Akademik

MUSCLES

La motilité est l’une des propriétés les plus caractéristiques de l’animal. Se déplacer, pour un tel organisme, est source d’autonomie et donc préalable indispensable à toute adaptation à l’environnement. Cette propriété est le fait d’un ensemble, bien caractérisé, de molécules, les protéines contractiles, qui ne sont pas spécifiques du tissu musculaire et se retrouvent pratiquement dans toutes les cellules. Dans les cellules animales leur rôle est d’entraîner les mouvements de la membrane cellulaire externe. Le tissu musculaire contient évidemment beaucoup plus de protéines contractiles que les cellules non musculaires, mais en dehors de cet aspect quantitatif trois des propriétés des protéines contractiles du muscle vont permettre la motilité de l’organe muscle et rendre compte de ce que l’on perçoit couramment du mouvement musculaire:

– elles sont arrangées de façon géométrique;

– l’arrangement est coordonné d’une cellule à l’autre et la fibre musculaire, unité fonctionnelle, peut ainsi être indifféremment unicellulaire ou pluricellulaire selon le type de muscle;

– cette mécanique fonctionne de façon harmonieuse grâce à un système de régulation couplant l’impulsion nerveuse ou électrique à la contraction par l’intermédiaire d’un messager unique, le calcium ; il se lie en effet à une famille de protéines régulatrices comportant toutes un site, toujours le même ou presque, capable de fixer le calcium.

On peut distinguer deux grandes catégories de muscles: les muscles striés et le muscle lisse. Cette distinction a été initialement faite sur la base de données purement morphologiques , les muscles striés étant, en microscopie, géométriquement structurés autour d’un motif indéfiniment répété, le sarcomère où s’interpénètrent filaments protéiques minces (fins) et épais. Par opposition, le muscle lisse paraît, en première approximation, inorganisé, en fait organisé de façon différente, à partir de protéines contractiles particulières.

La biochimie et la génétique ont maintenant donné un support plus précis à cette distinction, les protéines contractiles extraites de ces deux types de muscle ne donnant pas en immunochimie de réaction croisée. Le système régulateur est différent aussi; car le calcium se fixe dans le muscle strié sur le filament mince au niveau de la troponine alors que cette protéine est absente du muscle lisse, qui régule sa contraction au niveau du filament épais. Enfin, les gènes codant pour les deux sortes de protéines contractiles se trouvent sur des chromosomes différents et présentent relativement peu d’homologies. Comme on le voit, la classification ancienne reste valable mais repose maintenant sur des bases plus précises et différentes.

Fonctionnellement, muscles lisses et muscles striés ont des rôles différents. Les muscles lisses n’assurent le mouvement que dans la sphère végétative et se trouvent dans l’utérus, les vaisseaux, l’intestin. Les protéines contractiles qui les composent sont très proches de celles qu’on retrouve dans les cellules non musculaires.

Les muscles striés – bien qu’assurant des fonctions très distinctes, fonction végétative indépendante de l’innervation motrice pour le myocarde, fonction motrice, volontaire ou non, pour les muscles dits squelettiques – se subdivisent sur la base de critères physiologiques, immunochimiques, biochimiques et génétiques, en quatre groupes principaux: les muscles auriculaires et ventriculaires du myocarde, les muscles squelettiques rapides (II ou f ) et lents (I ou s ), ces derniers ayant quelques analogies avec le muscle ventriculaire. Cette classification est incomplète et ne prend pas en compte le muscle squelettique intermédiaire, qui n’est qu’un mélange des formes rapides et lentes, ou des types rares comme le muscle «super-rapide», mais elle recouvre la très grande majorité des muscles striés et permet d’expliquer la majeure partie des données physiologiques.

Sous l’angle biochimique, le tissu musculaire a, par rapport à d’autres tissus, un certain nombre de caractéristiques qui en font un modèle biologique très particulier et qui aussi conditionnent sa pathologie.

C’est d’abord le lieu où, dans l’organisme, l’énergie chimique potentielle (celle du morceau de sucre!) se transforme en énergie mécanique. Le changement d’état qui découle du métabolisme musculaire est accompagné d’une importante production de chaleur, proportionnelle au travail accompli, ce métabolisme étant essentiellement catabolique . Le muscle peut synthétiser des protéines, des acides nucléiques, etc., mais à l’état normal cette fonction anabolique est mineure, la production, aérobie ou anaérobie, d’énergie et sa transformation représentant la fonction majeure de cet organe.

C’est ensuite le premier tissu dans lequel on a pu démontrer le rôle de messager régulateur de l’ion calcium . Il augmente dans le cytoplasme de la cellule en réponse à une stimulation exogène dans le muscle squelettique, ou à une onde endogène dans le cœur; en diffusant ensuite sur l’appareil contractile, il va assurer de façon coordonnée la contraction. Il a été démontré par la suite que le calcium assure ce rôle de messager dans d’autres systèmes, hormonaux par exemple.

Enfin, le muscle peut s’adapter à l’effort demandé de deux manières: en s’étirant, ce qui dans l’immédiat engendre une contraction plus forte; en changeant sa structure car génétiquement chacune des protéines contractiles existe sous plusieurs formes – toutes ces formes ne sont pas exprimées en même temps et pour s’adapter à long terme le muscle peut utiliser telle forme plutôt que telle autre selon le type d’effort demandé. Il peut aussi s’hypertrophier. Le muscle est donc doué de plasticité .

Les maladies primitives, souvent génétiques, du muscle existent mais sont rares. En fait, le principal intérêt des études fondamentales est de révéler les facultés d’adaptation du système musculaire: adaptation du muscle cardiaque à une hypertension artérielle, du muscle squelettique à un entraînement sportif, du muscle utérin à une grossesse.

1. Les fibres musculaires

Histologie et histochimie du muscle strié

Nos connaissances concernant ce tissu ont progressé récemment grâce aux raffinements apportés à un certain nombre de techniques classiques en biologie. La simple histochimie devenue immunohistochimie a permis d’établir de réelles relations entre biochimie et histologie. La microscopie électronique s’est enrichie en utilisant des marqueurs immunologiques spécifiques des protéines (marqueurs liés à des grains d’or). La diffraction aux rayons X informatisée a permis de reconstituer dans l’espace l’appareil contractile en entier. La signification physiologique des protéines contractiles a été explicitée par l’utilisation de nouvelles préparations, comme celles des fibres musculaires pelées (dépourvues de membrane externe) que l’on peut par exemple faire contracter après avoir enlevé, ou phosphorylé, une protéine. Toutes les protéines contractiles ont été séquencées (on en connaît la structure complète) soit biochimiquement, soit par génie génétique (on découvre la structure du gène et on en déduit celle de la protéine).

C’est tout cet ensemble qui a permis une nouvelle classification, montrant entre autres la remarquable coordination du développement de ces cellules. Celles qui se contractent vite, du fait de protéines contractiles à activité élevée, ont un métabolisme énergétique et des flux calciques intracellulaires rapides.

Toutes les fibres musculaires ne sont pas innervées. Le myocarde par exemple bat de façon régulière grâce à une «pendule» biologique située dans l’oreillette droite et qui émet périodiquement un signal électrique, transmis de cellule en cellule et qui finalement déclenche la contraction en augmentant transitoirement le calcium de la cellule musculaire. Au contraire, le muscle squelettique rapide répond à une excitation nerveuse qui arrive par le nerf sur la surface de la cellule musculaire au niveau d’une formation, la plaque motrice, à partir de laquelle diffuse un médiateur (cholinergique) qui lui aussi finalement va augmenter le calcium de la cellule et déclencher la contraction.

La cellule musculaire

La cellule musculaire du muscle squelettique est allongée (on l’appelle aussi ici fibre musculaire; fig. 1); elle mesure souvent plusieurs centimètres de long (dans le muscle péronier du chat par exemple) et quelques dizaines de micromètres de diamètre. Elle est remplie d’un matériel fibrillaire disposé en longs filaments parallèles s’étendant d’un bout à l’autre de la fibre et enserrant entre eux les éléments habituels que contiennent toutes les cellules, mitochondries, appareil de Golgi, grains de glycogène et de ribosomes. Ce matériel cytoplasmique renferme un réseau dense tubulaire non perméable qui sert à stocker le calcium, le réticulum sarcoplasmique, et un réseau fibrillaire complexe, fait de protéines différentes, le cytosquelette qui, comme son nom l’indique, maintient à la cellule sa forme d’ensemble. Ce type de muscle possède des cellules multinucléées. Les noyaux, parfois une centaine, sont périphériques, sous la surface de la membrane externe. Des structures cellulaires plus différenciées assurent le contact avec la plaque motrice (terminaison des nerfs moteurs) et les extrémités tendineuses.

Cet aspect varie selon le type de muscle strié. La cellule ventriculaire myocardique est beaucoup plus petite, rectangulaire, mononucléée et très riche en mitochondries. Fait important, dans ce tissu, la cellule musculaire n’est pas une fibre, le terme étant ici réservé à des structures pluricellulaires fonctionnellement homogènes ^{[cf. MYOCARDE]}.

Ces deux grands types de muscle strié sont à l’échelon cellulaire presque identiques, dimension des cellules mise à part. À l’échelle de l’organe, le raccourcissement de la longueur du muscle (ou la diminution de la cavité cardiaque) qui caractérise la contraction se retrouve au niveau de la fibre musculaire squelettique (ou du myocarde cardiaque). Il se retrouve encore à un échelon plus petit jusqu’au niveau de l’unité élémentaire de la contraction, le sarcomère, structure géométrique composée de plusieurs protéines et qui est le plus petit élément à se raccourcir au cours d’une contraction (ou à s’allonger lors de la relaxation).

Le sarcomère (fig. 2)

Cet élément se voit en microscopie électronique. Sur un plan longitudinal, il est délimité par deux lignes Z, plus épaisses dans le muscle lent ou dans le ventricule cardiaque, et comprend une alternance de filaments minces et de filaments épais qui «s’interdigitent» comme les doigts des deux mains si elles sont croisées. Le filament mince est ancré dans la ligne Z qu’il contribue à former. Il est composé de longs polymères d’actine (P.M. 42 000) enroulés autour d’une protéine fibrillaire, la tropomyosine (dimère, P.M. 70 000), véritable cordon du filament, comme le montre la figure 7 a. Sur cette structure se situe, tous les 40 nanomètres, un complexe qui assure, en fixant le calcium, la régulation de la contraction.

Le filament épais est moins complexe et n’est composé que de deux types de molécules: la myosine , majoritaire, et la protéine C polymorphe, sorte de lien assurant la cohésion du filament. La myosine est une énorme protéine (P.M. 500 000) en forme de canne de hockey dont le manche constitue le corps du filament, alors que la crosse forme un pont entre le filament épais et les filaments minces contigus (fig. 2 e). C’est le mouvement de ce pont qui va assurer le glissement des 2 filaments l’un par rapport à l’autre et, par là, la contraction. Chaque filament épais contient de 300 à 400 molécules de myosine qui sont divisées en deux parties égales (fig. 3), de telle sorte que les crosses, ou têtes de la molécule, en opposition de chaque côté du milieu du filament épais agiront sur les filaments minces de façon à rapprocher l’une de l’autre les extrémités distales du sarcomère, c’est-à-dire les deux lignes Z (fig. 2 c).

La myosine est aussi une enzyme possédant à son extrémité renflée (ou tête) un site enzymatique ATPasique, capable d’hydrolyser l’ATP, c’est-à-dire capable d’utiliser, là où se fait le changement d’état énergétique, l’énergie biochimique de l’ATP. Cette activité ATPasique, on le verra, caractérise un type de muscle.

Il est important de situer maintenant le sarcomère dans un espace à trois dimensions sur des plans de coupe perpendiculaires au précédent (fig. 2 d). Le filament épais y apparaît alors entouré d’une façon rigoureusement hexagonale par 6 filaments minces (12 chez certains invertébrés), chacun de ces 6 filaments minces faisant lui-même partie d’un nouvel hexagone, autant que le demande l’épaisseur de la fibre. Le mouvement contractile apparaît alors plus clairement en imaginant le mouvement d’un des doigts d’une main placée au centre du berceau formé par les hypothétiques 6 doigts de l’autre main.

Cette structure rend compte d’un certain nombre d’observations faites autrefois en microscopie optique. Au repos, le muscle est fait d’une alternance de bandes claires, correspondant aux zones où ne se superposent que les filaments minces, la ligne Z n’étant pas visible à ce grossissement, et de bandes sombres faites de la superposition de filaments minces et épais. Lors de la contraction, la fibre devient homogène. En microscopie (fig. 1 et 2 a), cela se traduit par l’alternance en relaxation tout le long du sarcomère d’une ligne Z, d’une hémi-bande claire I, d’une large bande sombre A, puis d’une nouvelle hémi-bande claire I et d’une ligne Z. La bande A est centrée par une ligne sombre M formée des protéines qui maintiennent la structure transversale de l’édifice, elle-même encadrée d’une zone claire correspondant au manche des molécules de myosine les plus proches de la ligne médiane et donc à la portion du filament épais où les myosines n’émettent plus de pont.

La myosine est la protéine la plus abondante du tissu musculaire qui en contient 48 mg/g de tissu frais pour 25 mg/g d’actine.

Génétique

Comme toute protéine, les protéines contractiles sont synthétisées à partir d’un code situé dans l’ADN (acide désoxyribonucléique) des chromosomes du noyau cellulaire. Les gènes des sous-unités lourdes de la myosine de muscle strié sont les mieux connus et se répartissent en deux groupes:

– les gènes codant pour les myosines de muscles squelettique, embryonnaire, néonatal et rapide, situés, proches les uns des autres, sur le chromosome 11;

– les gènes codant pour les myosines cardiaques 見 et 廓, situés en tandem sur un même chromosome.

L’analyse chimique de ces gènes a permis de compléter les séquences (structure chimique) en acides aminés de plusieurs protéines contractiles. Elle a surtout donné une base précise à la notion de plasticité du muscle. En effet, la plupart des protéines musculaires existent sous différentes isoformes auxquelles correspondent des isogènes . Plusieurs exemples peuvent en être donnés:

– les deux groupes de sous-unités lourdes de la myosine: le groupe codant pour les myosines de muscles squelettique, embryonnaire, néonatal et adulte rapide et le groupe codant pour les deux formes cardiaques 見 et 廓;

– les isogènes et les pseudogènes (gènes de structure comparable mais inactifs) de l’actine codant pour diverses isoformes cardiaques, squelettiques et lisses;

– les isogènes (au moins 4) de la Ca⁺⁺-ATPase du réticulum sarcoplasmique. Fréquemment, ces isogènes sont plus différents dans leur portion non codante que dans leur portion codante, ce qui fournit un outil précieux. La régulation de leur expression est mal connue mais se fait par deux mécanismes selon qu’il s’agit de gènes entièrement distincts comme ceux de la myosine, ou de gènes pour lesquels la régulation ne porte que sur la portion du gène spécifique de l’isoforme comme il en va pour certaines troponines.

Les zones de jonction

La plaque motrice (fig. 4), ou jonction neuromusculaire, est l’endroit où la variation de potentiel électrique qui caractérise l’influx nerveux va voir ses effets amplifiés par la libération d’un médiateur, l’acétylcholine, qui permettra la dépolarisation cellulaire et donc la contraction. C’est une structure histologique qui comporte du côté musculaire des plissements réguliers de la membrane externe de la fibre musculaire; c’est l’appareil sous-neural découvert par R. Couteaux. Ces plissements sont situés dans un petit épaississement de la substance cellulaire, appelé la sole. La fibre nerveuse qui y arrive comprend un tissu de soutien, fait de cellules de Schwann qui recouvrent la plaque motrice, et l’axone qui transmettra le signal nerveux. L’axone perd à ce niveau sa gaine de myéline, s’enrichit en vésicules d’acétylcholine et en mitochondries et va former des indentations qui pénètrent dans les plis de l’appareil sous-neural et assurent la jonction neuromusculaire. C’est à ce niveau que se trouvent les enzymes qui, en synthétisant l’acétylcholine, assurent la réplétion des vésicules et l’enzyme acétylcholinestérase, qui fait l’hydrolyse de cette acétylcholine et permet à la contraction d’être transitoire.

La jonction avec le tendon est une jonction entre, du côté musculaire, les ligne Z des derniers sarcomères et, du côté tendon, les fibres d’une molécule fibrillaire, le collagène.

La contraction et la relaxation d’un sarcomère (fig. 5)

Le sarcomère se raccourcit grâce au mouvement effectué par les «ponts» de la myosine. Ce mouvement, comparable à celui d’un doigt qui se replie, va tirer l’un vers l’autre les filaments minces (et les lignes Z), pouvant même les faire se chevaucher dans les contractures extrêmes (fig. 5 a et b). Cela va entraîner la disparition des hémi-bandes claires et la fibre deviendra uniformément opaque. Sur un plan longitudinal, il y aura vraiment glissement (théorie du glissement de Huxley) des deux types de filament l’un par rapport à l’autre. Biochimiquement, l’un des éléments les plus importants, et les moins contestés, du phénomène est que l’ATP à forte concentration dissocie la myosine du filament mince (fig. 5 c, 2 et 3). Cette propriété en quelque sorte lubrifiante de l’ATP explique la rigidité des muscles d’un cadavre puisque l’ATP disparaît des tissus après la mort, ce qui entraîne une contracture irréversible des sarcomères.

On le voit, la myosine, et plus précisément la tête de la myosine, joue ici un rôle capital double: c’est elle qui va physiquement effectuer le mouvement élémentaire, c’est aussi elle qui, du fait qu’elle possède une activité enzymatique ATPasique, va à la fois libérer l’énergie de l’ATP et permettre la connexion entre les filaments. La relaxation, on le voit, est un phénomène aussi actif que la contraction.

Le couplage métabolisme énergétique et contraction

La reconstitution des réserves en ATP est bien entendu une des clefs du fonctionnement musculaire. Le sarcomère, par le biais de l’ATPase de la myosine, n’est pas le seul consommateur d’ATP, mais il en est le plus important avec les autres ATPases membranaires responsables des échanges ioniques actifs.

D’une manière générale, deux types de situation peuvent se rencontrer. Les muscles striés squelettiques lents et le ventricule cardiaque reconstituent leur ATP essentiellement en aérobiose grâce à leurs mitochondries. Les muscles rapides utilisent plus volontiers la glycolyse anaérobie à cet effet. Dans les deux cas, le muscle dispose d’un volant de sécurité énergétique sous forme de créatine phosphate, ou phosphagène composé à haut potentiel énergétique comme l’ATP, qui permet sa production grâce à une enzyme, la créatine kinase, localisée dans le plan médian (ligne M) du sarcomère. Cette enzyme existe sous deux formes, dont l’une, mitochondriale, permet la sortie d’ATP hors de cet organite intracellulaire.

Le couplage excitation électrique-contraction

La contraction du sarcomère se déclenche à la suite d’un signal constitué par une variation de la concentration intracellulaire en calcium ([Ca]ⁱ ). Cette variation va renseigner le sarcomère sur la nature de l’impulsion reçue au niveau de la membrane de la cellule musculaire.

La manière dont le [Ca]ⁱ va augmenter dans cette cellule sous l’effet d’une variation de potentiel électrique varie selon le type de muscle et selon l’espèce animale. On peut donc opposer de façon schématique:

– les muscles dans lesquels les variations du [Ca]ⁱ passent par la seule membrane externe: ces muscles s’arrêtent dans un milieu sans calcium;

– les muscles qui, au contraire, fonctionnent en circuit fermé, le signal électrique y induisant la libération de calcium, à partir d’un sac étanche intracellulaire, le réticulum sarcoplasmique : ces muscles se contractent en l’absence de calcium dans le milieu externe;

– des formes mixtes.

L’entrée du Ca⁺⁺ (fig. 6) dans la cellule musculaire se fait par simple ouverture d’un canal, le Ca⁺⁺ externe étant pratiquement dix mille fois plus concentré que le [Ca]ⁱ . Cette ouverture est commandée par le seul changement de voltage, dans le myocarde par exemple; elle peut en plus être sous la dépendance de diverses hormones dans le muscle lisse. La sortie du Ca⁺⁺ (nécessaire à l’homéostasie dans ce type de cellule) se fait donc contre un gradient, soit par couplage avec un mouvement entrant de Na⁺, soit sous l’action d’une ATPase.

La circulation intracellulaire du calcium met en jeu une structure, le réticulum sarcoplasmique (fig. 6), très abondant dans le muscle squelettique, inexistant dans le cœur de certaines espèces (ventricule de grenouille), modérément abondant dans le myocarde des mammifères et le muscle lisse. La concentration en Ca⁺⁺ dans cette structure est élevée. Son relargage (ou décharge intracellulaire) est dépendant du voltage et peut être, dans certains muscles, autocatalysé par le courant entrant Ca⁺⁺ provenant de l’extérieur. Sa recaptation (donc recharge du réticulum), déterminant majeur de la relaxation, est le fait d’une Ca⁺⁺ ATPase, dite du réticulum sarcoplasmique, qui est dans certains tissus activée par les catécholamines.

Il est important de souligner que ce schéma général n’est pas particulier au muscle et se retrouve dans toutes les cellules dont l’activité est Ca⁺⁺-dépendante, c’est le cas de nombreuses cellules endocriniennes. Le [Ca⁺⁺]ⁱ va y varier (fig. 6) entre 10^-7 et 10^-8 M au repos, entre 10^-6 et 10^-5 M lors de l’excitation. L’onde de calcium peut d’ailleurs se voir avec des marqueurs fluorescents; chronologiquement, elle suit le signal électrique et précède le phénomène mécanique confirmant bien le rôle de messager de cet ion.

À concentration faible en [Ca]ⁱ , le muscle strié est relaxé; cela est dû à l’action découplante d’un complexe de protéines, les troponines , situé tous les 40 nm sur le filament mince (fig. 7). L’une des troponines, I (inhibitrice), empêche, probablement stériquement, la liaison myosine-actine. Lors de l’excitation, le [Ca]ⁱ nouveau venu se fixe sur des sites spécifiques de la troponine C (liant le calcium), ce qui lève l’inhibition et permet le lien physique entre les deux filaments. Incapables à elles seules de contrôler tout le filament mince, les troponines voient leur action diffuser grâce à une protéine fibrillaire allongée le long du polymère, la tropomyosine .

Biologie de la fibre musculaire lisse

Son importance pharmacologique absolument essentielle en fait un objet récent de recherches actives. Ce type de fibre, comme on l’a dit, répond aux caractéristiques d’ensemble des muscles mais s’en distingue par plusieurs particularités.

Le muscle lisse a une composition en protéines contractiles différente et contient environ 5 fois moins de myosine et deux fois plus d’actine (rapport actine sur myosine du muscle strié = 4, du muscle lisse = 35). La densité, l’arrangement et la structure des sarcomères sont différents mais les sarcomères existent, ils ont simplement des filaments minces beaucoup plus longs et des filaments épais plus courts, ce que reflète la composition en protéines contractiles.

Le système régulateur est aussi différent. Il n’y a pas de troponine et le muscle utilise d’autres systèmes dont au moins un est connu, c’est la phosphorylation calcium-dépendante d’une des deux paires de sous-unité légère de la myosine. Cette réaction active l’ATPase de la myosine et déclenche la contraction. Elle est contrôlée par une kinase, très active dans ce muscle, calcium-dépendante. Elle est également régulée, de façon plus complexe, par les catécholamines et par le monoxyde d’azote (via nucléotides cycliques). Un autre mode de régulation mettant en jeu la caldesmone a été décrit, il est lui aussi calcium-dépendant.

Enfin, on l’a vu, si le muscle lisse possède lui aussi un réticulum sarcoplasmique, il a un système membranaire de canaux calciques hormono-dépendants. La pharmacologie du muscle artériel et de l’hypertension artérielle a fait de ce système une cible privilégiée.

Biologie du muscle strié

Plasticité

Le muscle a la propriété de modifier sa structure afin de s’adapter à des variations permanentes de travail. Deux exemples simples peuvent en être donnés: le biceps de l’athlète qui s’hypertrophie sous les effets de l’entraînement ; le cœur et la paroi artérielle des malades ayant une hypertension artérielle. Il est important pour comprendre cette notion, qui n’est pas nouvelle mais a pris une dimension nouvelle grâce au génie génétique, de souligner plusieurs points. Ce mode d’adaptation n’est pas le seul et il existe tout un ensemble de mécanismes adaptationnels rapides en réponse à des changements brutaux des conditions de travail. C’est le muscle entier qui change. Tout l’équipement enzymatique, ou presque, de la cellule musculaire du biceps de l’athlète entraîné va être modifié, et pas seulement celui qui concerne les protéines contractiles. Les changements quantitatifs et qualitatifs ne sont pas nécessairement liés, on peut par innervation croisée transformer un muscle rapide en muscle lent sans changer grand-chose à son poids. Les modifications qualitatives dans la composition biochimique du muscle sont généralement isoformiques ou isoenzymatiques, c’est-à-dire que le génome d’un muscle soumis à des conditions de travail nouvelles aura tendance à exprimer de plus en plus, s’il en a la possibilité, l’isoforme la mieux adaptée, par exemple la myosine lente dans l’exemple rapide. Cette isoforme peut être, c’est souvent le cas en pathologie, une forme embryonnaire.

Principaux types de muscles (cf. tableau)

Pour le muscle squelettique, on distingue au moins deux types, le rapide et le lent. Cette distinction, initialement établie sur la base de données histochimiques, repose maintenant sur des bases biochimiques et génétiques. Les deux muscles possèdent chacun des isoformes spécifiques, rapide (ou f ) et lente (ou s ), de la plupart des protéines contractiles, c’est-à-dire de la myosine, de la tropomyosine et des éléments du complexe troponine, mais aussi de la Ca⁺⁺ ATPase du réticulum sarcoplasmique. Ces isoformes (ou isoenzymes pour la myosine) ont la même fonction (par exemple ATPasique pour la myosine), mais leur structure est un peu différente, comme cela a été démontré en analysant la structure des protéines et de leur gène. L’utilisation d’anticorps spécifiques a permis de les localiser avec précision et de savoir à quel type de métabolisme elles étaient liées. Le muscle rapide, responsable du mouvement rapide, volontaire, peut contracter une dette dite en oxygène, qu’il récupère au repos; grâce à son métabolisme essentiellement anaérobie, il est peu résistant à la fatigue. Sa couleur blanche est due à sa pauvreté en myoglobine et en mitochondries. En dehors du muscle lent qui s’oppose point par point au précédent, on connaît grâce à l’immunohistochimie des sous-groupes comme les muscles rapides rouges (f B ou II B) ou les formes mixtes.

Le muscle cardiaque n’échappe pas à la règle, mais ici la spécificité d’espèce prédomine. Alors que chez tous les mammifères l’oreillette est plus rapide que le ventricule, le ventricule lui-même est rapide chez le rat et la souris, lent au contraire chez l’homme et le chien. Les isoformes de protéines contractiles du myocarde sont distinctes de celle du muscle squelettique mais, pour certaines, souvent très proches du muscle squelettique lent. La myosine y est par contre polymorphe et la vitesse de contraction des ventricules dépend en fait des proportions relatives des isoformes rapides et lentes. Cette proportion varie selon l’espèce, l’état hormonal et le travail effectué.

Les changements de structure

On peut transformer un muscle squelettique rapide en muscle lent par innervation croisée, mais aussi en stimulant électriquement pendant un mois le muscle rapide à basse fréquence. L’entraînement sportif induit l’apparition progressive de fibres lentes dans des muscles à prédominance de fibres rapides. Cette transformation est bien due à un changement au niveau du génome musculaire, l’expression des formes rapides y étant réprimée au profit de celle des formes lentes. Ce changement permet à l’organisme d’acquérir des fibres plus résistantes à la fatigue, possédant un métabolisme énergétique plus riche et plus aérobie, et utilisant un appareil contractile capable de développer la même force mais plus lentement, donc de façon plus économique. Fréquemment le muscle s’hypertrophie, ce qui contribue à l’adapter à la nouvelle situation. Le muscle cardiaque possède la même capacité de

s’hypertrophier et de se contracter plus lentement au cours d’une surcharge mécanique ^{[cf. MYOCARDE]}.

La transformation d’un muscle lent en muscle rapide est possible mais les conditions de son obtention sont plus complexes.

Corrélation biochimie/physiologie

On peut schématiquement définir en physiologie un muscle donné par deux courbes (fig. 8). Sur la courbe vitesse-charge (a), la vitesse reflète l’activité ATPase des myofibrilles pour une charge donnée; à charge nulle, la V^max représente la capacité maximale du muscle. V^max, comme son équivalent biochimique, l’ATPase de la myosine mesurée dans des conditions maximales, est indépendante des conditions de charge et de longueur imposée et dépend du type de muscle, en fait du type d’isoenzyme qui compose ce muscle; de la concentration en calcium intracellulaire et/ou extracellulaire.

La longueur initiale du muscle sur la courbe tension-longueur (fig. 8 b) est en fait celle de l’unité élémentaire de la contraction, le sarcomère. En cas d’étirement maximal, le sarcomère peut atteindre 3,6 猪m: dans ce cas, il n’y a plus aucun pont de myosine en contact avec le filament mince et la tension active est nulle. À l’extrême, le muscle non soumis à un étirement initial se tasse et ne développe plus de tension pour une longueur de 1,0 à 1,5 猪m. La longueur qui donne une tension maximale le fait sur un assez large plateau. Dans la figure 8, en a comme en b, la tension, qu’elle soit imposée ou active, reflète le nombre de ponts myosine-actine réellement activés à l’instant de la mesure.

2. Physiologie du muscle squelettique

Les propriétés essentielles des muscles striés – excitabilité, contractilité, élasticité – sont connues depuis longtemps, puisque Galvani découvrait en 1791 que la contraction musculaire pouvait être provoquée par des phénomènes électrostatiques (cf. ÉLECTROPHYSIOLOGIE, chap. 1). Le fait que ces trois propriétés fondamentales ne soient pas seulement celles des muscles, mais à divers degrés celles de toute cellule vivante, n’est pas étranger à l’intérêt constamment attaché par les physiologistes à l’étude des muscles. Ceux-ci ont été et sont encore l’un des matériels les plus propices aux recherches fondamentales en physiologie générale.

On trouvera, dans l’article ÉLECTROPHYSIOLOGIE (chap. 4), la brève description des méthodes et des progrès de l’exploration électrique des nerfs et des muscles.

Parallèlement à ces travaux, d’autres expérimentateurs étudiaient la contraction musculaire au moyen des myographes, tels ceux mis au point par Marey dès 1868. On a aussi cherché à étudier l’activité des muscles par l’intermédiaire de la chaleur qu’elle engendre: les noms de Chauveau (1895) et surtout de A. V. Hill (1920) restent attachés à ces recherches.

Enfin, on s’intéressait encore aux manifestations extérieures de la fonction hautement spécialisée qu’exerce le tissu musculaire: la production de mouvements (analyse cinétique «chronophotographique» de la marche ou de la course, inventée par Marey) ou, plus généralement, la mesure d’un travail mécanique et son enregistrement au cours de son déroulement (ergographe de Mosso, bicyclettes ergographiques, etc.).

Propriétés fondamentales

Excitabilité

L’excitabilité est la faculté d’une cellule ou d’un tissu vivants de répondre par une modification spécifique à une modification brusque du milieu extérieur capable de réaliser une excitation . Pour le tissu musculaire, cette réponse est la contraction.

Il existe plusieurs sortes d’excitants du muscle:

– un excitant naturel, l’influx nerveux, transmis au muscle par son nerf moteur et qui provoque une contraction physiologique;

– des excitants artificiels (mécaniques, chimiques, physiques), qui provoquent une contraction accidentelle ou expérimentale.

De ces excitants artificiels, le plus couramment utilisé est l’excitant électrique parce qu’il est d’application facile et qu’il est exactement dosable.

Quoi qu’il en soit, l’excitation électrique ne déclenche une réaction du muscle que si elle intervient brusquement et non de manière lente et progressive. En outre, elle doit atteindre une certaine intensité qu’on appelle intensité-seuil, seuil d’excitation ou, plus couramment, intensité liminaire. Enfin, un courant brusque et d’intensité suffisante n’est efficace que s’il agit pendant un certain temps, appelé «temps utile»; il y a ainsi une durée liminaire comme il y a une intensité liminaire. Entre ces deux valeurs, il existe une relation constante reconnue par les physiologistes comme une loi générale de tous les tissus excitables.

Il en va de même pour les muscles. L’étude de la courbe intensité-durée montre en effet que, au-delà du temps utile, l’intensité-seuil reste invariable, quelle que soit la durée du passage du courant: ce niveau, appelé par les anciens physiologistes «seuil fondamental», a été désigné par L. Lapicque sous le nom de «rhéobase» (réos , courant). Par contre, lorsque le temps de passage du courant est inférieur au temps utile, les intensités liminaires augmentent et deviennent supérieures à la rhéobase. C’est pourquoi Lapicque a proposé dès 1909 de définir l’excitabilité musculaire par une constante de temps conventionnelle qu’il a appelée la «chronaxie» (chronos , temps; axia , valeur): c’est la durée de passage du courant qui atteint le seuil de l’excitation avec une intensité égale au double de la rhéobase.

Contractilité

Il existe deux types de contraction musculaire. Si les deux insertions sont mobiles, ou seulement l’une des deux, la contraction entraîne un raccourcissement du muscle: elle est dite isotonique . Si, au contraire, les deux extrémités restent fixes, il n’y a pas de raccourcissement, mais une mise en tension des fibres musculaires: la contraction est dite isométrique . Les phénomènes mécaniques de la contraction musculaire peuvent être enregistrés graphiquement et mesurés au moyen d’appareils appelés «myographes».

En excitant le muscle avec un stimulus unique, on enregistre un myogramme caractéristique de la secousse musculaire élémentaire , sous la forme d’une courbe comprenant trois parties: d’abord la période de latence, ou «temps perdu», comprise entre l’application directe du stimulus et l’instant où le muscle commence à se contracter et qui est chez l’homme de l’ordre de 2 à 10 millisecondes; ensuite, la période de contraction, ou phase d’énergie croissante, qui s’étend du début de la contraction au sommet de la courbe et dont la durée est en moyenne de 50 millisecondes, mais varie selon les muscles; enfin, la période de décontraction, ou phase d’énergie décroissante, encore appelée période de relaxation, qui va du sommet de la secousse au point où le muscle est revenu à son état antérieur à l’excitation et dont la durée est toujours supérieure à celle de la phase précédente.

La forme de la secousse élémentaire est indépendante de la nature du stimulus, de sa durée, de son point d’application, mais elle peut être modifiée dans ses trois phases par des influences physiologiques ou physiopathologiques, telles que les variations de température, la fatigue, l’anémie, l’augmentation de la charge.

Quand, au lieu d’être soumis à un stimulus unique, le muscle subit des excitations répétées, sa réponse varie selon la fréquence des stimulus. Si la seconde excitation intervient au cours de la période de décontraction de la secousse initiale, à celle-ci se superpose la deuxième secousse; ensuite, les excitations se répétant à la même cadence, on enregistre finalement un tracé formé d’oscillations successives, qui monte jusqu’à un maximum, puis se maintient en plateau ondulé jusqu’à la fin des excitations. Si les excitations se reproduisent à une fréquence telle qu’elles surviennent pendant la période d’énergie croissante de la secousse, la courbe atteint d’emblée un niveau élevé et s’y maintient sous la forme d’un plateau rectiligne. Ce type de contraction soutenue déclenchée par des excitations réitérées est appelé tétanos physiologique ; il est dit imparfait dans le premier cas et parfait dans le second. Il traduit le fait qu’une sommation des secousses élémentaires est possible.

La production d’un tétanos physiologique est fonction de la rapidité de contraction de chaque muscle; la fréquence tétanisante sera donc différente pour un muscle lent et pour un muscle rapide. De même, toute influence physiologique ou accidentelle (fatigue) qui modifie la durée de la secousse musculaire modifie en même temps la fréquence tétanisante.

Élasticité

L’élasticité n’est pas à proprement parler une propriété physiologique, mais une propriété physique. Celle du muscle se manifeste cependant sous des aspects particuliers, qui lui font jouer un rôle important dans la physiologie de la contraction. Un muscle au repos, soumis à l’influence d’une charge, s’étire; mais, à l’inverse d’un corps brut dit «parfaitement élastique», l’allongement qu’il subit n’est pas proportionnel à la force de traction. À mesure que la charge augmente, l’allongement s’atténue de sorte que la courbe qui traduit l’étirement en fonction du poids apparaît concave vers le haut. Si on répète l’expérience sur un muscle en état de tétanos physiologique parfait, les phénomènes sont en quelque sorte inverses, et la courbe de l’étirement est alors convexe vers le haut. L’élasticité augmente donc à la faveur de la contraction. Cette particularité est due à ce que, dans le muscle, l’élasticité est modifiée par des frottements moléculaires se produisant soit au sein même de la substance contractile, soit au niveau des sarcolemmes ou des enveloppes conjonctives: il s’agit d’une «visco-élasticité». Cette élasticité particulière a pour premier effet de diminuer l’extensibilité du muscle. De plus, elle joue un rôle d’amortisseur dans les variations brusques de la contraction. Elle améliore enfin le rendement mécanique en accumulant dans certains mouvements de l’énergie potentielle, qui sera restituée sous forme de travail ou se dissipera en chaleur (phénomènes de thermoélasticité).

Phénomènes électriques

Les fibres musculaires, comme les cellules nerveuses, entretiennent de part et d’autre de leur membrane une différence de potentiel, ou potentiel de repos, qui témoigne la polarisation de la membrane. Toute contraction musculaire est immédiatement précédée d’une dépolarisation, qui se manifeste d’abord au niveau de la jonction neuromusculaire, ou plaque motrice, sous l’action de l’acétylcholine libérée par l’influx nerveux. Ce potentiel de plaque excite la membrane musculaire, qui propage l’onde de dépolarisation tout au long de la fibre sous la forme d’un potentiel d’action.

Le potentiel d’action musculaire (fig. 9), recueilli par micro-électrode dans la fibre isolée, est semblable à celui des fibres nerveuses non myélinisées: il obéit à la loi du «tout ou rien». Il se développe en deux phases: la première est brève et ample, c’est le potentiel de pointe (ou spike des Anglo-Saxons), d’une durée de 1,5 milliseconde environ, pour les fibres striées les plus rapides, et d’une amplitude de 80 à 100 millivolts, qui évolue tout entier dans la période de latence mécanique, donc avant le début de la contraction, et qui est suivi d’une période réfractaire de 2 à 5 millisecondes; la deuxième est caractérisée par sa grande lenteur, c’est le potentiel tardif , qui correspond à la repolarisation de la membrane.

En pratique clinique, l’étude des potentiels d’action musculaires se fait par l’électromyographie, dont le principe consiste à traduire sur l’écran d’un oscillographe catholique les variations de potentiel recueillies soit à la surface du muscle par électrodes cutanées de contact, soit à l’intérieur du muscle par aiguille-électrode (fig. 10). On peut ainsi enregistrer des électromyogrammes de contraction volontaire ou réflexe et des électromyogrammes de contraction provoquée par stimulation du nerf moteur ou du muscle (stimulodétection).

Contraction physiologique et travail musculaire

À son arrivée dans le muscle, la fibre nerveuse motrice, qui n’est autre que l’axone d’un motoneurone, se ramifie en un certain nombre de branches, dont chacune aboutit à une fibre musculaire. Le motoneurone, son axone et les fibres musculaires innervées par lui constituent un ensemble fonctionnel auquel Sherrington a donné le nom d’unité motrice . Les fibres musculaires d’une même unité motrice répondent à la loi du «tout ou rien»: pour une excitation suffisante, elles se contractent d’emblée au maximum. Dépendant du même neurone, elles reçoivent toutes la même excitation et leur contraction est sensiblement identique et simultanée.

La disposition dans le muscle des différentes unités motrices et leur mode de fonctionnement aident à comprendre le mécanisme de la contraction musculaire physiologique, volontaire ou réflexe, qui diffère quelque peu en effet de la contraction expérimentale. Tout d’abord, le nombre de fibres musculaires appartenant à une unité motrice est variable selon la fonction du muscle; il est d’autant plus réduit que les mouvements du muscle doivent être plus précis (13 fibres par unité motrice pour les muscles extrinsèques de l’œil, 108 pour les muscles lombricaux de la main, 750 pour le biceps brachial, 1 730 pour le jumeau interne). De plus, à l’intérieur des muscles, les fibres musculaires sont groupées en faisceaux de 20 à 60 fibres (faisceaux primitifs), qui appartiennent à des unités motrices différentes et de telle sorte qu’il existe d’une part une certaine dispersion des fibres d’une même unité motrice, d’autre part un chevauchement de plusieurs unités motrices. Enfin, certaines fibres musculaires, plus spécialement dans les muscles longs, reçoivent deux ou trois filets nerveux qui aboutissent chacun à une plaque motrice et qui peuvent provenir d’un même axone ou d’axones différents.

Si l’on met à part l’éventualité de la contraction maximale, où toutes les unités motrices entrent simultanément en action et qui ne peut de ce fait être longtemps maintenue, il est démontré que la force de la contraction musculaire physiologique est directement en rapport avec le nombre des unités motrices en activité et la fréquence de contraction des fibres musculaires. Pour une contraction musculaire légère ou moyenne, les unités motrices actives restent en quantité réduite et sont dispersées dans tout le muscle; le rythme de contraction de chacune d’elles est faible, de l’ordre de 10 à 20 par seconde, parfois même de 5 à 10 seulement, alors que le courant d’action du muscle entier a un rythme beaucoup plus élevé, de 50 à 150 par seconde. Mais il n’y a pas de synchronisme entre les différentes unités motrices en activité dans un même muscle, et c’est précisément cette absence de synchronisation, alliée à l’élasticité particulière du tissu musculaire, qui explique que les nombreuses secousses des différentes unités motrices soient finalement fondues en une contraction soutenue. Le mécanisme de la contraction musculaire volontaire ou réflexe diffère donc de celui d’un tétanos physiologique.

Tout muscle qui se contracte effectue un travail au sens physiologique du terme, car il libère toujours de l’énergie, même s’il apparaît immobile. La force de contraction musculaire, qui tend à rapprocher les deux extrémités du muscle, s’oppose à une force extérieure de sens contraire. Trois éventualités peuvent dès lors se présenter. La force musculaire et la force extérieure s’égalisent et il y a contraction partie isométrique et partie isotonique: il s’agit de travail statique ; la force musculaire l’emporte sur la force extérieure et il y a raccourcissement du muscle: il s’agit de travail dynamique actif ou positif ; la force musculaire est au contraire surmontée par la force extérieure: il s’agit de travail dynamique résistant ou négatif .

Le travail dynamique résistant n’existe que lorsque le muscle freine activement la force extérieure. La dépense d’énergie consiste à soutenir la charge et à s’opposer à l’accélération de la pesanteur. Elle est toujours inférieure à celle du travail dynamique actif.

3. Pathologie du muscle strié

Il y a trois grandes catégories de maladies à symptomatologie musculaire: les affections musculaires primitives, les affections de la jonction myoneurale, les affections du neurome moteur.

Maladies primitives

Ces maladies relèvent uniquement d’altérations propres à la fibre musculaire striée, aussi les qualifie-t-on de «primitives», bien que leur cause demeure souvent inconnue. On en décrit deux groupes: les myopathies et les myosites.

Les myopathies

À vrai dire, le terme de myopathie prête quelque peu à équivoque. Pour les auteurs anglo-saxons, il est généralement pris dans son sens étymologique, c’est-à-dire qu’il recouvre toute la pathologie des muscles quelle qu’en soit l’étiologie. Les auteurs français, au contraire, lui donnent habituellement une signification trop restrictive, réservée aux seules affections qui se traduisent par une dégénérescence progressive des fibres musculaires, en dehors de toute atteinte nerveuse et de tout processus inflammatoire ou toxique. Pratiquement, on désigne ces affections dégénératives sous le nom de dystrophies musculaires progressives (D.M.P.) et on étend le terme de myopathies à des maladies d’expression différente mais voisines, les myotonies et les paralysies périodiques familiales. Ce sont des anomalies d’origine génétique ^{[cf. MALADIES MOLÉCULAIRES]}.

Les dystrophies musculaires progressives

Le groupe des D.M.P. comprend un certain nombre d’affections caractérisées par une dégénérescence lente, progressive, inéluctable des fibres musculaires, qu’on découvre habituellement chez l’enfant, parfois dès le premier âge, ou chez l’adulte jeune.

Le signe initial qui attire l’attention est la diminution de la force musculaire, localisée aux muscles des racines des membres et des ceintures scapulaire et pelvienne. C’est une diminution de force isolée, qui ne s’accompagne d’aucun trouble sensitif, d’aucune douleur, en particulier d’aucune contracture du type «crampe». Sa prédominance aux ceintures donne au sujet une attitude particulière dans les gestes courants: démarche dandinante, difficultés de passer de la position couchée à la position assise puis à la station debout, le malade devant pour se relever se mettre à quatre pattes, s’aider de ses membres supérieurs et «se hisser le long de lui-même» en un mouvement tout à fait caractéristique.

L’examen clinique met en évidence des modifications de volume des muscles, spécialement de ceux qui accusent un déficit: il s’agit habituellement d’atrophie, mais parfois d’une augmentation de volume intéressant certains muscles – ceux des mollets, des cuisses, des épaules –, qui est en réalité une pseudohypertrophie due à l’infiltration de la masse musculaire par du tissu fibreux ou de la graisse.

L’exploration neurologique confirme le caractère primitif et isolé de l’atteinte musculaire: les réflexes ostéotendineux ne sont pas modifiés, la sensibilité superficielle et profonde est conservée; par contre, on constate souvent de façon précoce la disparition du réflexe idiomusculaire, c’est-à-dire la contraction localisée des faisceaux musculaires observée normalement à la percussion directe et vice du corps musculaire.

Devant un tel tableau clinique, il faut toujours recourir aux examens complémentaires qui permettent d’affirmer le diagnostic de myopathie. Ceux-ci comprennent:

– la radiographie , qui confirme l’amyotrophie et révèle l’aspect grêle des muscles;

– l’électrodiagnostic et spécialement l’électromyographie , qui permet d’éliminer une affection dite neurogène par atteinte du système nerveux périphérique: la contraction volontaire fait apparaître une activité anormalement dense et de faible amplitude, qui correspond à la mobilisation du nombre maximal d’unités motrices pour un effort modéré, de façon à pallier l’insuffisance des fibres musculaires altérées; la stimulation électrique par le nerf moteur donne des réponses polyphasiques et déchiquetées en «dents de scie», tout à fait caractéristiques des affections myogènes et qui traduisent la sommation défectueuse des phénomènes électriques élémentaires par atteinte inégale et dispersée des fibres musculaires;

– l’analyse biologique , qui met en évidence l’augmentation parfois considérable dans le sang de certaines enzymes musculaires témoignant d’une perméabilité anormale des fibres musculaires à ces enzymes (spécialement aldolase et créatine-kinase);

– l’étude microscopique d’un fragment de muscle prélevé par biopsie, laquelle montre notamment l’aspect dégénératif de certaines fibres musculaires et l’infiltration du muscle par le tissu fibreux et la graisse, mais par contre l’absence de réaction inflammatoire.

Les dystrophies musculaires progressives forment un groupe nombreux d’affections plus ou moins graves, qui ont fait l’objet d’importantes recherches cliniques et anatomo-pathologiques depuis le milieu du XX^e siècle. Les différents types suivants sont aujourd’hui bien individualisés.

La myopathie de Duchenne de Boulogne , la plus anciennement décrite, représente la forme la plus fréquente et sans doute la plus grave, du moins en Europe, puisqu’elle affecte un nouveau-né masculin sur 6 000, soit environ un enfant sur 12 000 naissances. C’est une maladie héréditaire transmise sur le mode récessif lié au sexe, c’est-à-dire que la tare atteint les enfants masculins par l’intermédiaire des femmes apparemment saines. Elle frappe donc presque exclusivement les garçons. Elle débute dès les premières années de la vie; les troubles musculaires prédominent à la ceinture pelvienne, aux cuisses, aux jambes, et, le plus souvent, c’est le retard de la marche qui attire l’attention de l’entourage. L’évolution est rapide. L’amyotrophie progressive fait de l’enfant un grabataire dès l’âge de dix à quinze ans. La mort survient vers vingt ans par complications respiratoires ou insuffisance cardiaque, car l’atteinte du muscle cardiaque est loin d’être rare dans cette maladie.

Une forme moins sévère, transmise selon le même mode, a été individualisée sous le nom de dystrophie musculaire de Becker ; elle diffère de la maladie de Duchenne en ce qu’elle se manifeste habituellement après dix ans et est moins évolutive, la survie dépassant la troisième décennie. Elle se caractérise par les mêmes symptômes et les mêmes déficits musculaires, mais elle est moins invalidante et ne donne pas de complication cardiaque.

La myopathie facio-scapulo-humérale , ou maladie de Landouzy-Déjérine, est aussi une maladie héréditaire, mais qui se transmet selon le mode autosomal dominant, c’est-à-dire d’un sujet à un autre sans sauter de génération. Elle frappe indifféremment les deux sexes. Elle débute plus tardivement que la précédente, à l’âge scolaire ou lors de l’adolescence, voire à l’âge adulte. Son évolution est lente, entrecoupée de phases de stabilisation plus ou moins longues, permettant ainsi au sujet une activité professionnelle quasi normale. L’atteinte musculaire suit toujours sensiblement le même ordre, qui lui a valu sa dénomination: elle débute par la face au niveau des muscles des paupières, le premier signe apparent étant souvent l’inocclusion des yeux dans le sommeil, puis au niveau des muscles péribuccaux. Elle frappe ensuite les muscles de la ceinture scapulaire, puis ceux du tronc, donnant des déformations caractéristiques du thorax, rarement ou très tardivement les muscles du bassin. La durée de la vie n’est pas sensiblement raccourcie dans cette maladie et les sujets gardent une certaine activité jusqu’à un âge avancé.

La dystrophie musculaire des ceintures se transmet selon le mode autosomal récessif et touche les deux sexes. Elle se manifeste assez tardivement au cours de la deuxième décennie de la vie, voire de la troisième, et en premier lieu par l’atteinte des muscles de la ceinture scapulaire, plus rarement par celle de la ceinture pelvienne, pour s’étendre ensuite à d’autres régions; son évolution est variable, relativement bénigne ou sévère.

Une forme particulièrement grave de dystrophie musculaire des ceintures a été récemment individualisée en Tunisie et semble affecter les populations du Maghreb; elle touche les deux sexes et débute entre sept et neuf ans; son évolution est sévère et rapide, rappelant beaucoup celle de la myopathie de Duchenne, et l’extension progressive du déficit musculaire rend la marche impossible après onze ans dans les trois quarts des cas; le sujet devient rapidement grabataire.

La dystrophie musculaire distale se transmet suivant le mode autosomal dominant; elle est habituellement bénigne, survenant à l’âge adulte, après vingt ans, en moyenne vers quarante ans; elle touche électivement les petits muscles des mains et des pieds, éventuellement des jambes.

La myopathie oculaire affecte les muscles extrinsèques de l’œil et débute par un ptosis des paupières ou une diplopie pour aboutir progressivement à la paralysie bilatérale de la musculature oculaire. Le déficit peut également s’étendre aux muscles de la face et du cou, parfois du tronc et des membres. La maladie, à transmission autosomale dominante, survient chez l’adulte jeune, mais peut se manifester plus rarement dès l’enfance.

Les myopathies congénitales forment un groupe hétérogène d’affections relativement rares, dont le caractère commun est le déficit moteur avec hypotonie constaté dès la naissance ou dans les premiers mois de la vie. Elles touchent indifféremment les deux sexes et se transmettent suivant le mode autosomal dominant ou récessif selon les formes. Elles sont peu évolutives et, dans la plupart des cas, compatibles avec une longue survie. Le taux sanguin des enzymes musculaires est généralement normal; c’est l’étude anatomopathologique avec traitement histoenzymologique des prélèvements biopsiques qui permet le diagnostic et la distinction des différents types définis d’après une anomalie particulière de structure de la fibre musculaire: myopathie à axe central (ou central core disease ), myopathie à bâtonnet (ou nemaline myopathy ), myopathie centro-nucléaire (ou myopathie à myotubules), myopathies mitochondriales, myopathie par atrophie des fibres I, et plusieurs autres formes plus exceptionnelles.

Les myotonies

On désigne sous le nom de myotonies des maladies héréditaires assez différentes, qui ont pour trait commun de se traduire par un trouble fonctionnel très particulier de la fibre musculaire qu’on remarque généralement au niveau des muscles de la main. Le phénomène myotonique est un mouvement prolongé sur plusieurs secondes de la contraction musculaire volontaire, sans aucune sensation douloureuse: le sujet qui serre un objet ne peut le lâcher instantanément et n’ouvre sa main que progressivement et très lentement. Ce phénomène myotonique peut être provoqué en dehors de tout mouvement volontaire, par percussion des muscles du pouce, par exemple, ou par stimulation électrique. Il donne à l’électromyographie une activité spécifique qui suffit à faire le diagnostic: c’est l’averse myotonique caractérisée par une succession de potentiels d’action brefs, de faible amplitude, identiques, qui se manifestent en décroissant pendant plusieurs secondes.

La myotonie dystrophique de Steinert se rapproche des maladies précédentes et le phénomène myotonique peut demeurer au second plan de la symptomatologie. C’est en effet une dystrophie musculaire héréditaire relativement fréquente, qui survient généralement après vingt ans et se transmet sur le mode autosomal dominant. Outre les symptômes de la myotonie, elle se traduit par une diminution de la force musculaire avec amyotrophie au niveau des membres inférieurs et supérieurs, qui atteint aussi les muscles de la face, des paupières, ainsi que les muscles péribuccaux. Elle s’accompagne généralement d’autres manifestations pathologiques: troubles endocriniens cortico-surrénaux, sexuels, troubles du rythme cardiaque, cataracte, etc. Le pronostic est médiocre et la plupart des malades ne dépassent guère la cinquantaine.

La myotonie congénitale , ou maladie de Thomsen, diffère notablement des dystrophies musculaires: elle n’en a pas le caractère évolutif progressif et elle ne comporte pas d’amyotrophie. C’est une maladie familiale rare, caractérisée essentiellement par la myotonie, qui est diffuse et intéresse généralement l’ensemble de la musculature. Tous les mouvements sont difficiles, en particulier au moment du démarrage: la marche, par exemple, lente et raide au départ, ne devient que progressivement normale. Le phénomène myotonique est aggravé par le froid et par l’émotion. Le reste de l’examen clinique est généralement négatif; les muscles peuvent apparaître hypertrophiés, donnant au sujet une allure athlétique, mais ce caractère est loin d’être constant. L’affection survient dès le plus jeune âge et constitue une infirmité pénible, mais qui n’a pas la gravité des myopathies et n’affecte pas le pronostic vital.

Les paralysies périodiques familiales

On désigne ainsi plusieurs types d’affections familiales héréditaires transmises sur le mode dominant autosomique (mais avec une proportion sensiblement plus élevée dans le sexe masculin) et qui se caractérisent cliniquement par des accès intermittents de paralysies musculaires étendues et biologiquement par des variations de la kaliémie, c’est-à-dire du taux du potassium dans le sang.

Les crises sont habituellement déclenchées par le repos qui suit un exercice musculaire et elles surviennent souvent au cours du sommeil nocturne. Elles consistent en une paralysie symétrique qui s’installe progressivement en une à douze heures, débute aux membres inférieurs et gagne les muscles du tronc puis les membres supérieurs, immobilisant totalement le sujet; elles respectent les muscles céphaliques et en général, mais pas toujours, les muscles respiratoires. Il s’agit d’une paralysie musculaire flasque, isolée, sans douleur, sans trouble de la sensibilité ni de la conscience. La durée habituelle des crises est très variable (entre deux et soixante-douze heures) et les périodes intercritiques, qui ne sont marquées par aucun incident clinique, peuvent s’étendre d’une semaine à plusieurs mois.

L’électromyographie est normale en dehors des crises. Pendant les crises, elle met en évidence, au cours des efforts de contraction maximale, une diminution du nombre des potentiels d’action musculaire, de leur amplitude et de leur durée, ce qui traduit une perte fonctionnelle d’unités motrices entières et de fibres musculaires isolées au sein des unités encore actives.

La notion la plus importante acquise au cours des quarante dernières années est d’ordre métabolique. La découverte des modifications du taux du potassium sanguin au cours de la plupart des crises a en effet permis de décrire trois types de maladies:

– le type hypokaliémique , ou paralysie périodique familiale classique , dont les premiers accès se manifestent entre dix et vingt ans et qui s’accompagne au cours des crises d’une diminution du potassium sanguin avec augmentation du potassium musculaire;

– le type hyperkaliémique , ou adynamie épisodique héréditaire , qui survient plus tôt, avant dix ans, et se traduit par des crises fréquentes durant lesquelles le potassium sanguin s’élève;

– le type normokaliémique , appelé encore paralysie périodique sensible au sodium , qui est très rare.

L’évolution de ces différentes maladies est toujours favorable, sauf dans les cas peu fréquents où les crises touchent les muscles respiratoires. Les accès s’espacent, s’atténuent avec l’âge et finissent par disparaître après l’âge de trente ans. Le traitement des accès, qui sont pour le moins pénibles et gênants, diffère nécessairement selon le type métabolique de l’affection: ce sera l’administration de sels de potassium dans le premier cas, de gluconate de calcium dans le deuxième, de chlorure de sodium dans le dernier.

Aux paralysies périodiques familiales on ajoute habituellement la myoglobinurie idiopathique paroxystique , qui forme un groupe assez hétérogène caractérisé par des crises de paralysie avec myoglobinurie (la myoglobine est une hémoglobine musculaire) survenant spontanément ou après un exercice fatigant. Les muscles atteints, généralement ceux du mollet et de la cuisse, sont tuméfiés et douloureux et les urines se colorent en rouge foncé ou en marron par suite de l’excrétion de myoglobine. La myoglobinurie peut provoquer une nécrose des tubuli rénaux et déclencher une insuffisance rénale grave. Le traitement est symptomatique et consiste en repos absolu au lit et réhydratation.

Les myosites

Les myosites sont, par définition, des maladies inflammatoires des muscles. Elles forment un groupe très hétérogène d’affections difficiles à classer, en raison de leur évolution qui peut être aiguë ou chronique, et leurs manifestations qui sont localisées ou générales et surtout de leur origine. Les unes peuvent en effet être rapportées à un agent pathogène connu – viral, microbien ou parasitaire –, et les autres ont une étiologie encore indéterminée. Ce sont ces dernières que l’on range habituellement dans les maladies primitives du muscle: elles forment le groupe des polymyosites et dermatomyosites .

Ces affections, relativement fréquentes, relèveraient, d’après les travaux les plus récents, d’un mécanisme immunologique. Elles surviennent à tout âge, surtout entre dix et soixante ans, davantage dans le sexe féminin, et leur évolution est souvent grave pour les malades les plus âgés et dans les formes aiguës, bien que leur pronostic ait été transformé par l’usage des antibiotiques associés à la corticothérapie.

Le tableau clinique est très polymorphe du fait de la diversité des manifestations aiguës, subaiguës et chroniques, entre lesquelles on observe tous les intermédiaires. Il comprend simultanément ou isolément, selon les cas, une atteinte musculaire, une éruption cutanée, des symptômes généraux.

L’atteinte musculaire va de la simple diminution de force à l’immobilisation totale, l’impotence fonctionnelle touchant essentiellement les muscles des racines des membres et ceux du tronc. Les douleurs musculaires sont inconstantes, plus fréquentes et plus intenses dans les formes aiguës. L’amyotrophie est souvent discrète et n’atteint jamais, en tout cas, le degré observé dans les dystrophies progressives.

L’atteinte cutanée des dermatomyosites varie également selon la forme évolutive. Elle se présente sous l’aspect d’un érythème rouge violacé, qui touche électivement le visage (notamment la peau des joues et des régions périorbitaires) et les régions découvertes des membres, rarement le tronc. Elle s’accompagne souvent d’un œdème modéré des téguments.

Les signes généraux ne se voient que dans les formes aiguës et se manifestent par de la fièvre plus ou moins élevée, des sueurs; la tachycardie peut traduire une atteinte du myocarde.

Devant un tableau clinique si différent d’un sujet à l’autre, il est toujours nécessaire de demander des examens complémentaires: l’électromyographie, qui met en évidence une activité anormalement riche avec des potentiels d’action polyphasiques et déchiquetés, et surtout l’étude histologique d’un fragment de muscle, qui montre à des stades divers des lésions dégénératives des fibres musculaires, une réaction inflammatoire diffuse et une prolifération du tissu conjonctif interstitiel.

Trouble de la transmission neuromusculaire: la myasthénie

La myasthénie, décrite à la fin du siècle dernier sous le nom de myasthenia gravis pseudoparalytica (Erb, 1879; Goldflam, 1891), est caractérisée par une altération de la jonction neuromusculaire avec modifications morphologiques de la plaque motrice, absence de lésion spécifique du système nerveux et du muscle, sans qu’on puisse encore préciser de façon exacte la nature même du trouble fonctionnel.

La maladie s’observe à tous les âges et débute habituellement entre les deuxième et quatrième décennies, mais elle n’est pas exceptionnelle chez l’enfant et peut survenir dans les premiers mois de la vie, souvent sous une forme atténuée. Elle atteint plus fréquemment le sexe féminin. Elle frappe électivement certains muscles striés: en premier lieu, les muscles périoculaires et surtout les oculo-moteurs et le releveur de la paupière supérieure, dont la chute constitue le «ptosis», signe très fréquent dans la myasthénie; les muscles masticateurs, les muscles de la langue et du pharynx et les muscles cervicaux. Les muscles des membres et du tronc sont moins souvent atteints.

Le déficit consiste en une fatigabilité anormale progressive et précoce des muscles, qui survient à la suite de contractions répétées. Il n’y a habituellement ni amyotrophie ni troubles sensitifs.

Le diagnostic s’appuie sur l’électromyographie: la stimulation tétanisante appliquée sur un nerf au rythme de 30 stimulus par seconde provoque dans les muscles dépendants une réaction d’épuisement, qui se traduit par une diminution progressive et rapide de l’amplitude des potentiels d’action. Cette réaction d’épuisement disparaît après administration d’une substance anticholinestérasique (la prostigmine), dont l’emploi constitue à la fois un test pharmacologique de diagnostic et un traitement.

La myasthénie évolue par poussées de rythme variable et son pronostic est toujours sévère. Elle peut se présenter sous des aspects divers; il existe des formes oculaire pures, des formes d’emblée respiratoires, des formes dites «spinales» révélées par de brusques dérobements des jambes.

La cause de la maladie est encore discutée. On a invoqué à son origine divers facteurs: un facteur sérique curarisant qui paralyserait la transmission neuromusculaire de l’influx nerveux, une tumeur ou une hyperplasie du thymus qui coexisterait dans 20 à 40 p. 100 des cas, des dérèglements endocriniens divers, notamment de la glande thyroïde.

Altérations d’origine neurologique

De très nombreuses affections du système nerveux central et périphérique sont susceptibles de provoquer des altérations musculaires, dont les premiers signes se manifestent par une diminution de force et une atrophie. Cette amyotrophie dite neurogène, par opposition à l’atrophie «myogène» des maladies primitives du muscle strié, se présente sous des aspects anatomiques et cliniques suffisamment spécifiques pour en permettre le diagnostic différentiel.

Dans la plupart des cas, la dénervation musculaire est incomplète. L’atrophie se caractérise alors sur le plan histologique par une disposition des lésions en «îlots» noyés au sein d’un tissu musculaire par ailleurs normal. Ces îlots représentent des groupements de fibres musculaires altérées, appartenant à une même unité motrice dont l’élément nerveux est atteint, et qui côtoient les groupes de fibres saines des unités motrices indemnes. Plus tard, les fibres lésées s’atrophient puis disparaissent, faisant place à du tissu fibreux ou graisseux.

Sur le plan clinique, l’atrophie neurogène a une distribution distale et ce sont surtout les muscles des extrémités des membres qui apparaissent touchés. Elle s’accompagne souvent de crampes douloureuses et l’on observe fréquemment à la surface des muscles altérés des fasciculations caractéristiques représentées par des contractions brèves, involontaires, intermittentes de faisceaux musculaires, et qui sont plus ou moins abondantes, nettement favorisées par la fatigue et le froid. Le réflexe idiomusculaire est conservé.

L’exploration électrologique est toujours nécessaire pour faire le bilan des altérations, pour en préciser la nature et en suivre l’évolution. Lorsque le muscle est totalement dénervé, l’examen électrique révèle une réaction de ralentissement global caractérisée par l’inexcitabilité complète du nerf moteur et, à la stimulation directe du muscle, par une inexcitabilité au courant faradique et une contraction très lente au courant galvanique. Quand la dénervation est incomplète, on observe une réaction de ralentissement partiel, c’est-à-dire une diminution de l’excitabilité du nerf moteur avec une hypoexcitabilité du muscle aux courants brefs et une contraction lente au courant galvanique.

L’électromyographie donne également des renseignements tout à fait typiques. Elle permet d’affirmer le processus neurogène des altérations sur l’existence dans le muscle au repos de potentiels de fibrillation très brefs et peu voltés, qui traduisent l’activité spontanée des fibres musculaires privées du contrôle nerveux.

La lésion nerveuse responsable des altérations musculaires peut siéger en des points divers du neurone moteur, conférant ainsi à l’amyotrophie des aspects particuliers.

Les amyotrophies médullaires , consécutives à l’atteinte des cornes antérieures de la moelle, sont habituellement bilatérales sans être nécessairement symétriques. Elles prédominent aux extrémités des membres et donnent lieu avec une particulière fréquence à des fasciculations. Les réflexes tendineux peuvent être abolis ou conservés, voire exagérés, et cette dernière éventualité est en faveur d’une altération associée des voies pyramidales. Elles ne s’accompagnent pas en général de troubles de la sensibilité.

Les amyotrophies liées à une atteinte des fibres nerveuses résultent de lésions siégeant soit au niveau de la racine nerveuse soit sur le trajet du nerf périphérique. Elles se traduisent par des troubles limités à un territoire précis radiculaire ou tronculaire et peuvent s’accompagner de signes sensitifs témoignant d’une atteinte simultanée des filets nerveux sensitifs.

Il existe enfin des altérations nerveuses périphériques, qui ne correspondent pas à la souffrance isolée d’un tronc nerveux, mais qui intéressent l’ensemble du système nerveux périphérique assimilé à un «organe». Elles se manifestent donc simultanément dans un grand nombre de racines nerveuses ou de nerfs, parfois même dans leur totalité. Ces maladies forment le groupe des névrites et polynévrites , qui se traduisent par une amyotrophie à prédominance distale, des troubles sensitifs également distaux, et s’accompagnent fréquemment de désordres trophiques et vasomoteurs. Leur cause peut être inflammatoire, infectieuse, toxique ou allergique.