Tu veux connaître l’origine de l’ATP et le fonctionnement d’une contraction musculaire ? Dans cet article, AuFutur t’apprend tout ce que tu dois savoir sur l’origine de l’ATP nécessaire à la contraction de la cellule musculaire pour la comprendre.
L’origine de l’ATP
La molécule d’ATP
La molécule d’adénosine triphosphate (ATP) est un nucléotide résultant de l’association entre un triphosphate et un nucléoside. L’ATP est présent dans les cellules de tout être vivant et est essentiel pour certaines activités cellulaires fondamentales, en étant la source d’énergie principale, telles que la division cellulaire, les réactions biochimiques, ou la contraction.
Le cycle d’utilisation de l’ATP
L’utilisation de l’énergie de l’ATP par les cellules nécessite un processus d’hydrolyse de cette molécule. Sous l’effet de l’eau, l’ATP perd un de ses triphosphates, donnant ainsi de l’adénosine diphosphate (ADP) et un phosphate inorganique Pi : c’est une réaction de déphosphorylation. Ce qui résulte de cette réaction est une forme d’énergie consommable par la cellule et permettant ainsi ses mécanismes biochimiques. Une fois l’énergie nécessaire à la tâche consommée, une sorte de mécanisme inverse intervient : l’ADP, le phosphate inorganique et l’énergie libérée par les mécanismes biochimiques cellulaires eux-mêmes permettent donc à l’inverse la phosphorylation de la molécule, afin de retrouver de l’ATP. Généralement, la deuxième phase, appelée synthèse de l’ATP, intervient lors de trois phénomènes libérant de l’énergie nécessaire à la réaction : la respiration cellulaire (phosphorylation oxydative), la photosynthèse (photophosphorylation), ou lors de réactions chimiques dites exergoniques, c’est-à-dire au caractère spontané et libérant de l’énergie (consommation de glucose par exemple). L’ATP est ainsi constamment renouvelé par l’organisme.
Le cycle d’utilisation de l’ATP peut être synthétisé par les deux équations suivantes :
- Hydrolyse de l’ATP : ATP + H20 –> ADP + Pi + énergie consommable par la cellule
- Synthèse de l’ATP : ADP + Pi + énergie libérée par la cellule –> ATP + H20
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Réactions productrices d’ATP
La respiration cellulaire
La respiration cellulaire est l’un des mécanismes cellulaires principaux permettant la libération de molécules d’ATP, grâce aux réactions de la glycolyse d’une part et du Cycle de Krebs d’autre part, intervenant toutes deux dans les mitochondries, organites cellulaires impliqués dans la respiration.
La glycolyse d’abord consiste en l’oxydation partielle du glucose contenu dans les cellules, et résultant en la synthèse de deux molécules d’ATP ainsi que deux molécules œuvrant à la libération des électrons, R’H2, et deux pyruvates.
Ces deux pyruvates interviennent alors dans le Cycle de Krebs, dans la partie interne à la cellule de la mitochondrie. Celui-ci, d’autre part, oxyde entièrement ce pyruvate en un de nature décarboxylée en CO2. Les autres molécules telles que R’H2 subissent des échanges d’électrons ce qui conduit à la libération d’eau H20 à partir de l’oxygène dégagé par la réaction, et de protons, qui permettent enfin la phosphorylation de l’ATP en ADP en se fixant sur les enzymes impliquées dans cette dernière réaction, les ATP-synthases.
Ainsi, lors de la respiration cellulaire, et grâce à ses réactions de glycolyse et du cycle de Krebs, une quarantaine de molécules d’ATP pour une molécule de glucose initiale sont libérées.
La fermentation lactique
Un second mécanisme propice à la synthèse d’ATP est la fermentation lactique, qui intervient lorsque les cellules musculaires sont sollicitées lors d’un effort physique et que l’apport en oxygène n’est pas suffisant. Pour produire de l’énergie, les cellules musculaires initient alors le processus de fermentation lactique, consistant en la dégradation d’une molécule de glucose dans un milieu anaérobique, c’est-à-dire en absence d’oxygène O2.
Plus précisément, la fermentation lactique nécessite la phase préliminaire de glycolyse citée plus haut, mais à défaut du cycle de Krebs, la dégradation du pyruvate qui en résulte est incomplète, le transformant en lactate, tandis que le composé R’H2 est réoxydé en R’, libérés dans le cytoplasme cellulaire. Seules 2 molécules d’ATP sont alors synthétisées. La présence de lactate dans les cellules est à l’origine des courbatures.
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Le rôle de l’ATP dans la contraction musculaire
La fibre musculaire
Les muscles, et plus particulièrement les muscles striés squelettiques responsables des mouvements volontaires, sont organisés en tissus musculaires et conjonctifs les irriguant. Les tissus musculaires sont formés de faisceaux de fibres musculaires, une sorte de maillage d’unités semblables : les sarcomères. Ces sarcomères contiennent des cellules musculaires fusionnées, et sont organisés en trois bandes contenant des filaments protéiques de myosine et actine, chaque unité état reliée par des stries en zigzag.
L’ATP dans la contraction musculaire
Ce sont ces mêmes filaments de myosine et d’actine qui permettent le rétrécissement du sarcomère lors de la contraction, grâce au glissement juxtaposé opéré entre les différentes unités, et ainsi la contraction musculaire puis le mouvement par engrenage avec les os reliés aux muscles par les tendons. Plus précisément, les molécules d’ATP se posent sur les têtes de myosine, leur permettant ainsi de pivoter par rapport à la direction fibreuse, de se juxtaposer et donc de faire glisser les sarcomères les uns sur les autres, et enfin au muscle de se contracter.
