Types de fibres musculaires squelettiques : Fibres lentes et rapides

Vitesse de contraction

Les différents types de fibres musculaires squelettiques présentent des variations dans leur vitesse de contraction, principalement en raison de l’expression de différentes isoformes et quantités de myosine ATPase. La myosine ATPase est une enzyme située dans la tête de la myosine et joue un rôle essentiel dans la catalyse de l’hydrolyse de l’ATP, fournissant ainsi l’énergie nécessaire à la contraction musculaire. Plus l’activité de la myosine ATPase est élevée, plus la contraction du sarcomère est rapide. Les fibres de type II, qui en contiennent davantage, se contractent donc plus rapidement que celles de type I.

Par ailleurs, le métabolisme influence aussi la vitesse de contraction : le métabolisme anaérobie, caractéristique des fibres de type IIx, est associé à des contractions plus rapides. Ce point sera approfondi dans le paragraphe suivant.

Métabolisme aérobie vs. anaérobie

La phase finale de la respiration aérobie, appelée phosphorylation oxydative, se déroule dans les mitochondries et dépend de la présence d’oxygène. Celui-ci est apporté aux fibres musculaires par les capillaires et stocké par une molécule proche de l’hémoglobine : la myoglobine. La myoglobine est essentielle pour assurer un approvisionnement constant en oxygène aux myocytes, qui consomment bien plus d’énergie que la plupart des autres tissus du corps humains. Les mitochondries et la myoglobine expliquent aussi la couleur rouge de certains muscles. La respiration aérobie permet une production importante d’ATP supérieure à celle du métabolisme anaérobie.

Le métabolisme anaérobie, quant à lui, repose sur la glycolyse anaérobie, qui peut avoir lieu en l’absence d’oxygène. Ce processus produit l’ATP près de 100 fois plus rapidement que la phosphorylation oxydative, mais à raison de seulement deux molécules d’ATP générées par molécule de glucose. Par ailleurs, la production de lactate comme sous-produit entraîne une acidose métabolique qui favorise la fatigabilité musculaire.

Myocytes de type I : Fibres oxydatives lentes

Les myocytes de type I (également appelés fibres à contraction lente) se caractérisent principalement par leur dépendance au métabolisme aérobie. Ils contiennent un grand nombre de mitochondries, ce qui leur permet de maintenir des contractions prolongées sans fatigue rapide, grâce à la grande quantité d’ATP qu’ils produisent. Cependant, leur diamètre relativement réduit les rend moins adaptés à la génération de tensions importantes. Les myocytes de type I sont bien vascularisés par un réseau capillaire dense (en proportion de leur taille) qui les approvisionne en oxygène. Ils contiennent de grandes quantités de myoglobine, une protéine qui stocke l’oxygène directement dans les fibres. C’est cette haute teneur en myoglobine qui donne aux fibres de type I une couleur rougeâtre sur les spécimens frais. Comme mentionné précédemment, la faible quantité de myosine ATPase contenue dans les fibres de type I se traduit par une vitesse de contraction lente.

Ces fibres sont donc particulièrement adaptées aux activités nécessitant une faible tension et de l’endurance. Elles sont présentes en plus grandes quantités dans les muscles squelettiques qui assurent le maintien postural (ex. : muscles érecteurs du rachis, muscle soléaire) et sont les premières à être recrutées lors de la contraction musculaire. Par ailleurs, les myocytes de type I sont souvent impliqués dans les efforts aérobies prolongés et peu intenses tels que la marche ou les sports d’endurance.

Myocytes de type IIa : Fibres oxydatives rapides

Les fibres musculaires de type IIa (aussi connues sous le nom de fibres intermédiaires) représentent un type de transition entre les fibres de type I et les fibres de type IIx. Elles sont généralement plus grandes et plus nombreuses que les fibres de type I. Elles reposent principalement sur un métabolisme aérobie mais sont également capables de produire de l’ATP plus rapidement que les myocytes de type I grâce à la glycolyse anaérobie en cas de besoin. Bien qu’elles soient relativement résistantes à la fatigue, leur endurance reste inférieure à celle des fibres de type I. En revanche, elles peuvent générer des contractions plus rapides et des tensions plus élevées que les fibres de type I, sans toutefois atteindre la puissance maximale des fibres de type IIx.

Les fibres de type IIa contiennent une densité mitochondriale comparable à celle des fibres de type I, ainsi qu’une quantité modérée de glycosomes, structures qui stockent le glycogène et les enzymes glycolytiques nécessaires à la respiration anaérobie. Cependant, leur teneur en myoglobine et leur densité capillaire sont plus faibles, ce qui leur donne une teinte rose clair. Ces fibres sont recrutées après les fibres de type I, mais avant celles de type IIx.

Grâce à leurs caractéristiques intermédiaires, les fibres de type IIa sont particulièrement adaptées aux mouvements prolongés nécessitant plus de force que ceux que peuvent générer les fibres de type I, comme la course ou la natation. Elles assurent un bon compromis entre endurance et production modérée de force.

Myocytes de type IIx : Fibres glycolytiques rapides

Les myocytes de type IIx (ou fibres glycolytiques à contraction rapide) dépendent principalement du métabolisme anaérobie (glycolyse) pour produire de l’énergie. Grâce à ce profil métabolique, elles sont capables de générer des contractions rapides et intenses, mais elles se fatiguent beaucoup plus rapidement que les autres types de fibres musculaires. Il est important de noter qu’il existe des fibres de type IIb, parfois utilisées à tort comme synonymes des fibres IIx, qui sont également des fibres glycolytiques rapides. Toutefois, les fibres IIb diffèrent principalement des myocytes de type IIx de par l’isoforme spécifique de la myosine ATPase qu’elles expriment. Les fibres IIb ne sont généralement pas présentes dans le tissu musculaire chez l’humain, contrairement aux fibres IIx.

Les fibres IIx possèdent d’importantes réserves de glycogène, permettant une libération rapide de glucose et une production d’énergie efficace pour assurer des contractions rapides. Morphologiquement, elles présentent un diamètre plus large que les autres fibres et une couleur plus pâle. Cette apparence est due à leur faible teneur en mitochondries, en capillaires et en myoglobine, conséquence directe de leur dépendance réduite à la phosphorylation oxydative. Les fibres de type IIx sont principalement mobilisées lors de mouvements courts et puissants qui nécessitent d’intenses impulsions d’effort anaérobie, comme le sprint, les sauts ou les exercices de musculation.