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Cellule musculaire : une structure qui se raccourcit
Du muscle à la fibre, cellule spécialisée à myofibrilles ; sarcomère, bandes et modèle du glissement des filaments ; cycle des têtes de myosine et ATP ; rôle du calcium dans la contraction et le relâchement ; une myopathie, la fibre mal arrimée à sa matrice extracellulaire.
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Pourquoi un muscle s’épaissit-il quand il se raccourcit ?
- A. Il se remplit de sang à chaque effort
- B. Son volume ne varie presque pas
- C. Ses fibres se divisent en deux
- D. Ses tendons se replient en lui
Réponse
B. Son volume ne varie presque pas — Le volume du muscle varie très peu : plus court, il est forcément plus épais. Ses fibres ne se divisent pas et ses tendons restent fixés aux os.
Le sarcomère est la portion de myofibrille comprise entre :
- A. deux stries Z successives
- B. deux zones H voisines
- C. deux bandes A voisines
- D. deux noyaux de la fibre
Réponse
A. deux stries Z successives — Le sarcomère, unité contractile, est délimité par deux stries Z, sur lesquelles s’ancrent les filaments d’actine.
Quelle molécule les têtes de myosine hydrolysent-elles directement ?
- A. L’ADP
- B. Le Ca²⁺
- C. Le glucose
- D. L’ATP
Réponse
D. L’ATP — Les têtes hydrolysent l’ATP (ATP → ADP + Pi) : l’ADP est un produit de la réaction, le Ca²⁺ déclenche la contraction, le glucose sert à régénérer l’ATP.
Quelle protéine forme les filaments épais du sarcomère ?
- A. L’actine
- B. La laminine
- C. La myosine
- D. La dystrophine
Réponse
C. La myosine — Les filaments épais sont faits de myosine, les filaments fins d’actine ; laminine et dystrophine arriment la fibre à sa matrice.
Pendant la contraction, quelle zone du sarcomère garde sa longueur ?
- A. La bande I
- B. La bande A
- C. La zone H
- D. Le sarcomère entier
Réponse
B. La bande A — La bande A a la longueur des filaments de myosine, qui ne raccourcissent pas ; sarcomère, bandes I et zone H diminuent.
Pourquoi la fibre musculaire possède-t-elle de nombreux noyaux ?
- A. Elle provient de la fusion de cellules
- B. Elle se divise pendant chaque effort intense
- C. Le motoneurone lui fournit ses noyaux
- D. Chaque sarcomère a son propre noyau
Réponse
A. Elle provient de la fusion de cellules — La fibre est issue de la fusion de cellules embryonnaires, dont elle garde les noyaux : c’est une cellule unique, géante et plurinucléée.
Quel est le rôle des ions Ca²⁺ dans la contraction ?
- A. Fournir l’énergie du pivotement des têtes
- B. Détacher les têtes de l’actine
- C. Raccourcir les filaments
- D. Démasquer les sites de l’actine
Réponse
D. Démasquer les sites de l’actine — Le Ca²⁺ est un déclencheur : il rend accessibles les sites de fixation de la myosine sur l’actine. L’énergie vient de l’hydrolyse de l’ATP, qui détache aussi les têtes.
Quelle protéine manque dans la myopathie de Duchenne ?
- A. La myosine
- B. L’actine
- C. La dystrophine
- D. La créatine kinase
Réponse
C. La dystrophine — La mutation prive les fibres de dystrophine ; actine et myosine sont présentes. La créatine kinase est l’enzyme qui fuit dans le sang.
Lors du relâchement, les ions Ca²⁺ :
- A. sont détruits par la myosine
- B. sont repompés dans le réticulum
- C. passent dans le sang
- D. sont stockés dans les mitochondries
Réponse
B. sont repompés dans le réticulum — Des pompes, qui consomment de l’ATP, renvoient le Ca²⁺ dans le réticulum sarcoplasmique : les sites de l’actine sont de nouveau masqués.
Au microscope optique, une fibre musculaire striée montre :
- A. des bandes claires et sombres alternées
- B. un seul noyau, en position centrale dans la cellule
- C. des chloroplastes alignés
- D. une paroi de cellulose épaisse
Réponse
A. des bandes claires et sombres alternées — Les bandes claires (I) et sombres (A), alignées d’une myofibrille à l’autre, donnent l’aspect strié ; la fibre a de nombreux noyaux, à sa périphérie.
Quelle étape détache la tête de myosine de l’actine ?
- A. L’hydrolyse de l’ATP par la tête
- B. La libération de l’ADP et du Pi
- C. L’arrivée des ions Ca²⁺
- D. La fixation d’un nouvel ATP
Réponse
D. La fixation d’un nouvel ATP — La fixation d’un ATP détache la tête ; son hydrolyse la redresse ensuite. La libération de Pi puis d’ADP accompagne le pivotement.
Quelle structure de la fibre est formée de sarcomères placés bout à bout ?
- A. Le réticulum sarcoplasmique
- B. La mitochondrie
- C. La myofibrille
- D. Le tendon
Réponse
C. La myofibrille — Chaque myofibrille est une file de sarcomères : leur raccourcissement simultané raccourcit la fibre.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un sarcomère passe de 2,34 µm à 2,08 µm ; sa bande A mesure 1,52 µm. Que deviennent ses bandes I (total) ?
- A. Elles restent égales à 0,82 µm
- B. Elles passent de 0,82 à 0,56 µm
- C. Elles passent de 1,52 à 0,56 µm
- D. Elles passent de 0,41 à 0,28 µm
Réponse
B. Elles passent de 0,82 à 0,56 µm — Bandes I = sarcomère − bande A : 2,34 − 1,52 = 0,82 µm, puis 2,08 − 1,52 = 0,56 µm. 0,41 et 0,28 µm sont des demi-bandes.
Un sarcomère de 2,20 µm présente une zone H de 0,30 µm. Longueur d’un filament d’actine, de la strie Z au bord de la zone H ?
- A. 0,95 µm
- B. 1,90 µm
- C. 1,10 µm
- D. 1,25 µm
Réponse
A. 0,95 µm — Les deux filaments occupent 2,20 − 0,30 = 1,90 µm, soit 0,95 µm chacun. 1,90 µm est la longueur des deux filaments réunis ; 1,10 µm la moitié du sarcomère.
Sur une électronographie agrandie 30 000 fois, un sarcomère mesure 69 mm. Sa longueur réelle est :
- A. 23 µm
- B. 0,23 µm
- C. 0,43 µm
- D. 2,3 µm
Réponse
D. 2,3 µm — 69 mm = 69 000 µm ; 69 000 ÷ 30 000 = 2,3 µm. 0,43 vient d’une division dans le mauvais sens.
Une myofibrille de 1,41 cm est formée de sarcomères de 2,35 µm. Combien en compte-t-elle ?
- A. 600
- B. 60 000
- C. 6 000
- D. 3 000
Réponse
C. 6 000 — 1,41 cm = 14 100 µm ; 14 100 ÷ 2,35 = 6 000 sarcomères en série.
Tous les sarcomères d’une fibre raccourcissent de 10 %. La fibre raccourcit de :
- A. 5 % de sa longueur
- B. 10 % de sa longueur
- C. 20 % de sa longueur
- D. 10 % × le nombre de sarcomères
Réponse
B. 10 % de sa longueur — Les sarcomères sont en série : chacun perd 10 % de sa longueur, la fibre entière aussi.
Une demi-bande I mesure 0,2 µm et un filament d’actine 1,0 µm. Sur quelle longueur l’actine chevauche-t-elle la myosine, de chaque côté ?
- A. 0,8 µm
- B. 1,2 µm
- C. 0,4 µm
- D. 0,6 µm
Réponse
A. 0,8 µm — Chevauchement = actine − demi-bande I = 1,0 − 0,2 = 0,8 µm.
Dans quel ordre ces événements se succèdent-ils au début d’une contraction ?
- A. sortie du Ca²⁺, potentiel d’action, sites démasqués, pivotement
- B. potentiel d’action, sites démasqués, sortie du Ca²⁺, pivotement
- C. potentiel d’action, sortie du Ca²⁺, pivotement, sites démasqués
- D. potentiel d’action, sortie du Ca²⁺, sites démasqués, pivotement
Réponse
D. potentiel d’action, sortie du Ca²⁺, sites démasqués, pivotement — Le potentiel d’action ouvre les canaux calciques du réticulum ; le Ca²⁺ sorti démasque les sites de l’actine ; les têtes s’y fixent, puis pivotent. Le pivotement ne peut pas précéder la fixation, donc le démasquage des sites.
Une substance empêche la naissance du potentiel d’action musculaire. Stimulée par son motoneurone, la fibre :
- A. libère du Ca²⁺ mais ne se contracte pas
- B. se contracte puis devient rigide
- C. ne libère pas de Ca²⁺ et reste relâchée
- D. se contracte mais ne se relâche plus
Réponse
C. ne libère pas de Ca²⁺ et reste relâchée — L’excitation est la première étape : sans potentiel d’action, les canaux calciques du réticulum ne s’ouvrent pas, le Ca²⁺ ne sort pas et les sites de l’actine restent masqués. La fibre reste relâchée.
Quand la rigidité cadavérique s’installe, les têtes de myosine sont :
- A. détachées et redressées
- B. restées fixées sur l’actine
- C. détachées, faute de Ca²⁺
- D. en train de pivoter sans arrêt
Réponse
B. restées fixées sur l’actine — Sans ATP, la tête fixée à l’actine ne peut plus s’en détacher : les ponts deviennent permanents.
Dans la myopathie de Duchenne, pourquoi la créatine kinase du sang est-elle très élevée ?
- A. Des fibres lésées laissent fuir leur contenu
- B. Les fibres malades fabriquent beaucoup trop d’ATP
- C. Le foie produit l’enzyme à la place des muscles
- D. Le gène muté code la créatine kinase
Réponse
A. Des fibres lésées laissent fuir leur contenu — Sans dystrophine, la membrane est lésée par les contractions : l’enzyme du cytosol des fibres passe dans le sang.
Chez un garçon privé de dystrophine, où manque la protéine ?
- A. Dans la lame basale, hors de la fibre
- B. Dans les filaments épais du sarcomère
- C. Dans le noyau des fibres
- D. Dans le cytosol, sous la membrane
Réponse
D. Dans le cytosol, sous la membrane — La dystrophine est une protéine du cytosol, sous la membrane, qui relie l’actine au dystroglycane ; la laminine, elle, est dans la lame basale.
Un sarcomère raccourcit de 0,3 µm. Sa zone H diminue de :
- A. 0,15 µm
- B. 0,6 µm
- C. 0,3 µm
- D. 0 µm
Réponse
C. 0,3 µm — Zone H = sarcomère − 2 × actine ; l’actine ne change pas de longueur, donc la zone H perd autant que le sarcomère : 0,3 µm.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Quel constat est un argument en faveur du glissement plutôt que du raccourcissement des filaments ?
- A. Les bandes I raccourcissent toutes les deux
- B. La bande A garde la même longueur
- C. Le sarcomère raccourcit de 15 % environ
- D. La fibre s’épaissit
Réponse
B. La bande A garde la même longueur — Bandes I et sarcomère raccourciraient aussi si les filaments raccourcissaient ; la bande A constante montre que la myosine garde sa longueur, ce que prévoit le glissement.
Pourquoi le relâchement consomme-t-il de l’ATP ?
- A. Il faut repomper le Ca²⁺ et détacher les têtes
- B. Le Ca²⁺ fournit de l’énergie au réticulum
- C. L’actine doit être reconstruite après chaque cycle
- D. L’ATP allonge les filaments de myosine
Réponse
A. Il faut repomper le Ca²⁺ et détacher les têtes — Le Ca²⁺ est repompé contre son gradient par des pompes qui hydrolysent l’ATP, et chaque tête ne se détache qu’après fixation d’un ATP.
Une substance empêche l’hydrolyse de l’ATP fixé sur la tête de myosine, mais pas sa fixation. Après son pivotement, la tête est :
- A. fixée à l’actine, comme dans la rigidité
- B. redressée et prête à se refixer
- C. en train de pivoter de nouveau
- D. détachée, mais incapable de se redresser
Réponse
D. détachée, mais incapable de se redresser — La fixation de l’ATP détache la tête, mais sans hydrolyse elle ne se redresse pas : elle ne peut pas commencer un nouveau cycle.
Deux fibres P et Q ont la même longueur et les mêmes sarcomères ; P contient deux fois plus de myofibrilles que Q. Si tous leurs sarcomères raccourcissent de 10 %, P raccourcit :
- A. deux fois plus que Q
- B. deux fois moins que Q
- C. autant que Q
- D. plus que Q, mais moins du double
Réponse
C. autant que Q — Les myofibrilles sont parallèles : chacune a le même nombre de sarcomères en série et raccourcit de 10 %. C’est le nombre de sarcomères en série, pas le nombre de myofibrilles, qui fixe le raccourcissement : P raccourcit autant que Q.
Fibre A : sortie du Ca²⁺ bloquée. Fibre B : têtes de myosine bloquées. Quelle observation les distingue ?
- A. Le potentiel d’action musculaire manque chez A
- B. Du Ca²⁺ injecté fait contracter A, pas B
- C. B ne libère plus de Ca²⁺
- D. Aucune : elles répondent pareil
Réponse
B. Du Ca²⁺ injecté fait contracter A, pas B — Le Ca²⁺ injecté contourne le blocage de A ; chez B, les têtes ne peuvent pas agir même avec du Ca²⁺. Les deux ont un potentiel d’action normal.
Les potentiels d’action cessent alors que l’ATP reste abondant. Pourquoi la contraction s’arrête-t-elle ?
- A. Le Ca²⁺ repompé laisse les sites masqués
- B. L’ATP en excès bloque les têtes sur l’actine
- C. La myosine se détache des stries Z
- D. Les filaments d’actine raccourcissent
Réponse
A. Le Ca²⁺ repompé laisse les sites masqués — Le Ca²⁺ est renvoyé dans le réticulum : les sites de l’actine sont de nouveau masqués et les têtes détachées par l’ATP ne se refixent plus.
Les têtes des deux moitiés d’un filament épais sont orientées en sens opposés. Conséquence ?
- A. Le sarcomère s’allonge à chaque cycle
- B. Un seul des deux côtés du sarcomère raccourcit
- C. Les filaments tournent sur eux-mêmes
- D. Les deux stries Z sont tirées vers le centre
Réponse
D. Les deux stries Z sont tirées vers le centre — Chaque moitié tire l’actine de son côté vers le centre : les deux stries Z se rapprochent et le sarcomère raccourcit symétriquement.
Pourquoi l’absence de laminine, protéine extérieure à la fibre, fait-elle dégénérer la fibre ?
- A. La laminine fournit l’ATP nécessaire aux têtes
- B. La laminine est une protéine contractile
- C. La fibre n’est plus arrimée à sa matrice
- D. La laminine stocke les ions Ca²⁺
Réponse
C. La fibre n’est plus arrimée à sa matrice — La laminine de la matrice se lie au dystroglycane de la membrane : sans elle, la chaîne qui arrime la fibre à sa matrice est rompue.
Sur l’électronographie d’un sarcomère contracté, la zone H a disparu. On en déduit que :
- A. la myosine a raccourci de moitié
- B. l’actine a atteint le centre du sarcomère
- C. l’actine a raccourci jusqu’au centre
- D. la bande A a disparu en même temps que la zone H
Réponse
B. l’actine a atteint le centre du sarcomère — La zone H est la zone de myosine seule : elle disparaît quand les extrémités des filaments d’actine, qui glissent sans raccourcir, se rejoignent au centre.
Imaginons que toutes les têtes d’un filament épais fassent leurs cycles en même temps. Au moment où elles se détachent ensemble :
- A. plus rien ne retient l’actine, qui peut glisser en arrière
- B. l’actine continue d’avancer, tirée par le Ca²⁺
- C. la fibre devient rigide, faute d’ATP
- D. les filaments d’actine raccourcissent d’un coup
Réponse
A. plus rien ne retient l’actine, qui peut glisser en arrière — Dans la fibre, les cycles des têtes sont décalés : à tout instant, une partie d’entre elles reste fixée et retient le filament. Si toutes se détachaient ensemble, aucun pont ne retiendrait plus l’actine. Le Ca²⁺ ne tire rien, l’ATP est présent et les filaments ne raccourcissent jamais.
Pourquoi une fibre paraît-elle striée sur toute sa largeur ?
- A. Chaque myofibrille porte une seule strie
- B. Les noyaux forment des bandes régulières
- C. Les mitochondries alternent avec le réticulum
- D. Les sarcomères des myofibrilles sont alignés
Réponse
D. Les sarcomères des myofibrilles sont alignés — Les bandes A et I des myofibrilles voisines se correspondent : elles forment des stries transversales continues.
Dans une myofibrille de 4 000 sarcomères, seule la moitié raccourcit, de 0,4 µm chacun ; les autres ne changent pas. La myofibrille raccourcit de :
- A. 1,6 mm
- B. 0,4 µm
- C. 0,8 mm
- D. 0,2 mm
Réponse
C. 0,8 mm — Les raccourcissements des sarcomères en série s’additionnent : 2 000 × 0,4 = 800 µm = 0,8 mm. 1,6 mm supposerait que les 4 000 sarcomères raccourcissent ; 0,4 µm est le raccourcissement d’un seul sarcomère.
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