See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/307556793 Relation force–vitesse en sprint : perspectives dans le suivi et la prévention des lésions musculaires des ischio-jambiers Article in Journal de Traumatologie du Sport · August 2016 DOI: 10.1016/j.jts.2016.07.001 CITATIONS READS 0 3,940 5 authors, including: Pascal Edouard Pierre Samozino Université Jean Monnet Université Savoie Mont Blanc 241 PUBLICATIONS 3,323 CITATIONS 204 PUBLICATIONS 4,821 CITATIONS SEE PROFILE SEE PROFILE Jean-Benoît Morin Université Jean Monnet 279 PUBLICATIONS 6,735 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Nordic Walking to fight Parkinson's Disease View project Differences in Sprint Mechanical Force-Velocity Profile Between Trained Soccer and Futsal Players. View project All content following this page was uploaded by Pascal Edouard on 01 November 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. Disponible en ligne sur ScienceDirect www.sciencedirect.com Journal de Traumatologie du Sport 33 (2016) 177–181 Mise au point Relation force–vitesse en sprint : perspectives dans le suivi et la prévention des lésions musculaires des ischio-jambiers Force–velocity profile in sprint: Perspectives in hamstring muscle injury follow-up and prevention P. Edouard a,∗,b,c , P. Samozino d , R. Slotala b , J. Mendiguchia e , J.-B. Morin f a Unité de médecine du sport, service de physiologie clinique et de l’exercice, hôpital Nord, campus santé innovations, CHU de Saint-Etienne, 42055 Saint-Etienne cedex 2, France b Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM EA 7424), université Jean Monnet, université de Lyon, 42023 Saint-Etienne cedex, France c Commission médicale de la Fédération française d’athlétisme (FFA), 33, avenue Pierre-de-Coubertin, 75640 Paris cedex 13, France d Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM EA 7424), université Savoie Mont-Blanc, 73000 Chambéry, France e Department of physical therapy, ZENTRUM rehab and performance center, Barañain, Espagne f Laboratoire motricité humaine éducation sport santé (LAMHESS, EA6312), université de Nice Sophia-Antipolis, 06205 Nice, France Disponible sur Internet le 25 août 2016 Résumé La lésion des muscles ischio-jambiers est la principale blessure liée à la pratique de l’athlétisme mais aussi dans les autres sports d’accélération et de sprints, avec des conséquences importantes en terme d’arrêt de pratique sportive et de risque de récidive. Dans une démarche de prévention, une meilleure connaissance des mécanismes et facteurs de risque de ces lésions semble pertinente. Cela implique une meilleure compréhension des déterminants biomécaniques et musculaires de la performance lors de l’accélération en sprint, c’est-à-dire la capacité à produire une force horizontale importante au sol (i.e. orienter la poussée dans la direction du mouvement) tout en augmentant la vitesse de course. Les muscles ischio-jambiers sembleraient jouer un rôle important dans cette capacité. L’évaluation des propriétés mécaniques du sprint et notamment du profil force–vitesse et des paramètres de force horizontale maximale théorique (FH0 ) et vitesse maximale théorique (V0 ) est possible en situation réelle de pratique de terrain avec des outils de mesure simples. Des études ont rapporté une modification du profil force–vitesse et une diminution de FH0 dans les suites d’une lésion musculaire des ischio-jambiers, conséquence de la lésion. Il existe des liens étroits entre la fonction et la force des ischio-jambiers et la force horizontale en sprint. Cette mesure du profil force–vitesse pourrait être utilisée pour guider la reprise du sprint après une lésion musculaire des ischio-jambiers, mais également pour dépister les sujets à risque de blessures de ces mêmes muscles. © 2016 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Lésions ischio-jambiers ; Prévention ; Athlétisme ; Sprint Abstract Hamstring muscle injury is the main injury related to athletics, but also other sports including acceleration and sprints, with important consequences (time-loss of sport and reinjury risk). In a prevention approach, a better knowledge of risk factors and mechanisms of these lesions seem relevant, and it can pass through a better understanding of the biomechanical and muscular determinants of performance in sprint and acceleration. The ability to produce a horizontal force on the ground (i.e. orienting the total push backward [or ground force reaction forward]), and to do so despite the increase in running speed, is an important determinant of sprint performance. The hamstring muscles seem to play an important role in this key ability. Evaluation of mechanical properties of sprint including the force–velocity profile and maximum theoretical horizontal force (FH0 ) and maximum theoretical speed (V0 ) in sprint is possible in real-practice conditions with simple tools. Studies have reported a change in the force–velocity profile and decrease in FH0 following hamstring muscle injury, which could be a consequence of the injury. This approach to ∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (P. Edouard). http://dx.doi.org/10.1016/j.jts.2016.07.001 0762-915X/© 2016 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. 178 P. Edouard et al. / Journal de Traumatologie du Sport 33 (2016) 177–181 analyze the hamstring propulsion function at a maximum acceleration sprint looks promising given the very functional and ecological character in a field evaluation, close links between the function and strength of hamstring and the horizontal force sprint, and these encouraging preliminary scientific results. This force–velocity profile evaluation could be used to guide the return to sprint and allow authorization to maximum sprint after hamstring muscle injury, but also to screen athletes at risk of hamstring muscle injury. © 2016 Elsevier Masson SAS. All rights reserved. Keywords: Musculoskeletal injuries; Prevention; Athletics; Sprint 1. Introduction : impact de la lésion musculaire des ischio-jambiers La lésion musculaire des ischio-jambiers est la principale blessure liée à la pratique de l’athlétisme [1–4]. Elle représente 17 % des blessures chez les athlètes élites lors des compétitions internationales [5]. C’était 24 % des traumatismes lors de 3 compétitions annuelles des « Penn Relay Carnival » aux ÉtatsUnis qui rassemblaient 48 473 athlètes [6]. Sur l’ensemble d’une saison d’athlétisme, la lésion musculaire des ischio-jambiers constituait 5 % à 50 % de l’ensemble des blessures [7–13]. Dans les autres sports d’accélération et de sprints, c’est aussi une lésion prédominante, si ce n’est la principale, notamment en football [14] ou rugby [15]. La lésion musculaire des ischio-jambiers est responsable d’un arrêt de sport prolongé, notamment en athlétisme où une récupération à 100 % est nécessaire pour une reprise complète de l’activité. Le temps d’indisponibilité sportive peut aller de 4 à 140 jours selon le stade de gravité de la lésion, les populations et les études [16–18]. Il s’associe un risque important de récidive, que ce soit en athlétisme (environ 14 % [17]), mais aussi dans les sports collectifs tel que le football (environ 16 % [14]). Ainsi, compte tenu de la prévalence de ces lésions et de leur retentissement en terme d’arrêt sportif, il semble fondamental de développer des mesures de prévention spécifiques visant à diminuer leur incidence/prévalence et/ou leur sévérité. Pour cela, une meilleure connaissance des mécanismes et facteurs de risque de ces lésions semble pertinente pour le développement à la fois de ces mesures préventives mais aussi des moyens de dépistage adaptés [19]. 2. Déterminants biomécaniques et rôle des ischio-jambiers dans la performance en sprint Le sprint étant une activité explosive, la capacité à développer une grande puissance à trajectoire horizontale est souvent présentée comme le paramètre déterminant de la performance [20]. Or, cette puissance est directement liée à la capacité musculaire à développer une force importante à vitesse élevée, dans la direction horizontale [21]. En effet, il a été rapporté que la capacité à bien orienter la force au sol malgré l’augmentation de vitesse de course, quantifiée par l’évolution avec la vitesse du ratio entre la composante horizontale de la force et la force totale développée (DRF ), représentait un élément déterminant dans la performance en sprint, plus important que la force totale développée (Fig. 1) [21,22]. Ainsi, la production de force horizontale au sol, principalement déterminée par l’orientation vers l’arrière de la force résultante, serait un paramètre important de la performance en sprint. Cela représente un objectif d’entraînement pour les athlètes afin d’améliorer leur performance [21–23]. La compréhension du rôle des ischio-jambiers dans la biomécanique du sprint est nécessaire pour construire une démarche de prévention. Les ischio-jambiers, du fait de leur caractère biarticulaire, ont un rôle d’extension de la cuisse sur le tronc (extension de hanche) et de flexion de la jambe sur la cuisse (flexion de genou) [24,25]. Durant une foulée de sprint, ils sont activés en continu, mais plus particulièrement durant la phase terminale du mouvement de la jambe libre et au moment de l’appui au sol [25–28]. Une étude récente a rapporté que la capacité de force excentrique des ischio-jambiers et leur activité en fin de phase oscillante étaient corrélées à la production de la force horizontale, et donc à la performance lors de la phase d’accélération du sprint [28]. En effet, pour développer la plus grande force horizontale pendant l’accélération du sprint, une activation en fin de phase oscillante et une force excentrique maximale des ischio-jambiers semblaient nécessaires [28]. Ainsi, leur action serait prépondérante dans la performance d’accélération en sprint. 3. Le concept de profil force–vitesse en sprint Il semble que l’analyse ou l’évaluation de la force horizontale soit un marqueur indirect de la fonction des ischiojambiers. La puissance peut être considérée, d’un point de vue mécanique, comme le produit de la force et de la vitesse. En sprint, la puissance développée pour avancer est le produit de la force horizontale et de la vitesse de course. Une relation étroite existe entre ces deux composantes qui évoluent de manière opposée lors d’une accélération maximale [29]. Cette relation est représentée par la relation force–vitesse (relation F-v) dont une des principales caractéristiques est sa pente reflétant le profil mécanique force–vitesse (profil F-v) (Fig. 2) [23,30,31]. Ce dernier indique l’importance relative des qualités de force et de vitesse dans la détermination de la puissance maximale (Pmax) [23,30]. La capacité à produire et à appliquer spécifiquement des hauts niveaux de force au sol dans la direction horizontale en fonction de la vitesse de course est bien décrite par la relation linéaire force–vitesse (profil F-v) [30]. Ce profil F-v en sprint peut être résumé par deux valeurs théoriques extrêmes vers lesquelles tendent les capacités du système neuromusculaire (Fig. 2) [30] : • la force horizontale maximale théorique que les membres inférieurs pourraient produire lors d’une phase de contact à vitesse nulle (FH0 ) ; P. Edouard et al. / Journal de Traumatologie du Sport 33 (2016) 177–181 179 Fig. 1. Index d’application de la force au sol (DRF ) : la capacité à produire une force bien orientée (vers l’avant) malgré l’augmentation de la vitesse de course représentait un élément déterminant dans la performance en sprint [21,22]. A. Représentation schématique de la production de force au sol avec la force verticale qui permet de résister à la gravité et la force horizontale efficace pour la performance en sprint [21]. B. Représentation graphique de l’évolution du ratio entre la force horizontale et verticale avec l’augmentation de vitesse de course ; plus le sujet a la capacité de maintenir une force horizontale importante malgré l’augmentation de vitesse, plus il est performant en sprint [21,22]. En rond blanc le sujet ayant la meilleure performance en sprint. • la vitesse maximale théorique à laquelle les membres inférieurs pourraient s’actionner au cours d’une phase de contact sans contrainte externe (V0 ; correspondrait à la vitesse maximale produite sans susciter la moindre force). Fig. 2. Profil mécanique force–vitesse en sprint [30,31]. Il est représenté par la droite de régression linéaire (y = ax + b) entre la force horizontale et la vitesse de course. 4. L’évaluation du profil force–vitesse en sprint Une méthode a été récemment validée pour évaluer le profil force–vitesse en sprint, hors d’un laboratoire, simplement par la mesure de la vitesse instantanée et de la masse et taille du sujet [30]. En pratique, cela peut se faire lors de la réalisation d’une accélération en sprint de 30–40 mètres, départ arrêté en position trépied, à intensité maximale, sur le terrain habituel de la pratique sportive (piste d’athlétisme, terrain de foot, gymnase de hand. . .), après un échauffement complet, avec mesure de la vitesse au moyen d’un pistolet radar de 4 ou 5 paires de cellules photoélectriques, ou plus récemment d’un smartphone type iphone 5s ou 6 grâce à l’application « My Sprint » [30–32]. Le radar doit être maintenu manuellement par l’expérimentateur, 5 mètres derrière le sujet à une hauteur de 1 mètre, correspondant approximativement à la hauteur du centre de masse des sujets [32]. La distance de sprint est à adapter avec la performance du sujet car les sprinteurs de haut niveau pourront être capables d’accélérer encore jusqu’à 60 mètres. Les valeurs de puissance maximale, FH0 , V0 et profil F-v sont ensuite calculées à partir de la vitesse instantanée en utilisant les formules récemment validées par Samozino et al. [30]. 180 P. Edouard et al. / Journal de Traumatologie du Sport 33 (2016) 177–181 5. Perspectives d’utilisation du profil force–vitesse en sprint dans le cadre des lésions musculaires des ischio-jambiers 5.3. Conclusions sur les perspectives d’utilisation du profil force–vitesse en sprint dans le cadre des lésions musculaires des ischio-jambiers Des mesures du profil force–vitesse ont donc été réalisées dans le cadre de lésions musculaires des ischio-jambiers, que ce soit à la suite d’une lésion, mais aussi juste avant la survenue de celle-ci. Les résultats des études sus-citées rapportaient donc des modifications du profil force–vitesse en cas de lésions musculaires des ischio-jambiers, et principalement une diminution du paramètre FH0 [33,34], qui pourrait être une conséquence de la lésion. En effet, une diminution de la force musculaire des ischio-jambiers a été rapportée dans la littérature et notamment la force excentrique et le ratio force excentrique des ischiojambiers sur force concentrique du quadriceps [35,36]. Ainsi, en pratique clinique, le suivi du profil force–vitesse et du paramètre FH0 pourrait guider la reprise du sprint. Il semble donc exister un lien étroit entre la force musculaire des ischio-jambiers, la force horizontale produite au sol [28], l’existence d’un antécédent de lésion de ces muscles [33–36]. De plus, un déficit et/ou déséquilibre de la force musculaire des ischio-jambiers apparaît être comme un élément prédisposant à l’apparition d’une lésion (en football [37] et en sprint en athlétisme [13]). Dans ce contexte, on pourrait espérer que ce déficit soit évalué indirectement par la mesure de terrain du profil force–vitesse, devenant ainsi un outil de dépistage du risque de lésion musculaire des ischio-jambiers. 5.1. Profil force–vitesse en sprint après lésion musculaire des ischio-jambiers Mendiguchia et al. [33] ont mesuré les propriétés mécaniques en sprint (paramètres de performance et profil force–vitesse) après une lésion des ischio-jambiers, au moment de la reprise complète sur le terrain et 2 mois après celle-ci, chez 14 footballeurs semi-professionnels ; ces données ont été comparées à 14 footballeurs semi-professionnels sans antécédent de lésion des ischio-jambiers. Au moment de la reprise complète sur le terrain, les valeurs de puissance maximale et de FH0 étaient significativement plus faibles chez les footballeurs blessés que chez les sportifs sains. Deux mois après la reprise, les valeurs de puissance maximale et de FH0 étaient comparables dans les deux groupes [33]. Ceci montre qu’une blessure aux ischiojambiers affecte principalement les capacités de production de haut niveau de force horizontale, et donc de puissance horizontale maximale, et qu’à la reprise de l’entraînement, les qualités musculaires étaient encore bien altérées, détectables par cette méthode simple d’évaluation. Mendiguchia et al. [34] ont rapporté, chez un footballeur professionnel, des modifications du profil force–vitesse en sprint avant et après une lésion musculaire des ischio-jambiers, avec une diminution de 21 % du coefficient de pente de la relation F-v, une diminution de 21 % de FH0 et une absence de changement de V0 après la lésion. Dans le cadre d’une étude préliminaire, 18 athlètes pratiquant le sprint et les épreuves combinées ont effectué deux sprints de 50 mètres à intensité maximale 4 fois dans la saison durant lesquels le profil F-v a été mesuré ; parallèlement, durant toute la saison, les lésions musculaires des ischio-jambiers ont été recueillies. Les valeurs de puissance maximale et de V0 étaient supérieures, alors que les valeurs de FH0 étaient inférieures pour le groupe d’athlètes blessés par rapport aux sportifs indemnes. 5.2. Profil force–vitesse en sprint avant une lésion musculaire des ischio-jambiers Mendiguchia et al. [34] ont rapporté chez un rugbyman ayant présenté une lésion musculaire des ischio-jambiers au 5e sprint d’une série de 10, des modifications du profil force–vitesse lors du sprint “traumatisant”, avec une augmentation de 21 % du coefficient de pente de la relation F-v, une augmentation de 14 % de FH0 et pas de changement de V0 (−6 %) comparé aux autres sprints, alors que les autres rugbymen avaient une diminution de FH0 et V0 (−8 % en moyenne) et une stabilité du coefficient de pente de la relation F-v. 6. Conclusion L’analyse de la fonction de propulsion des ischio-jambiers lors d’une accélération maximale en sprint semble prometteuse compte tenu de sa facilité de réalisation sur le terrain, des liens étroits qui semblent se dégager entre la fonction et la force des ischio-jambiers et la force horizontale en sprint, et des résultats scientifiques préliminaires encourageants. Cette mesure du profil force–vitesse pourrait être utilisée pour guider la reprise du sprint après lésion et autoriser une reprise maximale, mais aussi pour dépister les sujets à risque de lésion musculaire des ischiojambiers. D’autres études prospectives de suivi de cohorte sont nécessaires pour confirmer ces résultats préliminaires, et pour mieux définir les paramètres et/ou critères qui permettront d’une part le suivi post-lésionnel des sportifs, mais surtout le dépistage des sujets à risque dans une démarche de prévention. Remerciements Les auteurs souhaitent remercier la participation des athlètes ainsi que le soutien et l’aide du Coquelicot 42 et de la Fédération française d’athlétisme (FFA). Déclaration de liens d’intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts. Références [1] Edouard P, Morel N, Serra J-M, Pruvost J, Oullion R, Depiesse F. [Prevention of musculoskeletal injuries in track and field. Review of epidemiological data]. Sci Sports 2011;26:307–15. P. 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