Thèse Desbrosses Kévin

UNIVERSITE DE BOURGOGNE
Faculté des Sciences du Sport – Unité de Formation et de Recherche
en Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives
DEPENDANCE DE LA FATIGUE
A LA LONGUEUR MUSCULAIRE :
APPROCHE MECANIQUE ET
NEUROPHYSIOLOGIQUE
Thèse
Présentée par
Kévin DESBROSSES
Soutenue le 06 décembre 2006
En vue de l’obtention du grade de Docteur d’Université
Jury :
Mme V. BILLAT (Rapporteur) Professeur Université d’Evry Val d’Essonne
M. J.P. MEYER (Codirecteur) Dr. Médecine INRS Lorraine
M. G. MILLET (Examinateur) Professeur Université de Saint-Étienne
Mme C. PEROT (Rapporteur) Professeur Université de Technologie de Compiègne
M. M. POUSSON (Directeur) Professeur Université de Bourgogne
M. J. VAN HOECKE (Examinateur) Professeur Université de Bourgogne

Je remercie…
… Michel Pousson, pour m’avoir initié, guidé et accompagné dans cette aventure scientifique.
Malgré notre éloignement géographique, vous avez su m’accorder toute votre confiance pour
la réalisation de ce travail. Merci de m’avoir conduit jusqu’ici.
… Jean-Pierre Meyer. Toujours plein de gentillesse, tu as su me donner les moyens
nécessaires à la réussite de ce travail. Je te remercie également pour me permettre de
poursuivre mes travaux au sein du Laboratoire de Physiologie du Travail.
… les professeurs Véronique Billat et Chantal Pérot, qui me font l’honneur d’évaluer ce
travail.
… les professeurs Guillaume Millet et Jacques Van Hoecke pour avoir accepté de faire partie
de mon jury de thèse.
… Nicolas Babault, pour ton aide, précieuse, et ton soutien, essentiel.
… les professeurs Jacques Van Hoecke et Thierry Pozzo, pour m’avoir accueilli au sein du
laboratoire INSERM / ERM 207 de l’Université de Bourgogne.
… l’Institut National de Recherche et Sécurité pour la prévention des accidents du travail et
des maladies professionnelles (INRS) et l’Association Nationale de la Recherche Technique
(ANRT), pour avoir financé ce travail.
… le Laboratoire de Physiologie du Travail, et tout particulièrement les deux Gérard. L’un,
pour ton précieux soutien technique, et l’autre, pour Mercedes, Dalì et la Veuve Clicquot …
Egalement un grand merci à Carine, pour ton amitié et ta gentillesse.
… Davy, Vinz, Galette et toute l’équipe du Collet, pour votre sympathie, votre humour et
pour tous les bons moments passés ensemble …
… les sujets, pour leur disponibilité et leur motivation.
… mes parents, et mon frère, qui ont toujours soutenu mes projets et ont largement contribué
à leurs réalisations. Merci pour tout ce que vous faites.
… Delphine, pour ta compréhension, ta patience et pour tout ce que nous vivons ensemble …

Ce travail a fait l’objet des publications et communications suivantes :
Publications
DESBROSSES K., BABAULT N., SCAGLIONI G., MEYER J.P., POUSSON M. (2006).
Neural activation after maximal isometric contractions at different muscle lengths.
Medicine and Science in Sports and Exercise, 38(5):937-44.
DESBROSSES K., BABAULT N., DIDRY G., MEYER J.P., POUSSON M.
Central and peripheral fatigue after lengthening contractions performed with different
quadriceps femoris muscle lengths.
Medicine and Science in Sports and Exercise, soumis.
Communications
DESBROSSES K., BABAULT N., POUSSON M. (2004).
Effets de la fatigue sur la dépendance de l’activation volontaire à la longueur musculaire.
Forum des jeunes chercheurs (Besançon – France)
DESBROSSES K., BABAULT N., POUSSON M. (2004).
Voluntary activation and quadriceps length: effects of fatigue.
9th Annual Congress of the European College of Sport Science (Clermont-Ferrand – France)
DESBROSSES K., BABAULT N., MEYER J.P., POUSSON M. (2005).
Différentes fatigues pour des muscles synergistes.
Forum des jeunes chercheurs (Dijon – France)

DESBROSSES K., BABAULT N., MEYER J.P., POUSSON M. (2005).
Fatigue is different among quadriceps muscles after submaximal isometric contractions.
10th Annual Congress of the European College of Sport Science (Belgrade – Serbie)
DESBROSSES K., BABAULT N., MEYER J.P., POUSSON M. (2006).
Fatigue after eccentric contractions is muscle length dependent.
11th Annual Congress of the European College of Sport Science (Lausanne – Suisse)

SOMMAIRE
I. INTRODUCTION .......................................................................................................................1
II. CADRE THÉORIQUE ................................................................................................................4
1. LA FATIGUE NEUROMUSCU LAIRE ....................................................................................................5
1.1. La fatigue centrale .................................................................................................................. 7
1.1.1. Les facteurs supra-spinaux .............................................................................................. 10
1.1.2. Les facteurs spinaux ....................................................................................................... 12
1.2. La fatigue périphérique.......................................................................................................... 15
1.2.1 Le couplage excitation-contraction .................................................................................... 15
1.2.2 Les dommages musculaires .............................................................................................. 19
1.2.3 Les apports énergétiques et la circulation sanguine locale ..................................................... 23
1.3. Conclusion ........................................................................................................................... 24
2. DÉPENDANCE DE LA FATIGUE À LA LONGUEUR MU SCULAIRE ........................................................... 26
2.1. Effets de la longueur musculaire sur la production de force ........................................................ 26
2.1.1 Le cas du muscle isolé ..................................................................................................... 26
2.1.2 Le cas du muscle in situ ................................................................................................... 28
2.1.3 Conclusion..................................................................................................................... 37
2.2. Dépendance de la fatigue à la longueur musculaire lors de contractions isométriques .................... 38
2.2.1 Effets du nombre de ponts actine-myosine formés ............................................................... 39
2.2.2 Potentialisation à petites longueurs musculaires................................................................... 40
2.2.3 Altérations périphériques à grandes longueurs musculair es ................................................... 40
2.2.4 Influence de l’activation volontaire.................................................................................... 41
2.2.5 Conclusion..................................................................................................................... 41
2.3. Dépendance de la fatigue à la longueur musculaire lors de contractions excentriques .................... 46
2.3.1 Spécificités de la sollicitation excentrique ........................................................................... 46
2.3.2 Effets de la répétition de sollicitations excentriques à différentes longueurs musculaires ........... 47
2.3.3 Conclusion..................................................................................................................... 48
3. OBJECTIFS DE TRAVAIL ............................................................................................................... 50
III. MATÉRIEL ET MÉTHODES ................................................................................................... 52
1. LES SUJETS ................................................................................................................................. 53
2. LES TECHNIQUES UTILIS ÉES ......................................................................................................... 53
2.1. Technique de neurostimulation ............................................................................................... 53
2.2. Evaluation des paramètres mécaniques .................................................................................... 55
2.3. Estimation du niveau d’activation volontaire ............................................................................ 59
2.4. Analyse de l’activité électromyographique................................................................................ 59
2.5. Douleurs musculaires ............................................................................................................ 63
IV. ETUDE A ................................................................................................................................. 64
1. PROCÉDURE EXPÉRIMENTA LE ...................................................................................................... 65
1.1. Protocole de fatigue .............................................................................................................. 65
1.2. Mesures pre- et post -fatigue ................................................................................................... 66
1.3. Evaluation de l’état de fatigue pour différentes chutes de force.................................................... 68
1.4. Traitement statistique ............................................................................................................ 68
2. RÉSULTATS ................................................................................................................................ 69
2.1. Mesures pre-fatigue............................................................................................................... 69
2.2. Etat de fatigue lors des trois contractions fatigantes .................................................................. 70
2.3. Mesures post-fatigue ............................................................................................................. 71