Vous est-il déjà arrivé de vous réveiller en pleine nuit à cause d’une douleur intense au niveau du mollet ? Ou d’être obligé de vous arrêter en plein jogging à cause d’un muscle soudainement contracté ? Ces phénomènes, bien que désagréables, sont des manifestations de contractions musculaires, qui peuvent être volontaires ou involontaires. Cet article explore en détail les mécanismes de ces contractions, leurs différences, les causes possibles des contractions involontaires, et les moyens de les prévenir ou de les soulager.
Les Fondamentaux de la Contraction Musculaire
Pour comprendre les contractions musculaires volontaires et involontaires, il est essentiel de connaître l’organisation et le fonctionnement des muscles.
Organisation et Fonctionnement des Muscles
Le corps humain est constitué de différents types de muscles, notamment les muscles lisses et les muscles striés squelettiques. Les muscles striés squelettiques permettent la production de mouvement et le maintien de la posture du corps.
Chaque muscle est constitué de nombreuses fibres, de longues cellules capables de se contracter, aussi appelées myocytes. Les muscles striés squelettiques sont reliés aux os par les tendons. Lorsque le muscle se contracte, il se raccourcit et entraîne avec lui l’os (ou les os) auquel il est relié. Les faisceaux d’un muscle sont entourés d’une gaine de tissu conjonctif qui leur apporte du soutien, de l’élasticité et leur permettent de transmettre leur force à l’os. Un muscle est toujours desservi par une artère et une veine. Des terminaisons nerveuses régissent l’activité du muscle.
Pour qu’un muscle puisse faire bouger un os, il faut qu’il se raccourcisse. Le muscle est tout d’abord stimulé par un message nerveux relayé par le nerf, le muscle se raccourcit (contraction) puis il retrouve sa longueur initiale (relâchement). Le muscle peut se raccourcir grâce à la contraction des fibres qui le constituent. Si le muscle est trop stimulé, sa capacité de travail diminue, mais cette fatigue est réversible par le repos.
Lire aussi: Grossesse : contractions au 5ème mois
L'échelle Cellulaire et Moléculaire
Une cellule musculaire striée (ou fibre musculaire) est un ensemble de plusieurs cellules fusionnées qui partagent leur cytoplasme et 2 à 500 noyaux. Les cellules musculaires comportent des myofibrilles organisées en unités très ordonnées, répétitives et contractiles : les sarcomères. Le raccourcissement du sarcomère est dû à un mouvement des têtes de myosine sur les filaments d’actine. Tant que les ions Ca2+ sont présents, le mouvement se produit.
Au niveau cellulaire, la contraction est permise par le coulissement des myofibrilles d’actine et de myosine, entrainant le raccourcissement des sarcomères et ainsi celui des fibres et du muscle entier. Ce mécanisme nécessite des ions Ca++ et de l’énergie (sous forme d’ATP).
Classification des Muscles
Les muscles sont classés en deux catégories en fonction de leur aspect : striés et non striés. Les muscles striés se subdivisent en deux types : les muscles squelettiques et les muscles cardiaques. Une caractéristique importante commune aux muscles striés est qu'ils contiennent de la myoglobine (une protéine de liaison à l'oxygène et au fer présente dans les tissus musculaires cardiaques et squelettiques des vertébrés).
Les muscles squelettiques ont les caractéristiques suivantes : il s'agit du type de muscles le plus courant dans notre corps ; ces muscles sont sous contrôle conscient ; ils sont attachés aux os par des tendons. Ils permettent le mouvement volontaire des membres et du squelette. Les muscles du biceps, du triceps et du fessier sont tous des exemples de muscles squelettiques. Les muscles squelettiques sont également appelés muscles volontaires.
Le muscle cardiaque a les caractéristiques suivantes : ce muscle se trouve uniquement dans le cœur ; sa fonction est de se contracter et de pomper le sang dans tout le corps ; ce muscle est sous contrôle involontaire, il s'agit d'un couplage excitation/contraction cardiaque.
Lire aussi: Contractions : comment les identifier ?
Les muscles non striés (également appelés muscles lisses) sont différents des muscles squelettiques : les muscles non striés contiennent également de la myoglobine, bien que leur concentration soit généralement plus faible que dans les muscles striés et sont sous contrôle involontaire. Les muscles non striés remplissent différents rôles et fonctions dans l'organisme : contrôler le processus de péristaltisme dans l'intestin ; réguler la pression artérielle en ajustant la résistance des parois des vaisseaux sanguins ; réguler l'écoulement de l'urine ; ils assurent les contractions de l'utérus pendant la grossesse et l'accouchement. Le péristaltisme est le nom donné aux mouvements musculaires permettant de faire avancer un contenu dans un organe creux tel que le gros intestin.
Importance de la Myoglobine
La myoglobine est une protéine rouge dont la structure est similaire à une seule sous-unité de l'hémoglobine. Alors que la myoglobine et l'hémoglobine sont toutes deux des molécules de stockage de l'oxygène, la myoglobine a une plus grande affinité pour l'oxygène que l'hémoglobine. Par conséquent, l'hémoglobine cède de l'oxygène à la myoglobine, surtout à faible pH.
Ce comportement est particulièrement important lors d'une activité musculaire intense où il y aura un manque d'oxygène, et les muscles subiront une respiration anaérobie. Un sous-produit de la respiration anaérobie est l'acide lactique, qui abaisse le pH des muscles. Ainsi, lors d'une activité musculaire intense, l'hémoglobine cède plus facilement de l'oxygène à la myoglobine dans les muscles. Cet oxygène est utilisé dans la respiration aérobie pour générer l'adénosine triphosphate (ATP) nécessaire à la contraction musculaire.
Types de Contractions Musculaires
Les contractions des muscles squelettiques sont classées en deux types en fonction de la longueur du muscle pendant la contraction. Ces deux types sont isométriques et isotoniques.
Contraction Isométrique
Les contractions isométriques génèrent une force et une tension tandis que la longueur du muscle reste relativement constante. Par exemple, les muscles de la main et de l'avant-bras subissent une contraction isométrique lorsque tu fermes le poing. Un autre exemple serait celui d'une contraction de biceps, lorsque tu tiens un haltère dans une position statique au lieu de le soulever ou de l'abaisser activement.
Lire aussi: Comprendre les mouvements de bébé
Contraction Isotonique
Contrairement aux contractions isométriques, la tension reste constante pendant les contractions isotoniques, tandis que la longueur du muscle change. En fonction de la modification de la longueur du muscle, les contractions isotoniques peuvent être concentriques ou excentriques.
Contraction Musculaire Isotonique Concentrique
La contraction concentrique est un type d'activité musculaire qui génère une tension et une force permettant de déplacer un objet à mesure que le muscle se raccourcit. Il s'agit du type de contraction musculaire le plus courant dans notre corps. En soulevant un haltère avec le biceps, une contraction concentrique fait plier le bras au niveau du coude et soulève le poids vers l'épaule.
Contraction Musculaire Isotonique Excentrique
Pendant une contraction excentrique, le muscle s'allonge tout en continuant à générer de la force. En d'autres termes, la résistance opposée au muscle est supérieure à la force générée, ce qui entraîne un allongement du muscle. La contraction excentrique est le type de contraction le plus fort, principalement utilisé pour les mouvements de poids contrôlés.
Les contractions excentriques peuvent être volontaires ou involontaires. Par exemple, une contraction excentrique volontaire permet l'abaissement contrôlé d'un objet lourd soulevé par une contraction concentrique. Un exemple de contraction excentrique involontaire serait l'abaissement involontaire d'un objet trop lourd.
Le cycle des ponts croisés (voir explication ci-dessous) se produit également lors de la contraction excentrique, mais le sarcomère et la longueur du muscle sont allongés.
Le Sarcomère et les Messages Nerveux
Le cycle des ponts croisés est le processus intramusculaire de raccourcissement des sarcomères suivi d’une contraction mécanique des fibres musculaires. Un sarcomère est l'unité contractile de base d'un myocyte (fibre musculaire). Un sarcomère est composé de deux filaments protéiques principaux (filaments fins d'actine et épais de myosine) qui sont les structures actives responsables de la contraction musculaire.
Les cellules musculaires (myofibres) contiennent des protéines contractiles telles que des filaments d'actine et de myosine, collectivement appelés myofilaments. Dans les muscles squelettiques, ces myofilaments sont disposés en groupes appelés sarcomères qui donnent aux myofibres un aspect strié. Suite à une stimulation nerveuse et à la libération d'ions calcium dans le cytoplasme de la fibre musculaire, les filaments fins d'actine et les filaments épais de myosine glissent les uns sur les autres dans un processus appelé théorie du filament glissant. En bref, ce processus est piloté par des ponts croisés qui s'étendent à partir des filaments de myosine et interagissent de manière récurrente avec les filaments d'actine.
La contraction musculaire est une activité à forte demande d'énergie. Cette énergie est fournie par l'hydrolyse de l'ATP au niveau des têtes de myosine. En raison du glissement de ces dernières les unes sur les autres, les sarcomères et les fibres musculaires se raccourcissent, ce qui entraîne une contraction musculaire.
Les Muscles Squelettiques et le Mouvement
Les muscles ne font que produire une tension qui n'entraîne pas de mouvement efficace, à moins qu'elle ne soit exercée sur une structure qui ne change pas de forme, c'est-à-dire l'os. Par conséquent, le mouvement des membres nécessite à la fois des muscles et un squelette ferme.
Les muscles squelettiques sont le type de muscles le plus courant dans le corps humain, il y en a plus de 600 qui se croisent dans de multiples directions.
Les muscles sont généralement attachés aux os par des longueurs de tissus conjonctifs très résistants appelés tendons. L'une des nombreuses propriétés importantes des tendons est que, malgré leur grande flexibilité, ils ne s'étirent pas lorsque le muscle se contracte et tire sur eux. Ils transmettent donc toute la force générée sur l'os. Certains muscles ont des tendons très longs, et d'autres sont fixés directement aux os.
Cependant, tous les tendons ne sont pas fixés sur les os. Certains tendons relient des muscles aux tendons d'autres muscles, comme les muscles lombaires de la main, qui sont reliés aux tendons du muscle fléchisseur profond des doigts.
Action Antagoniste et Synergique des Muscles
Les muscles ne sont capables de produire une tension qu'en tirant ou en se contractant. Ils sont donc incapables de pousser ou de comprimer. En raison de cette limitation, les muscles doivent travailler par paires pour générer des mouvements dans différentes directions.
Lorsque deux muscles différents tirent sur une articulation dans des directions opposées, ils agissent de manière antagoniste. Un exemple d'action musculaire antagoniste peut être observé dans les muscles quadriceps et ischio-jambiers de la cuisse lorsque nous fléchissons et étendons notre jambe au niveau de l'articulation du genou. Pour étendre le genou : les muscles quadriceps se contractent et les ischio-jambiers se détendent. Pour plier le genou : les muscles ischio-jambiers se contractent et les quadriceps se détendent.
Là encore, il est important de souligner que cette action antagoniste entraîne un mouvement grâce au fait que les os sont rigides et incompressibles.
L'une des principales fonctions des muscles est de maintenir la posture. Pour ce faire, des paires de muscles antagonistes se contractent de manière isométrique au niveau des articulations afin de maintenir un angle articulaire constant.
Dans la plupart des cas, soulever des objets lourds nécessite un processus de contraction plus complexe impliquant un plus grand nombre de muscles. Par exemple, les muscles du biceps brachial, du brachial antérieur et du long supinateur sont les principaux fléchisseurs du coude, ils agissent en synergie, c'est-à-dire qu'ils s'entraident pendant la contraction.
Contraction Musculaire Volontaire
La contraction musculaire volontaire survient lorsque le cerveau envoie l’ordre aux muscles de se contracter en envoyant un signal électrique via les neurones moteurs qui innervent les muscles. Les muscles sont en fait simplement un outil qui permet de mettre en œuvre la contraction, c'est véritablement le cerveau qui donne l’ordre et choisit de contracter le muscle.
Quand on décide d’exécuter cette action, on ordonne le cerveau d’envoyer un signal jusqu’au muscle. Le cortex moteur est la zone du cerveau qui reçoit cet ordre. Celui-ci réceptionne les informations de plusieurs régions du cerveau qui donnent le sens du mouvement, sa vitesse… Le cortex analyse ces informations et les traduit en influx nerveux qui est envoyé à un premier neurone. Le signal électrique généré par l’influx nerveux circule dans le prolongement de ce neurone.
Pour aller jusqu’au muscle, l’influx nerveux doit passer par plusieurs étapes. Ainsi, au niveau supérieur de la moelle épinière, le relai est passé à un second neurone nommé le motoneurone qui rejoint le muscle pour que l’influx nerveux le stimule. Ce motoneurone est divisé en plusieurs terminaisons nerveuses à son extrémité et chacune de ces terminaisons entre en contact avec la fibre musculaire. L’association du motoneurone et des fibres s’appelle l’unité motrice.
Par ailleurs, le point de rencontre entre le motoneurone et les fibres est appelé la jonction neuromusculaire. C’est à cet endroit que le signal électrique déclenche la libération de molécules chimiques, les fameux neurotransmetteurs.
Se produit alors un enchaînement de phénomènes électriques qui permet aux molécules libérées de se déplacer jusqu’aux filaments pour qu’ils se contractent. Cela se produit en même temps dans de nombreuses fibres musculaires réparties dans le muscle.
Contraction Musculaire Involontaire
Lorsqu’une contraction intervient de manière involontaire, soudaine, et que le muscle n’arrive pas à se relâcher, on parle alors de crampe musculaire. Un spasme musculaire ou contracture est une contraction involontaire de fibres musculaires. Les spasmes touchent les muscles rattachés aux os types bras ou jambes appelés muscles striés (à commande volontaire). Cette dernière est douloureuse pendant quelques secondes à quelques minutes. Cette affection ne nécessite pas de diagnostic. Il n’existe aucune prise en charge particulière lorsqu’elle est occasionnelle.
Les spasmes ou contractions musculaires involontaires sont très fréquents et peuvent se produire dans tous les muscles squelettiques. Ils impliquent la plupart du temps une seule unité motrice, qui est constituée d’un nerf moteur (nerf qui transporte l’information à partir du cerveau) et des fibres musculaires dans lesquelles il se connecte. Une contraction musculaire volontaire peut impliquer des milliers d’unités motrices en fonction de la quantité de force appliquée. Scientifiquement, on appelle ces contractions involontaires des fasciculations. Elles se produisent le plus souvent dans les muscles des membres, les paupières, et parfois dans le dos.
Tu es assis(e) au restaurant avec des ami(e)s et d’un seul coup ta paupière gauche s’agite de façon incontrôlable. Tu te demandes si quelqu’un la remarqué et pourquoi cela arrive.
Causes des Contractions Involontaires
Les études à ce sujet sont peu nombreuses et controversées. La théorie la plus largement acceptée est que ces contractions involontaires sont dues à une irritation du nerf, mais on ne sait pas vraiment dans quelle zone l’irritation se produit. Ces fasciculations ont tendance à apparaître après l’entraînement, quand on est stressé, fatigué ou lorsque l’on a des carences alimentaires (manque de nutriments et/ou micronutriments dans l’alimentation). Peuvent également causer des fasciculations une consommation excessive d’alcool, la caféine et le tabagisme. Encore une fois, les mécanismes qui provoquent « ces secousses » sont mal connus parce qu’ils sont difficilement prévisibles, très courts et disparaissent sans la prise de médicament.
D’après le site Live Science, les preuves scientifiques les plus solides indiquent que les spasmes et les crampes musculaires sont provoquées par une mauvaise communication entre le tendon qui contrôle le muscle et le système nerveux. Cette mauvaise communication serait le résultat d’une fatigue musculaire. Plusieurs études ont révélé que les athlètes qui avaient des spasmes et des crampes couraient souvent plus vite que leur rythme normal.
Lorsqu’une personne est déshydratée et a perdu des électrolytes (calcium, potassium, magnésium…), il est très probable que le muscle se contracte, provoquant un spasme musculaire grave.
Les crampes musculaires peuvent être associées à :
- Une activité physique soutenue. La majorité des crampes est associée à une sollicitation trop importante d’un muscle ou un groupe de muscles. Ce type de crampe survient lors de l’activité ou quelques temps après l’exercice physique.
- Le repos. Ce type de crampes peut survenir à tous les âges, et sont fréquentes la nuit. Elles sont mal expliquées. Un faux-mouvement ou une mauvaise position maintenue de façon prolongée d’un membre à l’origine du déclenchement de la crampe est souvent évoqué.
- La déshydratation.
- Un faible niveau sanguin de calcium et/ou de magnésium. Lorsque le taux sanguin de calcium ou de magnésium est trop bas, l’excitabilité des terminaisons nerveuses et des muscles qu’elles contrôlent augmente, prédisposant à un risque plus élevé d’avoir des crampes.
- Une mauvaise circulation sanguine abaisse les apports en oxygène dans le tissu musculaire et provoque des douleurs semblables à celle des crampes.
- Les crampes paraphysiologiques présentes chez les sportifs, femmes enceintes ou les individus sains.
- Les crampes médicamenteuses.
- Une blessure musculaire.
- Une fracture osseuse.
Cas Pathologiques
Il faut savoir que les contractions musculaires involontaires sont un des symptômes d’une maladie appelée sclérose en plaques (SEP) et aussi de la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Si elles se produisent souvent, par exemple tous les jours sur une longue période, une consultation médicale pourrait être envisagée. Si une contraction musculaire est violente, cela peut être une fibrillation et non une fasciculation. Cette contraction très forte peut être un signe de myopathie (maladie du tissu musculaire).
Les maladies neuromusculaires regroupent un ensemble de troubles liés aux muscles et aux nerfs. Les conséquences des maladies neuromusculaires sont nombreuses car elles peuvent toucher tous les muscles de l’organisme (striés squelettiques, cardiaques ou lisses). La myopathie de Duchenne est une maladie génétique récessive touchant le gène DMD présent sur le chromosome X. Le gène DMD est en effet responsable de la production de la dystrophine, une protéine présente sous la membrane plasmique qui lui permet d’adhérer aux autres cellules musculaires. Il n’existe pas de traitement pour cette maladie mais de nombreuses recherches sont en cours pour isoler un traitement : on s’intéresse notamment de près à la thérapie génique. Une autre voie de recherche, dite « technique du saut d’exon », envisage de forcer l’épissage de l’exon muté de l’ARN codant pour la dystrophine (c’est cette mutation qui empêche de synthétiser correctement la dystrophine).
Mouvements Involontaires Associés
Il existe de nombreux mouvements involontaires, très variés, non rarement associés entre eux, souvent dus à des médicaments. Il n'est pas rare qu'un mouvement involontaire soit de diagnostic difficile. Parmi ces mouvements, on peut citer :
- Tremblements :
- Tremblement de repos (tremblement parkinsonien)
- Tremblement d'attitude
- Tremblement d'action ou tremblement intentionnel
- Myoclonies :
- Myoclonies épileptiques
- Myoclonies du voile du palais
- Dystonies : Elles réalisent une contraction musculaire prolongée, ou une prise de posture anormale. Habituellement absentes au repos, elles apparaissent lors du maintien d'une attitude ou lors du mouvement volontaires, qu'elles parasitent. Exemple : Dystonie du pied
- Syndrome des jambes sans repos : Les malades éprouvent des impressions pénibles, souvent difficiles à définir (impatiences, douleurs), mais surtout survenant au repos (assis ou allongé), le soir ou la nuit, et les obligeant à marcher pour soulager leurs symptômes.
- Tics : C'est un mouvement ou une vocalisation involontaire, de survenue soudaine, bref, souvent explosif, stéréotypé chez un même patient, sans but apparent, ressenti comme irrépressible mais pouvant être supprimé pendant un temps variable par la volonté. Comme pour tous les mouvements involontaires, les tics peuvent être accrus par l'émotion et disparaissent pendant le sommeil.
- Hémiballisme : Rare, c'est un mouvement involontaire brusque et rapide, caractérisé par sa très grande amplitude, rotatoire, et le fait qu'habituellement il concerne tout un hémicorps.
- Chorées et dyskinésies : Il s'agit également de mouvements involontaires brusques, brefs, très variables dans leur distribution, leur fréquence et leur intensité.
Que Faire en Cas de Crampe ?
Debout : un muscle peut être étiré en marchant doucement, ou en pratiquant un étirement face à un mur, les pieds à 50 cm de celui-ci avec les mains posées dessus. Il est également utile de masser le muscle touché par la crampe et de bien s’hydrater une fois la crampe passée.
S’il existe une pathologie, le traitement est celui de cette maladie. Aucune efficacité n’a été démontrée.
Si les spasmes surviennent la nuit, il faut étirer le muscle au moment où le spasme se fait sentir. Pour les prévenir, il a été démontré que l'étirement des muscles des jambes avant le coucher peut aider. Vous pouvez aussi défaire les draps et les couvertures au bout du lit pour laisser plus de place à vos pieds afin qu’ils se détendent.
Si les crampes sont récidivantes il faut privilégier certains aliments riches en magnésium, par exemple les lentilles, les légumes verts, les céréales complètes, le chocolat noir, etc. Pour prévenir l’apparition des crampes, il est nécessaire de bien s’étirer et s’échauffer avant, et à la suite, d’une activité physique. Certaines boissons riches en électrolytes (sodium, potassium) sont intéressantes pour les sportifs.
tags: #contraction #musculaire #volontaire #et #involontaire