l`entrainement de force en ski nordique

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Introduction :
Le développement des différentes
composantes de la force musculaire est
maintenant intégré dans la planification annuelle
de l’entraînement des skieurs nordiques.
L’observation des pratiques montre cependant
l’existence d’interrogations sur le réel intérêt
mais surtout sur les moyens de mise en œuvre
des programmes de musculation pour les skieurs
de disciplines nordiques. La documentation
scientifique disponible sur l’entraînement en
parallèle des capacités de force et des
composantes aérobies est pourtant relativement
riche.
Si des effets d’interférence (,) ont pu
être décrits dans la littérature scientifique, l’état
actuel des connaissances montre que si
l’entraînement en aérobie peut parfois faire
obstacle au développement de la force (de
manière non permanente (Zamparo et al.
2002)); l’entraînement de la force ne perturbe
pas le développement des composantes
aérobies. De plus, l’effet d’interférence peut être
considérablement réduit en respectant quelques
règles simples de planification.
(,) Il y a effet d’interférence lorsque le développement d’une des
capacités entraînées au cours d’un même microcycle est inférieur à
ce que qu’il aurait été si vous aviez entraîné cette capacité de
manière isolée.
Le but de ce document est de faire le
point sur les connaissances théoriques et
pratiques concernant l’intérêt et la mise en
œuvre d’un entraînement en musculation en
parallèle de celui des autres composantes
majeures de la performance : les facteurs
aérobies et anaérobies.
Nous ne proposerons pas de
« planification type » du fait que cette opération
implique une coordination trop étroite avec la
programmation de la préparation physique et
technique pour qu’elle figure dans un tel
document de synthèse.
Quelques rappels sur les
mécanismes principaux de
développement de la force.
 ASPECTS MECANIQUES
La force
Au niveau du sarcomère, la force développée
dépend de la force développée par chaque pont
d’actine-myosine formé. Le nombre de ponts
actine-myosine est fonction de la longueur
d’étirement du sarcomère. La contraction de la
fibre implique le recrutement des unités
motrices (UM) selon deux principes :
L’ENTRAINEMENT DE FORCE
EN SKI NORDIQUE :
REVUE DE QUESTIONS…
INFO DOCUMENT :
Edité par le Département Sportif et Scientifique de la F.F.S
1ère version : juin 2002 - Remise à jour : février 2004
Groupe de travail : Nicolas Coulmy, Laurent Schmitt, Jean Senges,
Jérôme
T
urostowsk
i
, Samuel Vergès.

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Recrutement spatial : activation des UM à seuil
d’activation faible et à caractéristique lente en premier puis
activation des UM à seuil d’activation plus important et de
type rapide ensuite.
Recrutement temporel : plus le nombre d’UM recruté et
leur fréquence de décharge sont élevés, plus la force produite
par le muscle est importante.
- Modélisation musculaire
La modélisation permet de représenter un
système complexe tel que celui qui génère le
mouvement. Cet outil constitue alors une
représentation du réel. Il permet, selon son
degré d’analyse, une meilleure compréhension
des phénomènes. Celui que nous utiliserons
comme cadre de référence au descriptif des
caractéristiques musculaires est celui préconisé
par Shorten (1987) représenté à la figure 1.
- Composante contractile :
C’est l’unité de transformation de l’énergie
chimique en énergie mécanique au niveau des
ponts di-sulfure d’acto-myosine.
La force contractile qui caractérise cette
composante dépend de la longueur et de la
vitesse de contraction du muscle (figure 2).
L’évolution du rapport force/longueur
correspond à une parabole.
Il existe une longueur optimum de muscle
pour obtenir le maximum de force
isométrique.
Cette évolution dépend :
-du nombre optimal de ponts de liaison actine-
myosine.
-de la variation du bras de levier des muscles
selon l’angle articulaire.
La relation Force/vitesse montre que la force
exercée diminue quand la vitesse de
raccourcissement augmente.
- Composantes élastiques
La composante élastique parallèle (CEP)
:
Elle fonctionne par l’intermédiaire des tissus
conjonctifs de liaison tels que le sarcolemme et
les enveloppes conjonctives. C’est une
composante qui n’intervient pas dans les
conditions classiques du geste sportif car elle
n’intervient que dans des longueurs d’étirement
du muscle supérieurs à 120 % de la longueur du
muscle au repos alors que les valeurs admises
comme maximum dans les mouvements sportifs
sont de 12 à 19 % (Lensel et goubel, 1987 in
34).
La composante élastique série (CES)
Il est possible de distinguer 2 fractions
constitutives de cette composante :
-La fraction passive qui correspond aux
caractéristiques élastiques des tendons, du
collagène intra-musculaire et des stries Z du
sarcomère musculaire.
-la fraction active fait référence à l’élasticité
contenue directement dans l’extrémité de la
myosine qui s’attache à l’actine.
Il est possible de caractériser le muscle de la
même manière qu’un ressort en évaluant deux
propriétés fondamentales :
La compliance : c’est la capacité
d’emmagasiner de l’énergie élastique potentielle.
La raideur (ou stifness): c’est la capacité à
restituer l’énergie élastique.
Attention : ces notions ne doivent pas être
confondues avec « la souplesse » ou l’amplitude
articulaire. Il n’existe pas de lien directe ente
cette dernière capacité et la compliance ou la
raideur.
NB : selon plusieurs auteurs (Wells 1965,
Goubel et Marini 1987 (in 34) , les muscles à
forte proportion de fibres lentes sont
caractérisés par une raideur accrue alors que les
muscles à forte proportion de fibres rapides sont
davantage compliantes.
Composante élastique
parallèle (CEP)
Composante
contractile
(CC)
Composante élastique
série (CES)
Fraction
passive
Fraction
active
Figure 1 : modèle de fonctionnement
musculaire à trois composantes selon
Shorten (1987).
Figure 2 : représentation tridimensionnelle
des relations force-longueur-vitesse de la
composante contractile du muscle (d’après
Winter, 1979)

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Les contractions de type pliométrique
impliquent une grande utilisation de la CES.
Un cycle étirement-raccourcissement (CER)
du muscle permet d’améliorer le rendement
du muscle (rapport de l’énergie chimique
dépensé sur l’énergie mécanique produite). La
force produite et le coût énergétique
(rapport de l’énergie métabolique consommée
sur la vitesse de déplacement).
Les facteurs d’optimisation du cycle
étirement raccourcissement :
-La vitesse d’étirement doit être la plus
élevée possible pour permettre un stockage
d’énergie élastique le plus grand.
-Le temps de couplage : si un délai
conséquent s’instaure entre la phase excentrique
et la phase concentrique du CER, l’énergie
potentielle élastique stockée se dissipe en
chaleur. Ce laps de temps optimum varie selon
qu’il s’agisse d’un muscle lent ou d’un muscle
rapide, il peut être plus important pour les
premiers (jusqu’à 420 ms) que pour les seconds
(150ms).
-L’amplitude de l’étirement du muscle doit
être mis en relation avec les caractéristiques de
compliance et de raideur du muscle.
-La puissance de la charge, imposée lors de
l’étirement , pour être efficace , doit se situer à
un seuil optimal.(,)
-Les coordinations segmentaires ont
également une importance notoire (10, 20)
En résumé :
Les facteurs principaux d’optimisation du
CER sont :
-la vitesse d’étirement
-la puissance de la charge
-l’amplitude d’étirement
-le temps de couplage
-les coordinations segmentaires
La force maximale d’un muscle dépend
également d’autres facteurs :
• L’architecture du muscle :
La force maximale augmente avec l’angle de
pennation(,) (nombre plus important de
sarcomère en série).
La force externe dépend des bras de leviers des
muscles selon l’angle articulaire.
• La vitesse de raccourcissement.
La vitesse de raccourcissement des sarcomères
dépend de la vitesse d’attachement /
détachement des ponts d’actine-myosine qui est
grandement déterminée par l’activité myosine
ATPasique porté par les différentes chaînes
lourdes de la myosine (MHC : Myosin Heavy
Chain).
(,) Dans les exercices de musculation de pliométrie, la charge
correspond à la hauteur de chute de l’athlète.
(,) L’angle de pennation correspond à l’angle formé par la
direction des fibres et la ligne d’action du muscle.
 ASPECTS BIOENERGETIQUES
Selon l’intensité et la durée de l’exercice mais
aussi du mode de contraction, la part relative
des différents processus énergétiques dans la
fourniture énergétique totale est variable.
Ces processus ne seront pas rappelés ici.
Le rendement mécano chimique (tension
développée / ATP consommé) est dépendante du
mode de contraction mis en jeu. Ce rendement
décroît de la façon suivante (39).
Ce phénomène serait lié aux types de fibres
utilisées qui ont un rendement décroissant :
 LES ADAPTATIONS MECANIQUES ET
BIOCHIMIQUES APRES ENTRAÎNEMENT.
Les adaptations physiologiques des muscles
squelettiques suite à une sollicitation
fonctionnelle fait l’objet de nombreux articles de
synthèse (10, 15).
Les mécanismes d’adaptation se situent à
plusieurs niveaux :
ADAPTATIONS MECANIQUES DU MUSCLE.
- Composante contractile.
Sur la relation force/ longueur :
Constats issus de la littérature
scientifique :
-gain de force isométrique spécifique à l’angle
de travail (surtout sur position musculaire
raccourcie).
-Le gain en force est différent après un
entraînement de type isométrique ou après un
entraînement concentrique ou excentrique selon
la longueur du raccourcissement musculaire :
isométrique excentrique concentrique
Rendement
⊕
\
FI FIIa FIIb
Rendement
⊕
\
FIIx/d
Pour les GRANDS
raccourcissements musculaires
Après
Entraînement
excentri
q
ue
Après
Entraînement
concentri
q
ue
GAINS EN FORCE
⊕
\
Après
Entraînement
isométri
q
ue

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Remarque :
Les étirements chroniques permettent
l’augmentation du nombre de sarcomère (Fitt et
al., 1990)( ,).
Sur la relation force / vitesse :
Constats issus de la littérature
scientifique :
Le gain de force est spécifique aux angles de
travail : la connaissance des angles de flexion au
départ de l’impulsion et du secteur angulaire
balayé pour chacune des disciplines permet
d’orienter la forme de travail en musculation.
Les recherches de Thépaut-Mathieu (46)
montrent que les plus fortes augmentations de
force sont obtenues pour les angles avec
lesquels a été effectué l’entraînement. Et même
si le travail avec certains angles permet
l’augmentation concomitante de la force dans les
secteurs angulaires voisins, l’ensemble des
phases de préparation doivent tendre vers la
spécificité la plus poussée et ce de manière
encore plus accentuée pour la préparation
terminale. (48).
Le gain de force est spécifique à la vitesse de
raccourcissement utilisée à l’entraînement.
- Un entraînement en aérobie modifie peu la
relation force-vitesse.
- L’entraînement en isométrie permet une
augmentation de vitesse de raccourcissement
dans le secteur des forces élevées et affecte peu
la vitesse maximale de raccourcissement.
- L’entraînement en concentrique permet une
augmentation de la vitesse de raccourcissement
dans le secteur des forces faibles et augmente la
vitesse maximale de contraction.
ADAPTATIONS PHYSIOLOGIQUES DU MUSCLE.
Les entraînements à orientation concentrique et
excentrique permettent du point de vue
physiologique :
- une augmentation de l’activité
ATPasique des ponts d’actine myosine
- une augmentation des mouvements
d’ions Ca2+.
- Une augmentation du nombre de
protéines contractiles.
(,) Ainsi, des séances régulières de contractions effectuées sur
le muscle en position étirée peuvent participer à l’amélioration
de la force musculaire…
En résumé :
- Les meilleurs gains de force sont obtenus à
l’angle et à la vitesse de raccourcissement
utilisés à l’entraînement.
- L’utilisation variée des différents modes de
contraction (isométrique , excentrique,
concentrique , pliométrique) permet d’améliorer
le gain de force exercé dans des situations plus
variées.
- L’entraînement en aérobie concomitant à
l’entraînement en force vitesse n’a pas d’effet
néfaste sur la vitesse de contraction.
- Des étirements couplés à des contractions
sur muscles étirés participent à l’augmentation
de la force maximale (,).
Composante élastique série.
1) Un entraînement orienté sur les contractions
concentriques permet une augmentation de la
compliance.
2) Un entraînement orienté sur les contractions
excentriques avec charge permet une
augmentation de la raideur.
3) Un entraînement orienté sur les contractions
pliométriques permet une augmentation de la
raideur (composante passive de la CES) et
également de la compliance (composante
active de la CES).
L’hypertrophie :
Il s’agit d’une augmentation du nombre des
protéines du sarcomère (actine, myosine,…)
mais aussi de celles du cytosquelette
(dystrophine,…). Cette hypertrophie concerne
essentiellement les fibres de type FII. Les
différentes études ont montré que ce
phénomène était observé quand les
entraînements sont réalisés avec des charges de
l’ordre de 60 à 80 % de la contraction maximale
volontaire en fonction du profil de l’athlète
(selon qu’il soit entraîné en endurance de force
ou non) : séance type : 10 séries de 10
répétitions maximales.
L’hypertrophie a pour conséquence d’augmenter
le pourcentage de surface de la fibre occupée
par les myofibrilles ce qui réduit la surface
relative occupée par les mitochondries et les
réseaux de capilarisation et occasionne une
baisse des concentrations de substrats et
d’enzymes énergétiques.
L’hyperplasie :
Cette augmentation du nombre de fibres
musculaires n’est pas clairement mise en
évidence chez l’homme pour des raisons
méthodologiques. Quelques auteurs (cf 15) ont
montré des signes d’hyperplasie chez l’homme
et notamment chez des sujets entraînés en force
vitesse qui ne présentaient pas d’hypertrophie
majeure.
(,) Selon une méthode d’étirement où la phase d’étirement du
muscle pendant une durée de 20’’ est suivie d’une phase de
contraction de ce même muscle pendant 6’’ ( 8)
Pour les PETITS
raccourcissements musculaires
GAINS EN FORCE
⊕
\
Après
Entraînement
excentri
q
ue
Après
Entraînement
concentri
q
ue
Après
Entraînement
isométri
q
ue

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La performance
d’endurance et l’entraînement
de la force.
Les études portant sur les effets de
l’entraînement de la force dans différentes
disciplines d’endurance ont permis de montrer
l’intérêt d’un entraînement de force (impliquant
des charges lourdes ou sous la forme
d’entraînement de force explosive) couplé à un
entraînement des capacités aérobies et
anaérobies (7, 9, 11, 14, 18, 20, 21, 22, 24, 25,
26, 31, 32, 41).
- La plupart des études a montré que
l’entraînement de la force (puissance et force
maximale) combiné à un entraînement
d’endurance (travail au seuil et à PMA)
permettait de limiter l’hypertrophie musculaire
produit par un entraînement de force seul. Et si
l’augmentation de la force est moindre par cette
méthode qu’avec un entraînement de force
seulement, il n’y a pas de baisse de performance
d’endurance (sauf en cas de surentraînement)
(7). Il a été montré à l’inverse que la
performance d’endurance est améliorée
lorsqu’un entraînement de force adapté est
programmé (8, 32, 33).
Shaver , 1970, indique par ailleurs que
la capacité d’endurance de force est liée à celle
de force maximale. L’amélioration de la seconde
permet de faire évoluer positivement la
première.
Spurrs et al. (2003) confirme qu’un
entraînement de musculation à base d’exercices
de pliométrie légère (bonds variés) permet
d’améliorer de 3 % la performance d’une
épreuve de 3000 m en course à pied et ce sans
que les paramètres énergétiques (VO² max,
seuil lactique) ne varient.
En résumé :
• Les recherches sur la « force vitesse -
endurance » et sur la « force vitesse » ont
montré que des performances significatives
dans ces deux domaines dépendent
nettement de la force maximale et du niveau
d’activation du système nerveux central (4).
• L’entraînement en force-vitesse, force-
puissance et force maximale peuvent être
introduits dans l’entraînement des athlètes
d’endurance sans effet néfaste sur les
capacités aérobies.
• -L’entraînement en aérobie peut faire
obstacle au développement de la force mais
pas l’inverse.
• Si l’entraînement en aérobie suit
l’entraînement de force prévoyez une
séance à intensité et volume modéré.
• Si l’entraînement en force suit
l’entraînement en aérobie, prévoyez le plus
de délais possible.
La performance en ski
nordique et l’entraînement de la
force.
En ski de fond, une étude norvégienne
(19) a montré que, chez les filles, un
entraînement en force maximale du haut du
corps augmentait la performance en poussée
simultanée des bâtons par augmentation de
l’économie du geste. De surcroît, plusieurs
auteurs ont précisé le rôle des membres
supérieurs dans la propulsion en ski de fond (12,
16, 26, 27, 29, 31, 43, 44, 45) en démontrant
la part primordiale des capacités de force et
d’endurance de ces mêmes segments sur la
performance finale. Une répartition conjointe de
l’effort au niveau des membres inférieurs et
supérieurs permet d’effectuer un travail
supérieur ou de maintenir une puissance donnée
plus longtemps que lors d’un effort réalisé par
les membres inférieurs ou supérieurs seuls.
Mahood et coll., (2001) confirme ces
travaux antérieurs en montrant que les
capacités de force et d’endurance du haut du
corps constituaient des facteurs principaux de la
performance et en conséquence que des tests de
terrain réalisés avec une propulsion
exclusivement haut du corps (poussées
simultanées) permettent une forte prévision de
la performance en ski de fond.
En matière de musculation,
l’entraînement des capacités de force du skieur
de fond ne doit pas de manière générale
favoriser l’hypertrophie du muscle car comme le
souligne Israël (1991) cité par Weineck (47), les
sports d’endurance ne doivent pas être entravés
par un développement excessif des facteurs
structuraux (hypertrophie, hyperplasie) du
muscle. Cependant, comme plusieurs travaux
l’ont montré, l’indice de force maximale est
corrélé à celui de «force endurance » définie
comme la capacité à résister à la fatigue pour un
effort important et de longue durée (48).
Une contraction de 70 % de la force
maximale volontaire peut aboutir à une totale
occlusion des capillaires musculaires (Shepard,
1988) : c’est le phénomène du « garot
musculaire » qui diminue l’apport d’oxygène et
de substrats énérgétiques. Ce phénomène peut
être, selon réduit grace à une augmentaion par
l’entraînement de la force maximale et de la
puissance maximale (in Osteras, 2002).
Pour Paavolainen et al. (29-31) la force
produite en ski de fond doit être développée
rapidement. Or Vandewalle (47) indique que la
vitesse de contraction dépend essentiellement
du type de fibres et de la longueur du muscle
alors que la force maximale dépend davantage
de la section transversale du muscle. Weineck
(48) rappelle cependant que l’augmentation de
la force maximale aurait des effets positifs sur la
vitesse de contraction.
Une étude norvégienne récente de
2002 (30) montre qu’un entraînement de 3
séries de 6 répétitions max (soit env. 85 % de la
force max) effectués sur un ergomètre de