10.5 Types de fibres musculaires

Deux critères à prendre en compte lors de la classification des types de fibres musculaires sont la vitesse de contraction de certaines fibres par rapport à d'autres, et la manière dont les fibres produisent de l'ATP. En utilisant ces critères, il existe trois principaux types de fibres musculaires squelettiques. Les fibres oxydatives lentes se contractent relativement lentement et utilisent la respiration aérobie (oxygène et glucose) pour produire de l'ATP. Les fibres oxydatives rapides ont des contractions rapides et utilisent principalement la respiration aérobie, mais comme elles peuvent passer à la respiration anaérobie (glycolyse), elles peuvent se fatiguer plus rapidement que les fibres OL. Enfin, les fibres glycolytiques rapides ont des contractions rapides et utilisent principalement la glycolyse anaérobie. Les fibres GR se fatiguent plus rapidement que les autres. La plupart des muscles squelettiques chez l'homme contiennent les trois types, bien qu'en proportions variables.

La vitesse de contraction dépend de la rapidité avec laquelle l'ATPase de la myosine hydrolyse l'ATP pour produire l'action des ponts transversaux. Les fibres rapides hydrolysent l'ATP environ deux fois plus vite que les fibres lentes, ce qui entraîne un cycle des ponts transversaux beaucoup plus rapide (ce qui tire les filaments fins vers le centre des sarcomères à un rythme plus élevé). La voie métabolique principale utilisée par une fibre musculaire détermine si la fibre est classée comme oxydative ou glycolytique. Si une fibre produit principalement de l'ATP par des voies aérobies, elle est oxydative. Plus d'ATP peut être produit pendant chaque cycle métabolique, rendant la fibre plus résistante à la fatigue. Les fibres glycolytiques créent principalement de l'ATP par glycolyse anaérobie, ce qui produit moins d'ATP par cycle. En conséquence, les fibres glycolytiques se fatiguent plus rapidement.

Les fibres oxydatives contiennent beaucoup plus de mitochondries que les fibres glycolytiques, car le métabolisme aérobie, qui utilise l'oxygène (O₂) dans la voie métabolique, a lieu dans les mitochondries. Les fibres OL possèdent un grand nombre de mitochondries et sont capables de se contracter pendant de plus longues périodes grâce à la grande quantité d'ATP qu'elles peuvent produire, mais elles ont un diamètre relativement petit et ne produisent pas une grande quantité de tension. Les fibres OL sont abondamment irriguées par des capillaires sanguins pour fournir de l'O₂ provenant des globules rouges dans la circulation sanguine. Les fibres OL possèdent également de la myoglobine, une molécule transporteuse d'O₂ similaire à l'hémoglobine transporteuse d'O₂ dans les globules rouges. La myoglobine stocke une partie de l'O₂ nécessaire à l'intérieur des fibres elles-mêmes (et donne aux fibres OL leur couleur rouge). Toutes ces caractéristiques permettent aux fibres OL de produire de grandes quantités d'ATP, ce qui peut soutenir l'activité musculaire sans fatigue pendant de longues périodes.

Le fait que les fibres OL puissent fonctionner pendant de longues périodes sans se fatiguer les rend utiles pour maintenir la posture, produire des contractions isométriques, stabiliser les os et les articulations, et effectuer de petits mouvements qui se produisent souvent mais ne nécessitent pas de grandes quantités d'énergie. Elles ne produisent pas une tension élevée, et ne sont donc pas utilisées pour les mouvements puissants et rapides qui nécessitent de grandes quantités d'énergie et un cycle rapide des ponts transversaux.

Les fibres OR sont parfois appelées fibres intermédiaires car elles possèdent des caractéristiques intermédiaires entre les fibres rapides et les fibres lentes. Elles produisent de l'ATP relativement rapidement, plus rapidement que les fibres OL, et peuvent donc produire des quantités de tension relativement élevées. Elles sont oxydatives car elles produisent de l'ATP de manière aérobie, possèdent de grandes quantités de mitochondries et ne se fatiguent pas rapidement. Cependant, les fibres OR ne possèdent pas de myoglobine significative, ce qui leur donne une couleur plus claire que les fibres OL rouges. Les fibres OR sont utilisées principalement pour des mouvements, tels que la marche, qui nécessitent plus d'énergie que le contrôle postural mais moins d'énergie qu'un mouvement explosif, tel que le sprint. Les fibres OR sont utiles pour ce type de mouvement car elles produisent plus de tension que les fibres OL mais elles sont plus résistantes à la fatigue que les fibres GR.

Les fibres GR utilisent principalement la glycolyse anaérobie comme source d'ATP. Elles ont un grand diamètre et possèdent de grandes quantités de glycogène, qui est utilisé dans la glycolyse pour générer rapidement de l'ATP afin de produire des niveaux élevés de tension. Comme elles n'utilisent pas principalement le métabolisme aérobie, elles ne possèdent pas un nombre substantiel de mitochondries ni des quantités significatives de myoglobine et ont donc une couleur blanche. Les fibres GR sont utilisées pour produire des contractions rapides et puissantes afin d'effectuer des mouvements vifs et énergiques. Ces fibres se fatiguent rapidement, ce qui ne leur permet d'être utilisées que pendant de courtes périodes. La plupart des muscles possèdent un mélange de chaque type de fibre. Le type de fibre prédominant dans un muscle est déterminé par la fonction principale du muscle.