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Mise à jour le Feb 18, 2018
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Alaabouch

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Description de l'itinéraire

PHASES

Il existe deux grands types d’utilisation des médicaments :

Usage externe : action locale, Le médicament est déposé à la surface de l’organisme ; il y agit, puis est rejeté à l’extérieur sans y entrer. On appelle ces médicaments des « topiques ». Les cavités naturelles sont considérées comme extérieures à l’organisme, y compris l’intérieur du tube digestif. Toutefois, une fraction de la quantité déposée peut éventuellement pénétrer dans l’organisme et y provoquer des effets sans que ceux-ci soient recherchés.

Usage interne : action générale,  Le médicament pénètre à l’intérieur de l’organisme. Il agit à distance, parfois d’une manière diffuse. Son cheminement peut être schématisé en « phases » qui se succèdent, mais aussi s’intriquent.

  • Phase galénique ou pharmaceutique. Libération des principes actifs à partir de la forme pharmaceutique. Sa durée peut être négligeable comme très longue, parfois volontairement (formes retard).
  • Phase d’absorption. Période s’étendant du dépôt du médicament jusqu'à son arrivée dans la circulation générale. Le trajet emprunté constitue la voie d’administration.
  • Phase vasculaire. Le sang (et la lymphe) véhiculent le médicament ; ils le distribuent aux différents tissus. Ce passage est habituellement réversible, le médicament (ou ses produits de dégradation) pouvant regagner la circulation. Il peut alors se produire une redistribution entre les différents tissus.
  • Phase tissulaire. Dans les tissus, le médicament peut agir (lieux d’action), être chimiquement modifié (lieux de transformation) ou être stocké (lieux de perte).
  • Phase d’élimination. Rejet hors de l’organisme, du médicament (et de ses produits de dégradation) par différents némonctoires (les « voies d’élimination »).
  • Compartiments et barrières. A tout moment, le médicament occupe un ou plusieurs espaces de diffusion encore appelés « compartiments ». Le passage d’un espace à l’autre se fait à travers une « barrière ».Ces barrières ont une existence anatomique et fonctionnelle. Leur franchissement, et son importance, dépendent des propriétés physicochimiques du médicament et de la nature de la barrière.

FRANCHISSEMENT DES BARRIERES

Diffusion passive

Le franchissement s’effectue grâce à des solutions de continuité, les « pores », déhiscences intercellulaires surtout, ou chenaux dans l’épaisseur de la paroi cellulaire (figure 1.1.-1). Ils sont traversés par les liquides aqueux biologiques et par les substances qui y sont dissoutes (donc les médicaments hydrosolubles) à condition qu’elles ne soient pas trop volumineuses (poids moléculaire inférieur à 64 000 dans le premier cas, à 100 dans le second).

Le passage est dû soit à une pression hydrostatique exercée sur un côté de la barrière (filtration), soit à un gradient de concentration pour la substance intéressée entre les deux côtés (il est passif, dans le sens descendant du gradient, jusqu’à égalisation des concentrations).

Diffusion non ionique

Elle concerne le passage à travers des barrières lipidiques (figure 1.1.-2). Celles-ci sont constituées par (ou se comportent comme) une couche de lipides : c’est le cas des membranes cellulaires (beaucoup de barrières sont faites d’une couche cellulaire).

Pour traverser une barrière lipidique, le médicament doit être liposoluble. Les molécules hydrosolubles ne peuvent pas passer ; il en est ainsi des ions qui sont fortement hydrophiles. Au contraire, les molécules non dissociées, hydrophobes et lipophiles, passent. Le rapport entre la liposolubilité et l’hydrosolubilité est une caractéristique importante d’un médicament. Ce franchissement est passif, sous l’influence d’un gradient de concentration pour la substance intéressée entre les deux faces de la barrière, et dans le sens de ce gradient.

Le pH influence la diffusion non ionique des substances qui peuvent exister sous forme non ionisée (diffusible) ou ionisée (non diffusible), c’est-à-dire les acides et les bases faibles. L’équilibre entre les deux formes est régi par la loi d’HENDERSON-HASSELBACH :

 AH <——> A‾ + H                                                BOH <——> B+ + OH¯

 pH = pK + log ((sel) / (acide))                               pH = pK + log ((base) / (sel))

 

En cas de différence de pH entre les deux côtés de la barrière lipidique, le passage du médicament est favorisé dans le sens du milieu acide vers le milieu alcalin pour un acide faible et en sens inverse pour une base faible (figure 1.1.-3).

Les pH dans l’organisme
Plasma 7,35
Urines 5 à 8
Lait 6,5 à 7,3
Bouche 6,2 à 7,2
Estomac 1 à 3
Duodénum 4,8 à 8,2
Grêle 7,5 à 8
Côlon 7 à 7,5

Diffusion facilitée

Le médicament se lie spécifiquement sur la première face de la barrière, avec une molécule appelée « transporteur » (figure 1.1.-4). Le complexe médicament - transporteur traverse la barrière et se dissocie au niveau de la seconde face. Le médicament est libéré dans le second espace et le transporteur peut être réutilisé.

C’est un mécanisme passif, n’utilisant pas d’énergie, fonctionnant dans le sens d’un gradient de concentrations jusqu’à égalisation de celles-ci.

Le transporteur est saturable. Plusieurs substances utilisant le même transporteur peuvent entrer en compétition.

Transport actif

Le médicament franchit la barrière grâce à un système spécifique comportant un ou plusieurs transporteurs (figure 1.1.-5).

C’est un mécanisme actif (il y a une dépense d’énergie, fournie habituellement par l’ATP), saturable, sensible aux inhibiteurs métaboliques. Il peut fonctionner contre un gradient de concentration.

Les processus, passif ou actif, faisant appel à un transporteur, expliquent que certaines substances hydrosolubles et/ou trop volumineuses puissent franchir les membranes et barrières cellulaires.

Pinocytose

Phénomène cellulaire analogue à la phagocytose, la pinocytose concerne des flaques liquidiennes qui sont englobées par une invagination de la membrane, puis forment une vacuole, finalement digérée en libérant son contenu dans le cytoplasme (figure 1.1.-6). L’importance de ce mécanisme est faible pour les médicaments. Il concerne des molécules de poids moléculaire élevé.

Un médicament n’est utilisable que s’il peut, in vivo, atteindre l’organe cible sur lequel il agit.

Il est donc capital de connaître les barrières qu’il sera amené à rencontrer dans l’organisme et de savoir s’il pourra les franchir.

 

Introduction

DEFINITIONS ET LIMITES

La pharmacologie est la science qui a pour objet l’étude des médicaments. 

Les médicaments sont les produits utilisés dans la prévention, le diagnostic et le traitement des maladies. C’est l’arme la plus fréquemment utilisée en médecine, presque à chaque consultation : d’où l’importance de la connaissance de la pharmacologie pour le médecin.
Les médicaments sont à distinguer des aliments, des cosmétiques, des xénobiotiques et des poisons ; les sciences voisines de la pharmacologie sont donc la nutrition, la cosmétologie, l’écologie et la toxicologie. En pratique, les frontières ne sont pas toujours évidentes.
La pharmacologie est une discipline carrefour qui touche à la pharmacie, la chimie, la biologie, la génétique, la pathologie, la thérapeutique et à bien d’autres sciences.

Elle-même se subdivise en spécialités multiples :

  • pharmacologie moléculaire.
  • pharmacocinétique : devenir des médicaments au sein des organismes vivants.
  • pharmacodynamie : effets des médicaments sur les systèmes biologiques.
  • dosage des médicaments et suivi thérapeutique.
  • usage des médicaments en médecine humaine.
  • chronopharmacologie : médicaments et cycles biologiques.
  • pharmacologie clinique : médicaments et êtres humains.
  • essais thérapeutiques : expérimentation des médicaments chez l’homme.
  • pharmacovigilance : effets indésirables des médicaments.
  • pharmacodépendance : abus ou dépendance à une substance psycho-active.
  • intoxications médicamenteuses : effets des surdosages.
  • pharmaco-épidémiologie : médicaments et populations.
  • pharmaco-économie : économie du médicament.
  • pharmacogénétique : génome et médicament.
  • pharmacologie sociale : société et médicament.
  • sans compter les pharmacologies spécialisées aux classes pharmacothérapeutiques de médicaments.
  • etc.

La pharmacologie doit être distinguée de la thérapeutique qui concerne les choix stratégiques pour traiter un malade en fonction de son individualité et des armes disponibles (diététique, chirurgie, radiothérapie, kinésithérapie, homéopathie, thermalisme, phytothérapie, psychanalyse, psychothérapie… et pharmacologie).

COMPOSITION DES MEDICAMENTS

Un médicament comprend une partie responsable de ses effets sur l’organisme humain, le principe actif, et, le plus souvent, une partie inactive faite d’un ou plusieurs excipients.

Principe actif

Origine. Les matières premières susceptibles d’être à l’origine d’un médicament, sont des drogues (à noter au passage que la traduction de l’anglais « drug » est « médicament » et jamais « drogue »). Ce terme est surtout usité pour les produits traditionnels issus des règnes minéraux, végétaux ou animaux. Ces médicaments restent très employés, notamment ceux qui proviennent des plantes qui continuent à fournir des nouvelles substances.
La plupart des principes actifs actuels sont cependant préparés par synthèse chimique intégrale ou par semi synthèse à partir de substances naturelles. Les biotechnologies (fermentations, génie génétique) permettent l’accès à des molécules complexes fabriquées par le vivant.

Forme. Avant d’être intégré dans un médicament tel qu’il se présente dans une pharmacie, un principe actif doit être obtenu sous une forme standardisée, reproductible d’un lot de fabrication à l’autre et aussi pure que possible. Les normes auxquelles ils doivent satisfaire sont fixées par la pharmacopée (recueil officiel de normes pharmaceutiques) ou précisées dans le dossier préalable à leur autorisation d’utilisation.

Les principes actifs préparés par synthèse chimique ou issus des biotechnologies, se présentent sous forme de poudres ou, moins souvent, de solutions. Le problème essentiel de leur fabrication est leur purification chimique et biologique. Ils sont hautement standardisés.

Les principes actifs traditionnels se présentent sous des formes beaucoup plus nombreuses, autrefois appelées « formes officinales élémentaires ». Leur degré de pureté est très variable, de la poudre pratiquement pure au mélange complexe où ils sont accompagnés de substances multiples, dont certaines, les adjuvants, ne sont pas totalement dépourvues d’activité. Ces formes sont cependant standardisées de manière à avoir une activité reproductible, identique pour la même quantité ; au pire, cette activité est exprimée en unités biologiques et la quantité utilisée varie avec les lots. Ces préparations sont en règle désignées par le nom de la forme suivie de celui de la drogue.

Les principales formes traditionnelles sont les poudres, les extraits, les hydrolés, les sirops, les teintures et les essences. On utilise maintenant rarement les espèces et farines, les nébulisats et atomisats, les hydrolats, les alcoolats et alcoolatures et les huiles médicinales (voir lexique).

Dénomination. Les principes actifs sont désignés par une appellation abrégée en un mot, la dénomination commune. Celle-ci rappelle de plus ou moins loin la formule chimique, qui serait évidemment inutilisable en langage courant, et, surtout, comporte un suffixe commun pour les produits apparentés. Elle est officialisée par l’Organisation Mondiale de la Santé, d’où le nom de dénomination commune internationale ou DCI.

Excipients

La présence d’excipients est indispensable pour assurer la conservation du médicament, lui donner un volume et une présentation utilisables par le malade et permettre son identification ; on verra qu’ils jouent aussi un rôle important dans la vitesse de mise à disposition de l’organisme du principe actif (voir chapitre 1.2.). Inactifs quant à leur intérêt thérapeutique, ils peuvent néanmoins entraîner des effets nocifs. Tous doivent être autorisés par la réglementation.

Les excipients sont classés selon leur fonction en :

  • agrégants : excipients qui assurent la cohésion d’un mélange de poudres et permettent la réalisation de comprimés.
  • diluants ou véhicules : phase continue qui permet la solution ou la dispersion des constituants du médicament dans un volume suffisant.
  • intermèdes : substances permettant la réalisation physique du médicament ou assurant sa stabilité (par exemple, émulsionnant).
  • colorants : substances colorées servant de témoin d’homogénéité d’un mélange de poudres ou à identifier le médicament fini.
  • édulcorants ou correctifs : modificateurs du goût permettant de rendre une préparation agréable ou de masquer le mauvais goût d’un principe actif.
  • conservateurs : substances destinées à empêcher la dégradation chimique ou l’altération microbiologique d’un médicament.

Medicament objet

Le médicament tel qu’on l’acquiert et qu’on l’utilise, est un objet. Cet objet a une forme et est présenté dans un conditionnement. 

Les différentes manières dont le médicament est présenté, constituent les « formes pharmaceutiques ». On distingue des formes divisées où le médicament est présenté en doses unitaires (ou unidoses) correspondant à une prise et des formes à diviser (ou multidoses) pour lesquelles le malade doit prélever à chaque fois la quantité à prendre. Elles sont en rapport direct avec les façons dont le médicament est administré. C’est pourquoi elles sont décrites avec celles-ci.

Les formes pharmaceutiques ne sont pas délivrées en vrac, mais contenues dans un. Celui-ci est dit primaire lorsqu’il est en contact avec le médicament (flacon, blister, etc.), extérieur dans le cas inverse (boîte, emballage, etc.).

Les conditionnements portent un certain nombre de mentions obligatoires et contiennent une notice d’utilisation. Mentions et notices sont contrôlées par l’administration.

CLASSIFICATIONS DES MEDICAMENTS

On peut définir des classes de médicaments de différentes manières : classes selon leurs origines, leurs compositions ou leurs structures chimiques, classes pharmacologiques selon leurs actions sur l’organisme, classes thérapeutiques selon les pathologies traitées.

En fait, aucune classification ne permet de couvrir de manière satisfaisante pour le médecin l’ensemble des médicaments. On a donc recours à un système hétérogène de classes pharmacothérapeutiques qui allient les mécanismes d’action et l’effet thérapeutique. La plus répandue est la classification ATC, qui a l’avantage d’être internationale mais qui est loin d’être parfaite. Aussi, bien souvent, la classification utilisée est conçue selon le but poursuivi. Il en sera ainsi dans ce cours.

Le tissu musculaire et le mécanisme de la contraction

Il existe trois types de tissu musculaire : lisse, cardiaque et squelettique. Chaque type est caractérisé par une structure, une fonction et une localisation différentes.
Les fonctions du muscle sont :

  • Le mouvement. Les mouvements du corps tels que la marche, la respiration, la parole ainsi que ceux qui sont associés à la digestion et aux flux liquidiens.
  • La production de la chaleur.
  • La posture et le soutien du corps.

La structure microscopique du muscle

Les cellules musculaires qui ressemblent à de petits filaments sont appelées fibres musculaires. Chaque fibre squelettique est une cellule striée multinucléée contenant un grand nombre de myofibrilles cylindriques qui s'étendent sur toute la longueur de la cellule. Chaque myofibrille est constituée de plus petites unités appelées myofilaments (ou filaments). Les myofilaments minces sont constitués essentiellement d'une protéine contractile, l'actine, et les myofilaments épais d'une autre protéine contractile, la myosine.

La structure des myofilaments

Les filaments épais

En forme de club de golf , chaque molécule de myosine est constituée d'un long segment tubulaire et d'une tête globulaire, la tête de myosine ou pont d'union. La tête de myosine comporte un site de fixation de l'actine et un site de fixation de l'ATPase. Les segments tubulaires sont accolés les uns aux autres, leur tête globulaire orientée vers l'extérieur, et ils constituent les filaments épais qui s'étendent entre les filaments minces (figures7.1).

Les filaments minces

Ces filaments sont composés de protéines, l'actine, la tropomyosine et la troponime. Deux longs brins d'actine forment le squelette des filaments minces. Les chaines longues et fines de tropomyosine s'enroulent autour des brins d'actine et masquent les sites de fixation de la myosine sur l'actine. Des molécules de troponime relient la chaine de tropomyosine à l'hélice d'actine (figure 7.1). Dans les myofibrilles du muscle squelettique et du muscle cardiaque, les filaments minces et les filaments épais se chevauchent pour former un pattern particulier appelé sarcomère. Le sarcomère est l'unité structurale et fonctionnelle d'une myofibrille.

Figure 7.1 Structure des myofilaments épais et minces

Les striations entrecroisées, que l'on observe dans le muscle squelettique et dans le muscle cardiaque, sont dues à ce pattern d'intercalations régulières des filaments épais et des filaments minces. Les bandes sombres qui contiennent les filaments épais sont les bandes A. Les bandes plus claires, bandes I, sont des régions qui contiennent uniquement des filaments minces. Au milieu des bandes I, se trouvent des zones plus foncées, les stries Z, qui sont les zones de jonction des sarcomères adjacents.

La structure d'une fibre (cellule) musculaire

Le sarcolemme (membrane cellulaire) de la fibre musculaire délimite le sarcoplasme (cytoplasme). Le sarcoplasme est traversé par un réseau de saccules membranaires appelé réticulum sarcoplasmique (endoplasmique) qui s'organise en feuillets autour des myofibrilles. Les saccules longitudinaux du réticulum sarcoplasmique se terminent par des extensions en cul de sac, les citernes terminales. Les citernes terminales stockent des ions calcium ( CA2 ) et jouent un rôle important dans la régulation de la contraction musculaire. Les tubules traverses (tubules T) sont des prolongements internes du sarcolemme qui s'étendent perpendiculairement au réticulum sarcoplasmique. Les tubules T passent par des segments adjacents des citernes terminales et pénètrent en profondeur dans la fibre musculaire permettant la conduction du potentiel jusqu'ai coeur de cette fibre.

La contraction musculaire

Dans la théorie de la contraction par glissements des filaments, les myofilaments (minces et épais) des myofibrilles glissent les uns par rapport aux autres, ce qui provoque le raccourcissement de la fibre musculaire, avec un mouvement global du muscle de l'insertion vers l'origine. Le mécanisme qui provoque le glissement des myofilaments minces (d'actine) sur des myofilaments épais (de myosine)
se déroule selon la séquence suivante :

  1. La stimulation transmise par l'acétylcholine à travers la jonction neuromusculaire, initie un potentiel d'action au niveau du sarcolemme de la fibre musculaire. Ce potentiel d'action se propage au niveau du sarcolemme et est transmis à l'intérieur de la fibre musculaire par les tubules T.
  2. Sous l'effet du potentiel d'action les citernes terminales déversent des ions calcium (Ca2+), dans l'environnement immédiat des myofibrilles.
  3. Les ions Ca2+, se fixent sur les molécules de troponime associées aux molécules de tropomyosine sur les filaments minces, ce qui modifie la conformation tridimensionnelle de la triponine. Cette modification provoque le déplacement de la tropomyosine et démasque les sites de fixation de l'actine sur la myosine.
  4. Les têtes de myosine (pont d'union) se lient à l'actine. Du fait de cette liaison, la tête de myosine, dans une configuration de haute énergie, subit un changement de conformation qui provoque son redressement .Le filament d'actine est tiré sur le filament de myosine dans un mouvement appelé force de traction.
  5. Après la traction, la tête de myosine se détache de son site de fixation sur l'actine et de l'ATP se fixe sur la tête de myosine. L'ATPase de la tête de myosine hydrolyse l'ATP en ADP + énergie : l'énergie est utilisée pour rétablir une conformation de haute énergie de la tête de myosine. La tête de myosine peut ainsi se lier à un autre site de fixation de l'actine (s'il est exposé du fait de la préférence de calcium), ce qui produit une autre traction.
  6. La répétition de ces tractions permet de tirer les filaments minces. Ce glissement, selon un mécanisme de roue à rochet, qui implique l'interaction de nombreux sites de fixation de l'actine et de têtes de myosine, produit une unique contraction musculaire.
  7. Lorsque le potentiel d'action s'interrompt, le calcium (Ca2+) du cytoplasme est ramené par transport actif dans les citernes terminales du réticulum sarcoplasmique. En absence de calcium, la troponine reprend sa configuration initiale de sorte que la tropomyosine masque à nouveau les sites de fixation de la myosine situés sur les filaments minces. Les filaments minces retournent à leur état initial et le muscle se relâche.

La jonction musculaire

La stimulation d'un neurone provoque la contraction du muscle squelettique. L'espace compris entre la terminaison axonale d'un neurone moteur et la fibre musculaire est appelé jonction neuromusculaire (figure 7.3).

Figure 7.3 Structure de la jonction neuromusculaire

Le potentiel d'action se propage le long d'un neurone moteur jusqu'à la terminaison axonale ou il provoque un influx d'ions calcium. Les ions calcium agissent sur les vésicules synaptiques qui libèrent l'acétylcholine qui diffusent à travers la fente synaptique et se lie à des récepteurs spécifiques situés sur le sarcolemme . Le potentiel d'action se propage sur tout le sarcolemme et initie la séquence d'événements décrite cidessus.

L'unité motrice

L'ensemble formé par les ramifications d'un unique neurone moteur et par les fibres des muscles squelettiques qu'elles innervent, est appelé une unité motrice. Les grosses unités motrices sont constituées d'un grand nombre de fibres alors que les petites unités en contiennent un nombre relativement plus restreint. La contraction d'un muscle squelettique met en jeu plusieurs unités motrices. Des mouvements précis et hautement coordonnés nécessitent peu d'unités motrices. Lorsqu'une force musculaire importante est requise, de nombreuses unités motrices sont mises en jeu. La réponse de chacune des fibres d'une unité motrice à un stimulus électrique, comprend trois phases (figure 7,4) :

  1. La période de latence, entre le moment de la stimulation et le début de la contraction.
  2. La période de contraction (ou durée de contraction), lorsque le travail musculaire est réalisé.
  3. La période de relâchement, ou de récupération de la fibre musculaire.

 

Figure 7.4 L'activité d'une fibre musculaire en réponse à un stimilus

Important

Les différents types de fibres musculaires squelettiques.

  • Les fibres à contraction rapide : grosse fibres contenant de grandes quantités de glycogène ; peu de myoglobine (pigment qui fixe l'O2) ; voie anaérobie de production de l'ATP ; fibres fatigables ; forces et rapidité.
  • Les fibres à contraction lente : petites fibres contenant peu de glycogène, riche en myoglobine ; voie aérobie de production de l'ATP ; résistantes à la fatigue, endurance.
  • Les fibres intermédiaires : de taille intermédiaire ; quantité moyenne de myoglobine ; riches en myoglobine ; production d'TP par les deux types de voies, anaérobie et aérobie.

Secousse musculaire, sommation et tétanos

Un seul potentiel d'action qui arrive au niveau des fibres musculaires d'une unité motrice provoque une contraction du muscle, rapide et de courte durée, appelée secousse musculaire (figure 7.5) .
Si une succession rapide de stimuli est appliqué au niveau des fibres de plusieurs unités motrices d'un muscle, une secousse musculaire n'est pas achevée avant que la suivante ne commence.

Puisque le muscle est déjà partiellement contracté lorsque la deuxième secousse musculaire débute, le raccourcissement du muscle au cours de la deuxième contraction sera légèrement plus important qu'il ne l'est lors d'une seule secousse musculaire. On appelle sommation ce léger raccourcissement musculaire supplémentaire dû à la succession rapide de deux ou plusieurs potentiels d'action. Pour des fréquences rapides de stimulation, les secousses qui se chevauchent s'additionnent en une contraction unique, forte et soutenue, que l'on appelle un tétanos.

 

Figure 7.5 La secousse musculaire, la sommation et le tétanos

La structure macroscopique du muscle

Le tissu musculaire squelettique et le tissu conjonctif associé sont organisés en faisceaux musculaires. Cette architecture détermine la force et le sens de contraction des fibres musculaires. On distingue les fibres parallèles, convergentes, pennées (en forme de plumes) ou circulaires des sphincters.

Les trois gaines de tissu conjonctif lâche de type fibreux que l'on trouve à différents niveaux du muscle permettent d'uniformiser la force de contraction. L'endomésyum est le tissu conjonctif qui entoure chaque fibre musculaire.

Le périmysium entoure plusieurs fibres musculaires pour constituer un faisceau. Un muscle est formé de nombreux faisceaux. Chaque muscle est enveloppé par l'épimysium. Ces trois tissus conjonctifs sont en continuité avec le tendon qui assure la fixation du muscle de l'os.

Un muscle est attaché au squelette à deux niveaux. L'origine est le point d'attachement le moins mobile du muscle ; l'insertion est le point le plus mobile. L'origine est généralement en position proximale par rapport à l'articulation, et l'insertion en position distale.

A savoir

La différence entre les fibres musculaires, les myofibrilles et les myofilaments.

Le mécanisme de contraction musculaire et l'importance des ions Ca2 + et de l'ATP dans ce processus.

L'organisation et le rôle des muscles squelettiques ; les unités motrices , les différents types de fibres , les différents types de contraction et la structure macroscopique des muscles.

 

 

Le squelette

Le squelette est composé des os, des cartilages et des articulations. Les os sont formés d'un tissu conjonctif spécialisé, le tissu osseux. Le squelette remplit cinq fonctions.

  1. Soutien. Le squelette est une structure rigide qui permet l'ancrage des tissus mous et des organes.
  2. Protection. Le crane, la colonne vertébrale, la cage thoracique et la ceinture pelvienne, renferment et protègent les organes vitaux ; les sites de production des cellules du sang sont protégés à l'intérieur de la cavité médullaire de certains os.
  3. Mouvement. Les os agissent comme des leviers lorsque les muscles auxquels ils sont attachés se contractent, provoquant un mouvement de l'articulation.
  4. Hématopoïèse. Chez l'adulte, la moelle osseuse rouge produit les globules rouges, les cellules blanches du sang et les plaquettes.
  5. Stockage d'éléments minéraux et d'énergie. La matrice osseuse est constituée essentiellement de calcium et de phosphore ; ces éléments peuvent être mobilisés en petites quantités et utilisés pour les besoins dans les autres parties du corps. Le tissu osseux stocke également du magnésium et du sodium en plus faible quantité. Les liquides stockés dans les cellules adipeuses de la moelle osseuse jaune, constituent des réserves énergiques.

A savoir

Classification des os :

  • Les os longs : plus longs que larges localisés dans les membres.
  • Les os courts : plus ou moins cubiques, u du carpe et du talus.
  • Les os plats : fonction de protection, os du crane et des cotes.
  • Les os irréguliers : de forme complexe, os des vertèbres et certains os du crane.

L'os long comprend la diaphyse (ou corps) au centre de l'épiphyse à chaque extrémité (figure 6.1) ; A l'intérieur de la diaphyse se trouve la cavité médullaire tapissée par une fine couche de tissu conjonctif, l'endoste ; La cavité médullaire contient la moelle osseuse jaune lipidique. Les épiphyses sont formées d'os spongieux entouré d'os compact. Dans les pores des os spongieux, on trouve de la moelle osseuse rouge. La plaque épiphysaire qui est la zone de jonction entre la diaphyse et l'épiphyse, est une région de division cellulaire intense responsable de la croissance en longueur des os (élongation) ; la ligne épiphysaire remplace la plaque épiphysaire lorsque la croissance des os est achevée. Un tissu conjonctif dense orienté, le périoste, recouvre l'os et constitue le point d'ancrage des muscles aux tendons et le site de la croissance diamétrale des os (croissance en épaisseur).

Le développement des os

Figure 6.1 La structure d'un os long

Le développement des os

Il y a plusieurs sortes de cellules osseuses. Les cellules ostéogènes sont des cellules souches à l'origine de toutes les cellules osseuses. La formation de l'os est réalisés essentiellement par les ostéoblastes ; ils synthétisent des fibres de collagène et la matrice osseuse, et assurent la minéralisation pendant l'ossification. Les ostéoblastes sont ensuite piégés dans leur propre matrice et se différencient en ostéocytes qui construisent le tissu osseux. Les ostéoclastes, qui contiennent des lysosomes et des vacuoles de phagocytose, détruisent le tissu osseux.

L'ossification (formation des os) commence à la quatrième semaine du développement foetal. Les os sont formés soit par ossification endochondrale qui débute par un stade cartilagineux, soit par une ossification intramembraneuse (dermique) qui aboutit directement à la formation de l'os. L'ossification endochondrale d'un os long débute au niveau d'un point d'ossification primaire, dans le corps d'une ébauche cartilagineuse, par une hypertrophie des chondrocytes (cellules cartilagineuses) et une calcification de la matrice cartilagineuse. Cette ébauche cartilagineuse est ensuite vascularisée, les cellules ostéogéniques forment une gaine osseuse autour de l'ébauche, et les ostéoblastes sécrètent la matrice ostéoïde autour des travées cartilagineuses. Avant la naissance, l'ossification se déroule dans les points primaires et pendant les cinq premières années, elle a lieu dans les centres secondaires. La plupart des os du squelette se forment par ossification endochondrale.

Les os faciaux, la plupart des os du crane, et les os des clavicules, se forment par ossification intra membraneuse. Au cours du développement foetal et pendant l'enfance, les os de la voute du crane, membranaires sont séparés par des sutures fibreuses. Par ailleurs, il existe six régions membranaires larges, les fontanelles, qui permettent les déformations du crane à la naissance et la croissance rapide de l'encéphale pendant l'enfance. L'ossification des fontanelles est achevée entre 20 et 24 mois.

Les os du squelette axial

Le squelette axial comprend les os qui forment l'axe du corps, qui soutiennent et protègent les organes de la tête, du cou et du tronc. Ces os comprennent les os du crane, de la colonne vertébrale, la cage thoracique, les osselets de l'ouïe et l'os hyoïde.

Le crane est formé de 8 os crâniens qui s'articulent solidement les uns avec les autres pour enfermer et protéger l'encéphale et les organes sensoriels associés, et les 14 os faciaux qui forment l'ossature de la face et permettent l'ancrage des dents. Ces os sont représentés sur le figure 6.2 et la figure 6.3.

La base du crane est formée, d'avant en arrière, de l'os ethmoïde (qui forme les parois de la cavité nasale) entouré de l'os frontal, de l'os sphénoïde (qui comprend la selle turcique), des deux os temporaux et de l'os occipital. Les os du crane sont soudés par des articulations immobiles, les sutures. La suture coronale relie l'os frontal et les deux os pariétaux, la suture sagittale se trouve entre les deux os pariétaux, la suture lambdoïde est située entre l'os occipital et les os pariétaux et la suture squameuse se trouve entre l'os temporal et l'os pariétal.

 

Figure 6.2 Vue antérieure du crâne

 

Figure 6.3 Vue latérale du crâne

Les os faciaux comprennent les maxillaires supérieurs (mâchoire supérieure), le maxillaire inférieur ou mandibule, les deux os palatins qui participent à la structure du palais osseux, les deux os zygomatiques (os des pommettes), les deux os lacrymaux dans la paroi médiale de chaque orbite, les deux os nasaux formant la partie supérieure du nez, le vomer et les cornets inférieurs qui sont localisés dans la cavité nasale.

Les osselets de l'oreille moyenne se trouvent dans la partie pétreuse des os temporaux. Ce sont trois petits os, le malleus (marteau), l'incus (enclume) et le stapes (étrier), qui amplifient et transmettent les sons de l'oreille externe à l'oreille interne. L'os hyoïde se trouve dans la partie antérieure du cou, entre la langue, en haut, et le larynx, en bas. La colonne vertébrale (rachis) (figure 6.4) a un rôle de soutien et permet la mobilité de la tête et du tronc et comporte des points d'insertion musculaire. Les vertèbres maintiennent et protègent la moelle épinière et permettent le passage des nerfs rachidiens.

 

RAPPELEZ-VOUS

Qu'il existe :

  • 7 vertèbres cervicales.
  • 12 vertèbres thoraciques.
  • 5 vertèbres lombaires.
  • 4 ou 5 vertèbres sacrées fusionnées.
  • 4 ou 5 vertèbres coccygiennes fusionnées.

 

Les vertèbres sont séparées par des disques intervertébraux fibrocartilagineux et sont solidarisées les unes avec les autres par les processus articulaires et les ligaments. Le mouvement des vertèbres les unes par rapport aux autres est limité, mais des mouvements d'extension en longueur de la colonne vertébrale sont possibles. Entre les vertèbres se trouvent les orifices qui permettent le passage des nerfs rachidiens, ce sont les foramen intervertébraux.

La colonne vertébrale de l'adulte présente quatre courbures ; les courbures cervicale, thoracique, et lombaire, portant le nom de la région ou elles se trouvent. La courbure pelvienne est située au niveau du sacrum et du coccyx.

Toutes les vertèbres (figure 6.5) sont constituées d'un corps, d'un arc neural comprenant deux pédicules et de deux lames recourbés qui limitent le canal vertébral permettant le passage de la moelle épinière. Les processus épineux, transverses, articulaires supérieurs et inférieurs, naissent de l'arc neural et le foramen intervertébral laisse passer les nerfs rachidiens.

Figure 6.4 Vue latérale de la colonne vertébrale.

 

A noter

Caractéristiques distinctives des vertèbres :

  • Vertèbres cervicales : foramen transverse.
  • Vertèbres thoraciques : fossettes articulaires costales.
  • Vertèbres lombaires : processus épineux larges et plats pour l'insertion des muscles.

 

Les os du squelette axial

 

 

Figure 6.5 Première et deuxième vertèbres cervicales

La première vertèbre (C1) est l'atlas et s'articule avec les condyles occipitaux du crane, la seconde vertèbre cervicale (C2), l'axis, présente une apophyse en forme de dent, le processus odontoïde qui forme un pivot permettant les rotations par rapport à l'atlas.

 

Figure 6.6 Vue antérieur du squelette de la cage thoracique

 

La dernière partie du squelette axial est la cage thoracique (figure 6.6) ; la cage thoracique est composée du sternum, des cartilages costaux, et des côtes attachées aux vertèbres thoraciques. La cage thoracique maintien la ceinture scapulaire et les membres supérieurs, maintient et protège les viscères thoraciques et abdominaux supérieurs, constitue une large surface pour l'insertion des muscles, et joue un rôle majeur dans la respiration.

Les différentes parties du sternum (figure6.6) sont le manubrium sternal, le corps, et le processus xiphoïde. Seules les sept premières paires de côtes sont fixées au sternum par des cartilages costaux et sont de vraies côtes (cotes vertébrosternales). Les 5 paires suivantes sont les fausses côtes. Les huitième, neuvième et dixième côtes s'attachent au cartilage costal de la septième côte (cotes vertébrochondrales). Les onzième et douzième côtes ne sont pas du tout attachées au sternum et sont appelées cotes flottantes (cotes vertébrales). Les dix premières côtes sont constituées chacune d'une tête, et d'un tubercule permettant l'articulation à une vertèbre (figure 6.6). Les onzième et douzième côtes possèdent une tête mais pas de tubercule. Toutes les cotes sont formées d'un col, d'un angle, et d'un corps.

Les os du squelette appendiculaire

Le squelette appendiculaire comprend les os des ceintures scapulaire et pelvienne et les os des membres supérieurs et inférieurs. Les ceintures relient les membres au squelette axial.

La ceinture scapulaire est constituée de deux scapulas (omoplates) et de deux clavicules qui sont reliées au squelette axial au niveau du manubrium du sternum. La ceinture scapulaire constitue un site d'insertion pour de nombreux muscles qui permettent le mouvement des bras et des avant-bras. La clavicule en forme de S relie le membre supérieur au squelette axial et maintient l'articulation de l'épaule éloignée du tronc pour permettre la liberté de mouvement. Les muscles du tronc et du cou sont attachés à la clavicule. La scapula s'étend le long de la région postérieure de la paroi thoracique et s'attache au squelette axial par des muscles. Un schéma de la scapula est représenté sur la figure 6.7

Figure 6.7 Vue antérieur et postérieur de la scapula

Le membre supérieur est composé du bras (brachium), qui comprend l'humérus, de l'avant bras (antebrachium) qui comprend le radius et l'ulna (cubitus) (figures 6.8 et 6.9) ; et de la main, qui contient les 8 os du carpe, les 5 os du métacarpe, et 14 phalanges. La structure de l'humérus est représentée sur la figure 6.8 et celle du radius et de l'ulna, sur la figure 6.9.

 

Figure 6.8 Vue postérieur et antérieur de l'humérus

Figure 6.9 Schéma du Radius et Ulna droits

La ceinture pelvienne, ou pelvis, est formée des deux os coxaux qui s'articulent antérieurement l'un à l'autre au niveau de la symphyse pubienne. Elle est attachée dorsalement à la colonne vertébrale au niveau du sacrum par les articulations sacro iliaques. Chaque os coxal est formé de l'ilium, de l'ischium, et du pubis. Chez l'adulte, ces os sont soudés les uns aux autres. La structure de ces os est schématisée sur la figure 6.10.

Figure 6.10 Structure de l'Os coxal. A) Face médicale. B) Face latérale

Chez la femme, le détroit supérieur du pelvis est rond ou ovale, le détroit inférieur est plus large et l'arcade pubienne forme un angle obtus. Cres modifications sont des adaptations à la grossesse.

Le membre inférieur est constitué de la cuisse et de la jambe. Le fémur est le seul os de la cuisse. Le patella (rotule) est un os sésamoïde (localisé dans un tendon) situé à l'avant du genou. Le tibia et la fibula (péroné) sont les os de la jambe qui s'articulent, à leur extrémité distale, avec le talus de la cheville. La structure du fémur, du tibia et de la fibula est représentée sur les figures 6.11 et 6.12.

 

 

Figure 6.11 Vue antérieur et postérieur du Fémur doit

 

Figure 6.12 Vue antérieur et postérieur des membres inférieurs (Tibia et Fibula)

 

Les articulations

On classe les articulations par rapport à leur structure et à leur fonction. Dans la classification structurale, on définit des articulations fibreuses, cartilagineuses ou synoviales (tableau6.1). Dans la classification fonctionnelle, on distingue des articulations immobiles, les synarthroses, semi-mobiles, les amphiarthroses, et mobiles, les diarthroses.

Tableau 6.1 La classification structurale des articulations et quelques exemples

Classification Structure Exemples
 Fibreuses  Tissu conjonctif fibreux

− Sutures du crane.

− Articulation tibio-fibulaire et radio ulnaire.

− Articulation de la racine des dents

 Cartilagineuses  Fibrocartilage ou cartilage hyalin

− Articulations intervertébrales.

− Symphyse pubienne.

− Articulation sacro-iliaque.

− Plaques épiphysaires.

 Synoviales.

 Capsule articulaire composée 

 d'une membrane synoviale et

  contenant du liquide synovial.

 Toutes les articulations mobiles : la plupart

   des articulations des membres.

 Toutes les articulations synoviales sont mobiles

A savoir

Les mouvements des articulations synoviales.

  • Flexion : Diminue l'angle formé par deux os.
  • Extension : Augmente l'angle formé par deux os.
  • Abduction : Eloignement du plan médian du corps.
  • Adduction : rapprochement du plan médian du corps.
  • Rotation : Mouvement de l'os autour de son axe.
  • Pronation : Rotation de l'avant bras qui oriente les paumes vers l'arrière.
  • Supination : Inverse de la pronation.
  • Circumduction : Mouvement conique de l'os (l'extrémité proximale reste fixe et l'extrémité distale décrit un cercle).