Section transversale physiologique (PCSA) Modifier

Un avantage des muscles pennés est que plus de muscle les fibres peuvent être tassées en parallèle, permettant ainsi au muscle de produire plus de force, bien que l’angle de la fibre par rapport à la direction d’action signifie que la force maximale dans cette direction est légèrement inférieure à la force maximale dans la direction de la fibre. (ligne bleue sur la figure 1, également connue sous le nom de section transversale anatomique, ou ACSA) ne représente pas avec précision le nombre de fibres musculaires dans le muscle. Une meilleure estimation est fournie par la surface totale des sections transversales perpendiculaires aux fibres musculaires (lignes vertes sur la figure 1). Cette mesure est connue sous le nom d’aire de la section physiologique (PCSA), et est généralement calculée et définie par la formule suivante (une définition alternative est fournie dans l’article principal):

PCSA = volume musculaire longueur de fibre = masse musculaire ρ ⋅ longueur de fibre, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {muscle volume}} \ over {\ text {fibre length}}} = {{\ text {muscle masse}} \ over {\ rho \ cdot {\ text {longueur de la fibre}}}},}

où ρ est la densité du muscle:

ρ = volume musculaire de la masse musculaire. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {masse musculaire}} \ over {\ text {volume musculaire}}}.}

La PCSA augmente avec l’angle de pennation et avec la longueur du muscle. Dans un muscle penné, la PCSA est toujours plus grande que l’ACSA. Dans un muscle non penné, il coïncide avec ACSA.

Relation entre le PCSA et la force musculaireEdit

La force totale exercée par les fibres le long de leur direction oblique est proportionnelle au PCSA. Si la tension spécifique des fibres musculaires est connue (force exercée par les fibres par unité de PCSA), elle peut être calculée comme suit:

Force totale = PCSA ⋅ Tension spécifique {\ displaystyle {\ text {Force totale} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Tension spécifique}}}

Cependant, seule une composante de cette force peut être utilisée pour tirer le tendon dans la direction souhaitée. Cette composante, qui est la vraie force musculaire (aussi appelée force tendineuse), s’exerce selon la direction d’action du muscle:

Force musculaire = Force totale ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Force musculaire} } = {\ text {Force totale}} \ cdot \ cos \ Phi}

L’autre composante, orthogonale à la direction d’action du muscle (Force orthogonale = Force totale × sinΦ) ne s’exerce pas sur le tendon, mais serre simplement le muscle, en tirant ses aponévroses l’une vers l’autre.

Notez que, bien qu’il soit pratique de calculer la PCSA en fonction du volume ou de la masse et de la longueur de la fibre, la PCSA (et donc la force totale de la fibre, qui est proportionnelle à la PCSA) n’est pas proportionnelle à la masse musculaire ou à la longueur des fibres seules. A savoir, la force maximale (tétanique) d’une fibre musculaire dépend simplement de son épaisseur (aire de section transversale) et de son type. Cela ne dépend en aucun cas de sa masse ou de sa longueur uniquement. Par exemple, lorsque la masse musculaire augmente en raison du développement physique pendant l’enfance, cela peut être uniquement dû à une augmentation de la longueur des fibres musculaires, sans changement d’épaisseur de fibre (PCSA) ou de type de fibre. Dans ce cas, une augmentation de masse ne produit pas une augmentation de la force.

Vitesse de raccourcissement inférieure Modifier

Dans un muscle penné, en raison de leur disposition, les fibres sont plus courtes que ils le seraient s’ils couraient d’un bout à l’autre du muscle. Cela implique que chaque fibre est composée d’un plus petit nombre N de sarcomères en série. De plus, plus l’angle de pennation est grand, plus les fibres sont courtes.

La vitesse à laquelle une fibre musculaire peut raccourcir est en partie déterminée par la longueur de la fibre musculaire (c’est-à-dire par N). Ainsi, un muscle avec un grand angle de pennation se contractera plus lentement qu’un muscle similaire avec un plus petit angle de pennation.

Rapport d’engrenage architecturalModifier

Rapport d’engrenage architectural, également appelé rapport d’engrenage anatomique, (AGR) est une caractéristique du muscle penné défini par le rapport entre la tension longitudinale du muscle et la tension de la fibre musculaire. Il est parfois également défini comme le rapport entre la vitesse de raccourcissement musculaire et la vitesse de raccourcissement des fibres:

AGR = εx / εf

où εx = déformation longitudinale (ou vitesse de raccourcissement musculaire) et εf est la déformation des fibres (ou vitesse de raccourcissement des fibres).

On pensait à l’origine que la distance entre les aponévroses ne changeait pas pendant la contraction d’un muscle penné, obligeant ainsi les fibres à tourner pendant qu’elles se raccourcissent. Cependant, des travaux récents ont montré que cela est faux et que le degré de changement d’angle de fibre varie selon les conditions de charge. Cet engrenage dynamique se déplace automatiquement afin de produire soit une vitesse maximale sous de faibles charges, soit une force maximale sous des charges élevées.