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Il existe une étroite relation entre la longueur du muscle et sa tension encore appelée force. La tension globale est la somme de la tension active et de la tension de repos.

La tension active dépend du nombre de ponts entre actine et myosine, et augmente donc d'abord avec la longueur du sarcomère. La tension active (To) la plus élevée (tension isométrique) que le muscle puisse développer est obtenue pour la plus grande longueur de repos (L_Max. longueur du sarcomère de 2 à 2,2μm). Avec le raccourcissement du sarcomère (L < L_Max) les filaments fins se recouvrent partiellement, et il n'est possible de développer qu'une tension inférieure à To. Pour une longueur L = 70 % de LMax (longueur du sarcomère de 1,65 μm), les filaments épais sont contigus aux lignes Z, tant et si bien que T va encore diminuer. D'autre part, pour un arrangement des filaments donnant une plus grande longueur au sarcomère (L > LMax) la tension développée est de même amoindrie, parce que le nombre de ponts de liaison entre actine et myosine diminue.

La relation tension-longueur du muscle peut être modifiée par un changement de la concentration intracellulaire du Ca²⁺. Cette régulation homéométrique de la réponse musculaire joue un rôle important au niveau du muscle cardiaque.

La tension de repos augmente avec l'allongement de repos du muscle (L > L_Max). Pour un allongement correspondant à 130 % de L_Max , la tension de repos représente la part essentielle de la force totale.

La courbe tension-longueur correspond pour le cœur au diagramme pression-volume :

• au lieu de prendre en considération la longueur du muscle, on mesure le volume télédiastolique,
• et au lieu de la tension, on étudie la pression ventriculaire.

La pression télédiastolique de repos est fonction du remplissage, de telle manière que le volume télédiastolique détermine l'éjection du cœur : c'est le mécanisme de Frank-Starling.

Différences essentielles entre le muscle cardiaque et le muscle squelettique

1. Le muscle squelettique est plus extensible que le muscle cardiaque, ce qui signifie que pour un même allongement, la tension passive de repos du muscle cardiaque est plus grande que celle du muscle squelettique.
2. Le muscle squelettique travaille normalement au niveau du plateau de la courbe tensionlongueur, tandis que le muscle cardiaque travaille dans la partie ascendante, la courbe tension-longueur ne possédant alors pas de plateau, ce qui donne au cœur une zone d'activité supplémentaire (traduit par le mécanisme de Frank-Starling).
3. La période réfractaire du muscle cardiaque touche à sa fin lorsque la contraction du cœur est presque terminée (potentiel d'action long). Le muscle cardiaque n'est donc pas tétanisable comme le muscle squelettique.
4. Dans le muscle cardiaque, il n'y a pas d'unité motrice. Contrairement à ce qui se passe pour le muscle squelettique, l'excitation s'étend à tout le myocarde depuis l'oreillette jusqu'aux ventricules selon la loi du tout ou rien.
5. La force de contraction du muscle cardiaque peut varier avec la durée du potentiel d'action : celle-ci se modifie par changement de conduction du flux de Ca²⁺ entrant dans la cellule.

La vitesse de raccourcissement d'une contraction (contraction isotonique) est d'autant plus faible que la charge (force) est élevée (diagramme force-vitesse). La force maximale ou tension maximale (plus un peu de chaleur) est développée lorsqu'il n'y a aucun raccourcissement. La vitesse de raccourcissement maximale (pour le biceps environ 7 m/s) et beaucoup de chaleur sont obtenues pour une charge nulle du muscle. Les faibles charges peuvent être levées plus rapidement que les charges lourdes. L'ensemble de la production d'énergie : travail développé plus chaleur, est plus important pour une contraction isotonique que pour une contraction isométrique.