1ère hypothèse

 Tout d'abord, nous avons observé les « symptômes » de la crampe.
De fait, lorsque l'on a une crampe, nous pouvons remarquer que notre muscle devient plus rigide, plus dur, plus court et douloureux. De plus, les crampes ne semblent pas spécifiques à un type de muscle. En effet, nous pouvons en avoir au niveau des muscles des jambes, des bras c'est-à-dire les muscles squelettiques, ou au niveau de l'estomac, l'intestin qui eux sont des muscles lisses.

   Ainsi grâce à ces observations, nous supposons qu'une crampe est une contraction musculaire exagérée, involontaire et qui dure dans le temps.
Nous pouvons alors nous demander ce qui se passe à l'échelle des cellules lors de la contraction musculaire. Pour nous, une contraction musculaire se traduit par un rétrécissement des cellules (ou fibres) musculaires.
   Pour vérifier cette hypothèse, nous avons dans un premier lieu observé au microscope une cellule musculaire de cuisse de grenouille afin de voir sa structure. Nous avons donc prélevé des fibres musculaires de grenouille que nous avons dilacéré sur une plaque de verre pour ensuite les imbiber de bleu de méthylène afin de mieux les observer par la suite au microscope. Voici une photo de ce que nous avons alors pu observer :

 
(Photo de notre expérience)

 (Photo d'une expérience trouvée sur internet sur le site detective-sante.com) 

 À l'aide de notre propre observation et grâce à celle du site détective-santé.com, nous avons pu constater que les cellules musculaires sont des cellules très longues et allongées, striées et possédant plusieurs noyaux.
 Nous nous sommes ensuite demandés comment étaient constitues ces cellules. Pour répondre a cette question nous avons donc étudié leur structure.
 Nous avons alors appris que les cellules que nous avions observées au microscope étaient des myocytes squelettiques. En effet, ces derniers sont des cellules de muscles, striées squelettiques, géantes allongées, contenant plusieurs noyaux et dont le cytoplasme contient des myofibrilles ce qui leur donne leur aspect strié. Une myofibrille étant une structure contractile allongée de nature protéique, constituée d'une succession de sarcomères qui sont des structures contractiles, constitués de myofilaments fins d'actine (A) et de myofilaments épais de myosine (M). L'actine et la myosine étant tout deux des protéines produites en grande quantité par les cellules musculaires, l'actine formant des filaments fins et la myosine des filaments épais. Nous avons aussi appris que la myosine est un moteur moléculaire dépendant de l'ATP.

  Schéma d'une cellule musculaire (fait à l'aide du * fait à l'aide du manuel de SVT de terminal S spécialité SVT Collection A. Duco)

 * fait à l'aide du manuel de SVT de terminal S spécialité SVT Collection A. Duco

   Nous supposions alors qu'une crampe était due au fait que les sarcomères rétrécissent et restent bloqués dans cette position. Les sarcomères étant constitués de filaments d'actine et de myosine, nous avons étudié les réactions chimiques qui s'opèrent entre les deux pour que le sarcomère rétrécisse.

  La myosine (M) catalyse l'hydrolyse de l'ATP. La réaction est lente si la myosine est seule :
M+ATP-> M-ADP-Pi -> M+ADP+Pi

 






En présence d'actine (A), l'hydrolyse de l'ATP par la myosine est 200 fois plus rapide. Il se forme un complexe actine-myosine :
M-ADP-Pi+A ->AM+ADP+Pi



 














La dissociation du complexe actine-myosine nécessite la fixation d'ATP :
AM+ATP ->M-ADP-Pi+A

 

 Légendes pour les réactions chimiques ci dessous :
   Pour Pi nous avons le phosphate inorganique.
Pour l'ATP nous avons l'adénosine triphosphate qui est une molécule organique phosphorée, produite lors de la photosynthèse, des fermentations et de la respiration cellulaire. Son hydrolyse est couplée à de nombreuses activités cellulaires comme la synthèse des molécules et le mouvement.
Pour l'ADP nous avons l'adénosine di-phosphate

   Ces réactions chimiques entraînent ce qu'on appelle la contraction musculaire. Ainsi, grâce à ces observations, nous avons pu voir que lors de la contraction musculaire, de l'énergie chimique sous forme d'ATP est convertie en énergie mécanique au niveau de chaque sarcomère. Cette énergie permet la mise en mouvement des têtes de myosine qui vont alors se mouvoir le long d'un filament d'actine. Ainsi, durant la contraction musculaire, la tête de myosine s'arme puis se fixe sur le filament d'actine. Le complexe actine-myosine obtenu libère les produits d'hydrolyse de l'ADP, ce qui s'accompagne d'un retour de la tête à sa position de repos mais tout en restant fixé avec l'actine. C'est le « coup de rame ». Cela entraîne un mouvement des filaments d'actine et rétrécit ainsi les sarcomères. La fixation d'une nouvelle molécule d'ATP entraine la dissociation du complexe actine-myosine. Un autre cycle peut alors commencer.

 

* fait à l'aide du manuel de SVT de terminal S spécialité SVT Collection A. Duco


   Pour conclure, les cellules musculaires sont des cellules striées constituées de sarcomères. Ces sarcomères peuvent rétrécir, c'est ce qu'on appelle la contraction musculaire. La contraction musculaire est une succession cyclique de réactions chimiques se déroulant à l'échelle des molécules d'actine (A) et de myosine (M).

   Nous nous avons vu grâce à ce schéma que sans calcium, il n'y a pas d'interactions entre l'actine et la myosine et donc pas de contraction musculaire.