Une myofibre est une cellule musculaire unique multinucléée. Regroupées en faisceaux appelés fascicules et gainées de tissu conjonctif, les myofibres sont l’unité cellulaire de base du muscle squelettique. Également appelées fibres musculaires, les myofibres sont de grandes cellules hautement spécialisées qui sont pour la plupart remplies d’éléments contractiles. Ces cellules peuvent être largement classées en contraction rapide ou contraction lente, en fonction de la vitesse à laquelle la contraction se produit, et classées en fonction des processus métaboliques utilisés pour alimenter les activités cellulaires.
Alors que la plupart des cellules animales contiennent généralement un seul noyau par cellule, les myofibres en contiennent beaucoup. Le tissu musculaire est pour la plupart complet à la naissance, et bien que les cellules puissent continuer à augmenter en taille, elles ne se multiplient généralement pas par mitose comme le font la plupart des autres cellules. À mesure qu’ils grossissent, il devient de plus en plus difficile pour un seul noyau de gouverner l’ensemble de la cellule. C’est ce qu’on appelle la théorie du domaine myonucléaire. Lorsqu’une fibre musculaire se développe, la théorie du domaine myonucléaire dicte que des noyaux supplémentaires sont nécessaires pour suivre l’augmentation de la taille des cellules.
Autour de chaque myofibre se trouvent des cellules indifférenciées appelées cellules satellites. Semblables aux cellules souches, ces cellules sont capables de prendre un certain nombre de formes. Lorsque les cellules musculaires sont stimulées pour se développer, le processus déclenche des réponses immunitaires et hormonales qui stimulent les cellules satellites voisines à augmenter en nombre et à commencer la différenciation. Ils sont ensuite incorporés dans la fibre musculaire selon les besoins et finissent par faire partie de la cellule musculaire elle-même.
La vitesse de contraction musculaire au sein d’une seule myofibre est déterminée en grande partie par l’activité d’une enzyme particulière dans la cellule. L’ATPase régit la vitesse à laquelle l’adénosine triphosphate (ATP) intermédiaire énergétique est décomposée pour libérer des ions phosphate, qui à leur tour alimentent la contraction cellulaire. Une activité ATPase plus élevée entraîne une contraction musculaire plus rapide. Les cellules musculaires à contraction rapide sont associées à un niveau plus élevé d’activité ATPase, tandis que les cellules musculaires à contraction lente en subissent un niveau inférieur.
Les cellules musculaires peuvent être encore divisées en fonction de la prédisposition à des processus métaboliques particuliers. La plupart des cellules alimentent l’activité par une combinaison de glycolyse et de phosphorylation oxydative. La glycolyse est le processus par lequel les cellules décomposent les glucides pour former de l’ATP. Cela se produit normalement dans le cytoplasme de la cellule avec une quantité limitée d’oxygène et peut créer de l’acide lactique en tant que sous-produit.
La phosphorylation oxydative, en revanche, se produit dans les mitochondries de la myofibre et consomme une grande quantité d’oxygène disponible. La phosphorylation oxydative est un processus plus efficace que la glycolyse, produisant beaucoup plus d’ATP par unité de nutriments que la glycolyse, et ce sans produire d’acide lactique qui fatigue les muscles. De ce fait, les fibres utilisant cette méthode sont plus résistantes à la fatigue que les fibres glycolytiques.
Normalement, les deux processus métaboliques se produisent dans toutes les cellules musculaires, mais la plupart des types de myofibres sont mieux équipés pour un processus que l’autre. Les fibres oxydatives nécessitent beaucoup plus d’oxygène que les fibres glycolytiques et sont donc riches en myoglobine, une protéine fixant l’oxygène. La myoglobine oxygénée a tendance à donner aux fibres musculaires une teinte rouge caractéristique et, par conséquent, les fibres oxydatives sont souvent appelées fibres rouges. Les fibres glycolytiques, en revanche, n’ont pas la même concentration de myoglobine et sont souvent appelées fibres blanches.
En général, les fibres musculaires à contraction lente emploient principalement la phosphorylation oxydative la plus efficace et sont appelées fibres de type I. Ils sont associés à des muscles qui effectuent des activités à faible énergie sur une longue période de temps, tels que les muscles du cou ou les muscles stabilisateurs du tronc du corps. Chez les sportifs, ce type de fibre musculaire est prédominant dans les muscles des sportifs d’endurance très spécialisés, comme les marathoniens.
Les fibres musculaires à contraction rapide peuvent utiliser soit la glycolyse, soit la phosphorylation oxydative. Comme les fibres à contraction lente, les fibres à contraction rapide oxydative, connues sous le nom de fibres de type IIa, sont remplies de mitochondries et de myoglobine. Les fibres glycolytiques à contraction rapide, connues sous le nom de type IIx, possèdent une abondance de glycogène disponible, sont adaptées à de brèves poussées de puissance intense et sont courantes dans le tissu musculaire des athlètes de puissance, comme les sprinters et les haltérophiles.