Les cellules musculaires squelettiques, également appelées fibres musculaires, sont les plus abondantes et se trouvent principalement dans les muscles attachés au squelette. Elles sont sous contrôle volontaire, ce qui signifie que leur contraction peut être consciemment dirigée. Ces cellules sont allongées, cylindriques et possèdent de multiples noyaux situés en périphérie. Elles contiennent des myofibrilles, structures responsables de la contraction, constituées majoritairement d'actine et de myosine. Ces protéines jouent un rôle clé dans le mécanisme de contraction grâce au processus de glissement des filaments. Les cellules musculaires squelettiques sont également striées, présentant un aspect zébré dû à la disposition régulière des myofibrilles.

Les cellules musculaires cardiaques se trouvent uniquement dans le cœur. Elles partagent certaines caractéristiques avec les cellules squelettiques, telles que la striation due à la disposition ordonnée des myofibrilles. Cependant, elles diffèrent par plusieurs aspects. Elles ont généralement un seul noyau, sont plus courtes et ramifiées, et se connectent entre elles par des disques intercalaires. Ces disques permettent une communication rapide entre les cellules, essentielle pour la coordination de la contraction cardiaque. La contraction des cellules musculaires cardiaques est involontaire et contrôlée par le système nerveux autonome et des signaux électriques internes au cœur.

Les cellules musculaires lisses sont présentes dans les parois des organes internes tels que les intestins, les vaisseaux sanguins, la vessie, et l'utérus. Contrairement aux cellules squelettiques et cardiaques, elles ne sont pas striées. Elles sont en forme de fuseau, possèdent un seul noyau central et leur contraction est involontaire. Les cellules musculaires lisses permettent des mouvements tels que le péristaltisme dans l'intestin ou la vasodilatation dans les vaisseaux sanguins, jouant un rôle crucial dans le fonctionnement des organes internes.

La contraction musculaire repose sur l'interaction entre les protéines filamenteuses, l'actine et la myosine. Dans les muscles striés, la contraction est initiée par un signal nerveux qui libère des ions calcium dans le cytoplasme des cellules musculaires. Ces ions se lient à des protéines spécifiques, déclenchant un changement de configuration qui permet aux têtes de myosine de se fixer aux filaments d'actine et de glisser le long de ceux-ci, raccourcissant ainsi le sarcomère et provoquant la contraction. Après la contraction, l'énergie fournie par l'hydrolyse de l'ATP est utilisée pour détacher la myosine de l'actine, permettant ainsi aux filaments de reprendre leur position initiale et aux muscles de se relâcher. Ce mécanisme est essentiel pour le mouvement volontaire et involontaire des muscles.

Les cellules musculaires possèdent une capacité d'adaptation remarquable. En réponse à différents stimuli, tels que l'exercice physique ou l'absence de mouvement, elles peuvent modifier leur taille, leur nombre et leur type de fibres. Par exemple, l'entraînement en résistance augmente le diamètre des fibres musculaires squelettiques (hypertrophie), tandis que l'entraînement d'endurance augmente le nombre de mitochondries et la capacité oxydative des fibres (adaptation métabolique). Les cellules musculaires peuvent également se transformer en réponse à des besoins spécifiques, comme lors de la conversion de fibres de type II (rapides) en fibres de type I (lentes) sous l'effet d'une stimulation continue ou d'un déconditionnement.