchons, courons ou sautons, ils peuvent subir des pressions supérieures à une tonne.

La grande mobilité de la main est également le fruit de la coopération muscles-​tendons. Quarante muscles situés dans l’avant-bras sont reliés aux os de la main et des doigts par de longs tendons qui glissent dans une gaine fibreuse du poignet. Ajoutés aux 20 muscles de la paume et des doigts, ils donnent à la main la dextérité nécessaire pour assembler les rouages délicats d’une montre ou couper du bois avec une hache.

Plus de 30 muscles faciaux

Plus que toute autre partie du corps, notre visage reflète notre personnalité. Pour qu’il puisse former une grande variété d’expressions, le Créateur y a placé une forte concentration de muscles (plus de 30 au total). Pensez qu’il ne faut pas moins de 14 muscles pour réaliser un simple sourire !

Certains muscles faciaux sont puissants ; ainsi, les muscles fixés à la mâchoire peuvent exercer une pression de 75 kilos lors de la mastication. D’autres, plus délicats, n’en sont pas moins actifs ; c’est le cas des muscles qui gouvernent les paupières : plus de 20 000 fois par jour, ils recouvrent l’œil d’un liquide qui élimine germes et impuretés.

Une conception remarquable

Les muscles sont conçus pour se contracter sans à-coups. En outre, la force de contraction des muscles squelettiques doit être adaptée à l’effort demandé, qui n’est naturellement pas le même lorsqu’on ramasse une plume et lorsqu’on soulève un poids de 10 kilos. Comment cette adaptation s’opère-​t-​elle ?

Les muscles sont constitués de cellules appelées fibres en raison de leur forme allongée. Certaines fibres sont claires et d’autres plus sombres. Les fibres claires sont dites à contraction rapide. Elles interviennent lors des efforts courts et intenses, par exemple lorsque nous soulevons un objet lourd ou faisons un sprint sur 100 mètres. Les fibres musculaires rapides sont puissantes ; elles sont alimentées en énergie par un sucre, le glycogène. En revanche, elles se fatiguent rapidement et sont sujettes aux crampes, dues à l’accumulation d’acide lactique.

Les fibres musculaires sombres sont des fibres lentes. Leur métabolisme est aérobie (il fait intervenir l’oxygène de l’air) et elles sont plus irriguées que les fibres rapides. Elles constituent de ce fait “ les ressorts de l’endurance ”.

Il existe un troisième type de fibres musculaires. Légèrement plus sombres que les fibres rapides, elles leur ressemblent beaucoup, mais sont en outre résistantes à la fatigue. Parce qu’elles puisent leur énergie aussi bien dans le sucre que dans l’oxygène, ce sont généralement elles qui travaillent lorsque vous devez fournir un effort intense et prolongé.

Chaque muscle est constitué d’un mélange de ces différents types de fibres, mélange qui varie selon les personnes. Un coureur de fond, par exemple, peut avoir 80 % de fibres lentes dans les muscles des jambes, alors que chez un sprinteur la proportion de fibres rapides dépasse parfois 75 %.

Commandés par les nerfs

Toutes les fibres musculaires sont commandées par voie nerveuse. Lorsqu’un nerf envoie une impulsion à un muscle, celui-ci se contracte. Cependant, les fibres d’un muscle donné ne sont pas toutes solidaires. Elles sont organisées en unités motrices au sein desquelles toutes les fibres sont stimulées par un même nerf.

Certaines unités motrices, comme celles de la jambe, sont composées de plus de 2 000 fibres rattachées à un seul nerf ; celles de l’œil, en revanche, ne comptent que trois fibres chacune. Plus le nombre de fibres par unité motrice est bas et le nombre d’unités motrices élevé, plus les mouvements peuvent être coordonnés et précis, permettant par exemple de passer un fil dans le trou d’une aiguille ou de jouer du piano.

Lorsque nous ramassons une plume, peu d’unités motrices interviennent. Lorsque nous soulevons un objet lourd, des organes sensoriels spécifiques situés dans les fibres musculaires envoient aussitôt un message au cerveau, qui fait intervenir davantage d’unités motrices et augmente ainsi l’intensité de l’effort. Lorsque nous marchons lentement, nous n’utilisons qu’une petite partie de nos unités motrices, tandis que lorsque nous courons, nous en sollicitons un nombre bien plus grand, et ce à un rythme plus élevé.

Le muscle cardiaque se distingue des muscles squelettiques en ce qu’il répond à la règle du “ tout ou rien ”. Lorsqu’une cellule du myocarde est stimulée, l’excitation s’étend immédiatement à toutes les autres cellules. C’est ainsi que le muscle entier se contracte puis se relâche environ 72 fois par minute.

Le comportement des muscles lisses ressemble beaucoup à celui du muscle cardiaque : une fois la contraction amorcée, tout l’organe se contracte. Mais les muscles lisses peuvent rester contractés sans se fatiguer beaucoup plus longtemps que le myocarde. Leur présence passe généralement inaperçue, sauf par exemple en cas de crampes d’estomac dues à la faim ou lors des contractions de l’accouchement.

Prenez soin de vos muscles

“ L’activité physique a des effets bénéfiques sur l’ensemble de l’organisme [...]. Les muscles soumis à un exercice régulier font un meilleur travail dans tous les domaines ”, lit-​on dans Les muscles. La magie du mouvement (angl.). L’exercice physique améliore le tonus musculaire, ce qui permet un meilleur maintien des organes internes et une meilleure résistance des muscles à la fatigue.

Il existe deux types d’exercices bénéfiques pour les muscles. Le travail anaérobie (par exemple, soulever des poids chaque jour pendant peu de temps) fortifie les muscles. Plus ils sont forts, plus les muscles constituent des réserves importantes de sucre et d’acides gras et plus ils brûlent efficacement ces substances, ce qui les rend plus résistants à la fatigue.

Les activités aérobies, telles que le jogging, la natation, le vélo ou la marche rapide, favorisent la forme physique générale. De tels exercices d’endurance améliorent l’irrigation sanguine des muscles et augmentent le nombre de mitochondries, dans lesquelles est fabriquée l’ATP, le composé énergétique nécessaire à la contraction musculaire. Le cœur bénéficie particulièrement de ces exercices qui, dans certains cas, peuvent contribuer à prévenir une crise cardiaque.

En faisant une séance d’étirement et d’assouplissement avant un effort intense, on réduit le risque de claquage et d’autres accidents musculaires. Ces exercices d’échauffement provoquent une élévation de la température à l’intérieur du muscle ; le sang circule mieux et les enzymes peuvent produire davantage d’énergie, de sorte que la contraction musculaire est facilitée. Les mêmes mouvements effectués après l’effort aident à prévenir les douleurs et les raideurs en éliminant l’acide lactique accumulé.

Cependant, il faut noter qu’une activité trop intense, surtout sans entraînement, peut endommager les muscles squelettiques. En outre, si vous exposez vos muscles à des tensions trop importantes en effectuant des efforts freinateurs répétés (comme lorsqu’on dépose lentement un objet lourd ou que l’on descend une pente en courant), vous risquez une déchirure musculaire. Même une petite déchirure peut provoquer des spasmes douloureux et une inflammation.

Prenez soin de vos muscles. Donnez-​leur l’exercice raisonnable et le repos dont ils ont besoin afin qu’ils restent les “ moteurs ” efficaces dont le Créateur vous a doté.

[Entrefilet, page 20]

Notre corps compte 650 muscles. Les plus grands sont les muscles fessiers, qui assurent le mouvement des jambes.

[Encadré, page 24]

Muscles et alimentation

Pour garder des muscles sains, il est essentiel d’avoir une bonne alimentation. Les aliments riches en calcium, tels que les produits laitiers, et en potassium, tels que les bananes, les agrumes, les fruits secs, les pommes de terre, la plupart des légumes verts frais, les fruits à écale (amandes, noisettes, etc.) et les graines, contribuent à la régulation de la contraction musculaire. Le pain complet et les céréales apportent du fer et des vitamines du groupe B, notamment de la vitamine B₁ qui joue un rôle important dans la conversion des hydrates de carbone, des protéines et des graisses en composés énergétiques dont les muscles ont besoin. Boire beaucoup d’eau aide non seulement à conserver son équilibre hydroélectrolytique, mais aussi à éliminer l’acide lactique et les autres résidus qui pourraient entraver le bon fonctionnement des muscles.

[Encadré/Schéma, pages 22, 23]

LE MÉCANISME PRODIGIEUX DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE

Bien que le fonctionnement du muscle puisse paraître simple à première vue, la contraction musculaire est en réalité un phénomène d’une complexité impressionnante. “ J’en suis venu à éprouver un profond respect pour la beauté de la nature, a écrit Gerald Pollack. La conversion de l’énergie chimique en énergie mécanique est réalisée si adroitement — on est tenté de dire si intelligemment — que l’on ne peut que s’émerveiller. ”

Penchons-​nous à l’aide d’un microscope électronique sur le mécanisme complexe de la contraction musculaire et découvrons ce phénomène extraordinaire conçu par le Créateur.

Les cellules ou fibres musculaires sont constituées de myofibrilles, petites fibres disposées en parallèle. Chaque myofibrille contient plusieurs milliers de myofilaments, parmi lesquels on distingue des filaments épais, qui contiennent de la myosine, et des filaments fins, qui contiennent de l’actine. La myosine et l’actine sont des protéines qui jouent un rôle important dans la contraction de la cellule musculaire.

Les fibres nerveuses provenant de la moelle épinière entrent en contact avec les fibres musculaires par des cavités situées à la surface de ces dernières. Les muscles se mettent en mouvement lorsque le cerveau envoie un ordre et que le message, après avoir parcouru des centaines de millions de cellules nerveuses du système nerveux central, atteint la terminaison nerveuse. Quand une terminaison nerveuse est stimulée, plus de 100 petits sacs s’ouvrent, libérant une substance qui, au moment où elle entre en contact avec la membrane de la cellule musculaire, amplifie l’impulsion nerveuse. La cellule est alors parcourue par un courant électrique sous l’effet duquel la membrane laisse entrer des ions calcium qui déclenchent le processus mécanique de la contraction.

Les ions calcium se répandent dans toute la fibre musculaire par un réseau de petits canaux et entrent en contact avec des protéines situées sur les filaments d’actine (filaments fins). En se fixant sur des sites spécifiques qui inhibent la liaison myosine-actine, ils rendent possible la liaison physique entre les deux filaments.

Des paires de têtes de myosine, auxquelles sont fixées des molécules d’ATP, se détachent alors des filaments épais. Une tête se fixe sur l’un des sites du filament d’actine libérés par les ions calcium, formant un pont entre les deux filaments, tandis que l’autre tête casse des molécules d’ATP afin de fournir l’énergie nécessaire pour que le pont fasse glisser le filament d’actine le long du filament de myosine. Comme une équipe qui tire sur une corde, les têtes de myosine se détachent après chaque traction et se fixent plus loin sur le filament d’actine. Le processus se répète jusqu’à ce que la contraction soit complète. Cette cascade d’événements se produit en quelques millièmes de secondes !

La contraction terminée, le calcium retourne dans la membrane de la cellule musculaire, les sites exposés du filament d’actine reprennent leur rôle inhibiteur et la fibre musculaire se relâche jusqu’à la prochaine stimulation. Vraiment, ‘ d’une manière redoutable, nous sommes merveilleusement faits ’ ! — Psaume 139:14.

[Schéma]

(Voir la publication)

Les muscles sont constitués de faisceaux de fibres musculaires superposés.

Myofilaments épais et fins (très agrandis).

Myofibrille.

Faisceau de myofibrilles.

Fibre musculaire.

Muscle.

[Illustrations, page 21]

(Agrandissement × 2)

Les muscles les plus petits sont insérés sur les os minuscules situés dans l’oreille.

Il ne faut pas moins de 14 muscles pour réaliser un simple sourire !

Plus de 20 000 fois par jour, des muscles vous font cligner de l’œil.

[Illustrations, page 24]

Le muscle cardiaque se contracte et se relâche environ 72 fois par minute, soit 2,6 milliards de fois au cours d’une vie.

Travail anaérobie.

[Crédits photographiques, page 20]

Homme, p. 20 ; œil, p. 21 ; cœur, p. 24 : The Complete Encyclopedia of Illustration/J. G. Heck