L'ATP : utilisation

• Un muscle est un ensemble de fibres musculaires regroupées en faisceaux (+ vaisseaux sanguins + fibres nerveuses).
Chaque fibre est une cellule géante de plusieurs centimètres de long (avec un diamètre de 10 à 100 nm). Elle présente une membrane (ou sarcolemme), un cytoplasme riche en mitochondries, en éléments de réserve ainsi qu'en éléments particuliers propres à la fibre : les myofibrilles. Elle a la particularité de posséder plusieurs noyaux, jusqu'à 100 par cellule.

• Les myofibrilles sont constituées de faisceaux de filaments protéiques allongés présentant une succession régulière de disques clairs (bandes claires ou bandes I), et de disques sombres (bandes sombres ou bandes A).
Chaque bande I est divisée en 2 parties par une strie : la strie Z. Chaque bande A comprend une partie centrale plus claire, la bande H, au centre de laquelle apparaît la bande M plus dense.

L'espace entre deux stries Z consécutives est le sarcomère. Chaque myofibrille est ainsi formée d'une succession d'unités répétitives qui sont les unités contractiles de la fibre.
L'alternance des disques sombres et clairs est la même pour toutes les myofibrilles d'une même fibre musculaire : ceci donne une striation transversale caractéristique et une striation longitudinale due à la disposition des myofibrilles les unes à côté des autres.

• Chaque myofibrille est composée de deux sortes de myofilaments protéiques : des filaments fins d'actine (+ troponine et tropomyosine) et des filaments plus épais de myosine.

Un myofilament de myosine contient environ 200 molécules de myosine constituées chacune d'une « tige » et de deux têtes globuleuses. Les têtes servent de sites de liaison pour les filaments d'actine. Chaque myofilament d'actine est composé de deux filaments d'actine enroulés l'un autour de l'autre (la tropomyosine sert à consolider l'ensemble) : ils portent des sites de liaison pour la myosine.

Les sites de fixation de la myosine sur l'actine deviennent disponibles : les têtes de myosine se fixent et forment un angle de 45° avec l'axe du filament de myosine. Le complexe actine-myosine formé est capable de récupérer l'énergie libérée par hydrolyse de l'ATP : une ATP se lie avec la tête de myosine, le complexe actine-myosine se dissocie, la tête de myosine hydrolyse l'ATP en ADP + Pi.

Ceci permet une rotation de la tête de myosine qui s'oriente perpendiculairement à l'axe du filament de myosine : la tête porteuse d'ADP se lie à l'actine, l'ADP est libéré et la tête de myosine pivote de nouveau pour former un angle de 45° par rapport à l'axe.
Il s'opère alors un glissement des filaments fins d'actine entre les filaments de myosine.
Ce cycle attachement-pivotement-détachement peut se produire environ 5 fois/s.

Les conséquences sont les suivantes :

• le sarcomère raccourcit (bandes claires plus courtes) ;
• le muscle se contracte.

L'énergie libérée par hydrolyse d'ATP est convertie en énergie mécanique avec dégagement de chaleur.
L'ATP est indispensable à la rupture du complexe actine-myosine et son hydrolyse permet de nouveau la formation du complexe. Si on bloque l'hydrolyse, alors la contraction ne peut plus se faire.