Abstract FR:

L'objectif du present travail est d'enregistrer et de mesurer les variations de longueur des sarcomeres associees a la contraction (de duree 100-150 ms) de la fibre musculaire squelettique striee de type rapide. Ainsi, un systeme numerique de video-microscopie rapide permettant l'acquisition, le traitement et l'analyse appropries des images optiques, a ete developpe. La fibre musculaire squelettique est caracterisee par l'alternance reguliere et periodique de bandes claires i et sombres a. Un sarcomere est la region delimitee par deux lignes z consecutives qui partagent les bandes i. Le sarcomere constitue la plus petite unite contractile de la fibre musculaire squelettique. Lorsque le muscle se contracte, les sarcomeres se raccourcissent, puis reviennent progressivement a leurs longueurs initiales lors de la phase de relaxation. A la suite d'une stimulation electrique, une sequence de plusieurs images (512 x 128 pixels) de la fibre musculaire est acquise a grande vitesse (220 hz, 440 hz,). Ces images sont numerisees en temps reel sur 8 bits et enregistrees directement par l'ordinateur en utilisant les transferts memoire a acces direct et a memoire partagee, et l'acquisition par decalage. Les images enregistrees presentent un flou du surtout aux mouvements rapides de la fibre musculaire. Une serie de traitements numeriques est donc appliquee dans les domaines spatial et frequenciel. Les images des striations sont fortement ameliorees, sans perte d'information, grace aux filtres pseudo-inverse et lineaire generalise. Ceci permet d'estimer avec une meilleure precision la longueur des sarcomeres. Chaque image de la sequence est automatiquement analysee, les regions contenant les striations sont identifiees et la longueur des sarcomeres est mesuree avec une precision de 0. 2%. Ceci permet de reconstruire la contraction a l'echelle du sarcomere. Simultanement, la tension globale developpee par la fibre musculaire squelettique est enregistree, analysee et comparee avec la contraction se deroulant a l'echelle du sarcomere. Les resultats obtenus en utilisant ce systeme, montrent que les longueurs des sarcomeres sont variables selon les differentes zones le long de la fibre musculaire au repos et lors de la contraction. Les sarcomeres de la zone centrale de la fibre musculaire se raccourcissent alors que dans les autres zones ils s'allongent. La variation de la longueur des sarcomeres dans la zone centrale de la fibre musculaire est representative de la variation de la tension globale et seule une etude dans cette zone permet d'etablir des relations entre l'unite elementaire et la fibre entiere. En conclusion, ce systeme represente un outil maniable et non invasif pour l'etude des proprietes mecaniques des cellules musculaires cardiaques et squelettiques normales et pathologiques dans differentes conditions experimentales et pharmacologiques. Il peut etre utilise ou adapte pour d'autres applications biologiques