Paper 5. Mechanical model of muscle contraction. 5. Tension rise after phase 1 of a length step

Papier 5. Modèle mécanique de la contraction musculaire. 5. Remontée de la tension après la phase 1 d'un échelon de longueur

Sylvain Louvet (1)

1 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]

The theoretical approaches developed in accompanying Papers 1 to 3 lead to calculations of the The theoretical approaches developed in accompanying Papers 1 to 3 lead to calculations of the isometric tetanus tension (T0) and the minimum tension (T1) observed at the end of phase 1 of a length step where the fiber is shortened (see Paper 4). During the next three phases, the time rise of the tension (T), from T1 to T0, ), is determined for any step (see Supplement S5.K). The tension T is expressed as a master equation which is the sum of five terms: (a) T1, (b) a positive or zero contribution resulting from the relaxation induced by the disappearance of the viscosity forces present during phase 1, (c) a positive contribution of elastic origin resulting from the new myosin II heads initiating a working stroke (WS) in the blank areas, (d) a negative contribution caused by the fast detachment of the heads still strongly attached and whose orientation of the levers is beyond the up position, (e) a negative contribution caused by the slow detachment of WS heads whose orientation of the levers is close to the up position. An agreement between the model equation and the experimental results referenced in the physiological literature is proven (r²>97.5%). The kinetics of each of the theoretical curves make it possible to distinguish phases 2, 3 and 4 characteristics of the tension rise to T0. The criteria defined to describe the tension at the end of phase 2 (T2) are applied to the master equation. There is an adequate adjustment between the theoretical and experimental T2 values for shortenings less than 8 nm in modulus (r² > 97%).

Les approches théoriques développées dans les Papiers compagnons 1 à 3 mènent aux calculs de la tension tétanique isométrique (T0) et de la tension minimale (T1) observée à la fin de la phase 1 d’un échelon de longueur où la fibre est raccourcie (voir Papier 4). Durant les 3 phases suivantes, la remontée temporelle de la tension (T), à partir de T1 jusqu’à T0, est déterminée pour n’importe quel échelon (voir Supplément S5.K). La tension T s’exprime sous la forme d’une équation maîtresse qui est la somme de cinq termes : (a) T1, (b) une contribution positive ou nulle provenant de la relaxation induite par la disparition des forces de viscosité présentes lors de la phase 1, (c) une contribution positive d’origine élastique procédant des nouvelles têtes de myosine II initiant un working stroke (WS) dans les zones vides, (d) une contribution négative provoquée par le détachement rapide des têtes encore liées fortement et dont l’orientation des leviers est au delà de la position up, (e) une contribution négative engendrée par le détachement lent de têtes en WS dont l’orientation des leviers est proche de la position up. Un accord entre l’équation du modèle et les résultats expérimentaux référencés dans la littérature physiologiques est avéré (r²>97.5%). La cinétique de chacune des courbes théoriques permet de distinguer les phases 2, 3 et 4 caractéristiques de la remontée de la tension jusqu’à T0. Les critères définis pour circonstancier la tension qui marque la fin de la phase 2 (T2) sont appliqués à l’équation maîtresse. On note un ajustement adéquat entre les valeurs théoriques et expérimentales de T2 pour les raccourcissements inférieurs en module à 8 nm (r² > 97%).

Domaines: Physiologie [q-bio.TO]

Sylvain Louvet. Papier 5. Modèle mécanique de la contraction musculaire. 5. Remontée de la tension après la phase 1 d'un échelon de longueur. 2019. ⟨hal-02127600v4⟩