CESA - Force - Généralités - Mécanismes AGFF

Force généralités
Jeannot AKAKPO
La force: généralités
Jeannot AKAKPO
CESA - AGFF 2017.
La force : définitions
En tant que caractéristique mécanique du mouvement :
Toute cause capable de modifier l’état de repos ou de
mouvement d’un corps
En tant que propriété humaine :
Aptitude motrice qui permet à l’homme de vaincre une
résistance extérieure, ou d’y résister, grâce à la contraction
musculaire
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La force : définitions
Cette qualité physique dépend donc de multiple facteurs et elle
ne peut se définir précisément qu’en la déclinant sous ces
différentes formes.
On distingue :
la force générale c’est-à-dire la force de tous les groupe musculaire
indépendamment de l’activité sportive.
la force spécifique c’est-à-dire la forme de manifestation typique de la
force par les groupes musculaires impliqués dans la discipline sportive
concernée.
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Les muscles et types
1) Muscles à contraction involontaire, stimulation inconsciente. On
les trouve dans :
les parois des vaisseaux (flux sanguin)
les parois de la plus part des organes internes
Le muscle cardiaque.
Il partage quelques caractéristiques avec le muscle squelettique mais, comme
le muscle lisse, il échappe au contrôle volontaire. Il contient sont propre
système de contrôle régulé en permanence par les systèmes nerveux et
endocrinien.
2) Muscle squelettique, ou muscle du mouvement volontaire.
Insertion sur les pièces osseuses qu’ils mettent en mouvement.
Le corps humain contient plus de 215 paires de muscles squelettiques
La force : définitions
La force maximale
Force la plus élevée que le système neuromusculaire
est en mesure de produire lors d’une contraction
musculaire volontaire.
En pratique il s’agit de la charge qu’un individu n’est
capable de mobiliser qu’une seule fois (1RM)
La force : définitions
C’est le maximum de force que peut déployer le système neuromusculaire par une contraction maximale volontaire.
On peut distinguer également la force maximale absolue:
c’est la somme de la force maximale et des réserves de forces qui
ne peuvent être mobilisées que dans des conditions particulières
(danger de mort, hypnoses ).
Le déficit de force c’est la différence entre la force absolue et la force maximale.
Elle varie de 10 à 30% et diminue avec l’entraînement.
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La force : définitions
La force vitesse (explosivité)
Capacité du système neuromusculaire à vaincre des
résistances avec la plus grande vitesse de contraction
possible
Puissance = Force x Vitesse
(W)
(N)
(m.s-1)
La force vitesse (explosivité)
C’est peut être l’expression de la force la plus importante lors des
sports collectifs.
On exprime une puissance différente en fonction de la force ou la
vitesse développée.
On distingue la force de démarrage et la force explosive.
Force de démarrage: la capacité à générer un développement de force maximale
au début de la contraction musculaire (boxe, escrime…)
Force explosive: capacité à réaliser le plus grand accroissement de la force dans
un temps le plus court possible. (sport collectif (accélération)
Chez un même sujet la force vitesse peut être de niveau différent
selon le segments corporels considéré.
Force (kg)
Force max
Force-Vitesse :
Explosivité
Vitesse max
Vélocité
8
30
60
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100
150
175
200
269
Vitesse (cm.s-1)
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Force (kg)
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Puissance
(watts)
Puissance :
Force (kg) x Vitesse (cm.s-1)
Puissance max.
8
30
60
100
150
175
200
269
Vitesse (cm.s-1)
La force : définitions
20
1000
15
800
600
10
400
5
200
0
Puissance (W )
Vitesse (m.s-1)
Puissance
maximale
0
Force (N)
La relation force-vitesse.
Lorsque l’on étudie la relation entre la force et la vitesse, on
obtient une relation linéaire inverse.
Lorsqu’on calcule la puissance , on s’aperçoit qu’on exprime
pas sa puissance maximale pour des forces ou des vitesses
maximales.
Généralement, on exprime sa Pmax pour une force ou une
vitesse correspondant la moitié de Vmax ou Fmax.
Cela varie en fonction des individus et notamment de
l’entraînement.
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La relation Force-Vitesse.
Concentrique vs Excentrique
Relation vrai pour l’athlète de niveau confirmé
Zatsiorky (1995)
Relation entre Force MAX et vitesse lors d’un mouvement réalisé avec
ou sans résistance
+ la charge / résistance est élevée, + la vitesse avec laquelle la charge est mobilisée
va dépendre de la force maximale de l’athlète
Zatsiorky 1995
La relation Force et temps d’application de la force.
Développer des niveaux de force équivalents à FMAX au cours d’un
effort nécessite du temps. Il faut prendre en compte:
les caractéristiques de l’athlète
la nature du mouvement
Zatsiorsky 1995.
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La force : définitions
La force endurance
Capacité du système neuromusculaire à maintenir un
pourcentage élevé de la force maximale pendant une
longue période de temps ou un grand nombre de
répétitions
Contraction musculaire : les types de contraction
5 types de contraction
Isométrique: insertions immobiles ou fixes
Anisométrique: insertions mobiles
Isocinétique : vitesse constante
Anisocinétique: mouvements dynamiques, lancers, sauts
Isotonique: charge constante, poids du corps, haltères, poids et
poulies
Anisotonique: charge variable, élastiques….
Les types de contraction: niveau de complexité du
mouvement
Contraction tonique, isométrique:
force importante (tension)
sans mouvement.
Sans raccourcissement.
Contraction phasique,isotonique
Raccourcissement du muscle,
déplacement d’un segment de membre (mouvement).
Muscles toniques :
rouges (très irrigués)
contractions lentes et de longue durée.
Muscles phasiques ou à mouvement :
muscles pâles
contractions rapides qui sont rapidement fatigués.
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Force et régimes de contraction
Les régimes de contraction
4 grands régimes de
contraction
Isométrique
Concentrique
Excentrique
Pliométrique
Anisométriques
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Les régimes de contraction
Isométrique
Le muscle se contracte sans modifier sa longueur
Anisométrique
Le muscle se contracte en modifiant sa longueur
Concentrique
Excentrique
Travail pliométrique (excentrique + concentrique)
L’isométrie
Définition
Contraction du muscle sans que celui-ci ne génère un mouvement
(pas de déplacement des insertions musculaires)
Comment travailler en isométrie ?
Travail contre une résistance fixe
Travail dans une position maintenue
Pourquoi travailler en isométrie ?
Pour développer des tensions musculaires importantes (> max concentrique)
Pour limiter les erreurs de placement avec charge lourde (car pas de mvt)
Pour solliciter les fibres rapides même avec des charges légères
Impact ?
Principalement nerveux (synchronisation + recrutement spatial)
Le concentrique
Définition
La contraction du muscle s’accompagne d’un raccourcissement de celui-ci
(rapprochement des insertions musculaires)
Comment travailler en concentrique?
Travail contre une charge ≤ 1 RM
Travailler en concentrique pur
Pourquoi travailler en concentrique ?
Facile à mettre en place que ce soit avec des charges légères ou lourdes
Permet de travailler la synchronisation volontaire des unités motrices
Impact ?
nerveux ou structural suivant la charge et le nombre de répétitions
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L’excentrique
Définition
La contraction du muscle permet de freiner l’allongement
allongement de celui-ci
(éloignement des insertions musculaires)
Comment travailler en excentrique ?
Travail contre une charge lourde (80% < charge < 120%)
Pourquoi travailler en excentrique ?
Permet de développer des tensions musculaires très importantes
➥ Travail à éloigner de la période de compétition
➥ A associer à du concentrique
Impact ?
Structural (lésions profondes du muscle)
Attention : travail à ne pas aborder avec un débutant
La pliométrie
Définition
Contraction constituée d’un cycle étirement - raccourcissement
(La contraction du muscle fait suite à un étirement préalable de celui-ci)
Comment travailler en pliométrique ?
Travail de rebond sans charge ou avec charge légère
3 phases : 1. « préactivation » avant phase excentrique
2. phase excentrique courte et rapide
3. transition courte entre étirement-raccourcissement
Pourquoi travailler en pliométrique ?
Permet de diminuer le temps de montée de la force (explosivité)
Réduit le fossé entre pratique sportive habituelle et musculation
Impact ?
Nerveux et mécanique (cycle étirement – raccourcissement)
FORCE et AMPLITUDES
Couple maximal à une vitesse donnée
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La force: facteurs ou mécanismes.
Amélioration de la force avec l’entraînement :
Premières semaines d’entraînement : principalement nerveux
Semaines suivantes : principalement structural (hypertrophie)
Les mécanismes de la force
Mécanismes de la force et bases physiologiques.
La possibilité pour un sujet de développer la force
dépend de l’adaptation de différents facteurs.
Ces facteurs intervenant dans le processus de
développement de la force sont de sont de 3 ordres :
les facteurs structuraux
les facteurs nerveux
les facteurs d’étirement
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La force: les mécanismes
Trois éléments d’adaptation ou 3 facteurs principaux :
Structuraux : touchent à la composition même du muscle
Nerveux : concernent l’utilisation des unités motrices
Élastiques (+ nerveux) : potentialisation de la contraction
musculaire avec l’étirement préalable du muscle
Les mécanismes de la force
Fibres et unités motrices
Unités motrices non
recrutées
Unités motrices
recrutées
TEMPS
Mécanismes de la force: recrutement des UM:
Le schéma de Fukunaga semble rendre compte de la temporalité entre
phénomènes nerveux et hypertrophie:
Etape 1: le débutant ne recrute que peu de fibres (points vides)
Etape 2: au bout de quelques semaines, le nombre d’unités motrices
recrutées augmente, sans hypertrophie;
Etape 3: dans la suite de l’entraînement, c’est surtout l’hypertrophie
qui serait la cause principale du gain de force.
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Mécanismes de la force
•Il apparaît qu’au début d’un cycle d’entraînement, l’augmentation de la force
est liée à mécanisme nerveux et non à un phénomène structural. (Hakkinen et
Komi, 1983).
•Dans un deuxième temps, on observe une adaptation structurale (se
traduisant principalement par une hypertrophie).
Place des phénomènes de recrutement dans l ’augmentation de la force
(d ’après Fukunaga 1976)
La force : les facteurs structuraux
Ils touchent à la composition même du muscle:
Sarcoplasme,
Fibres et myofibrilles,
Enveloppes musculaires : tissu conjonctif,
Vascularisation.
Ici, l’augmentation de la force est obtenue par hypertrophie du
muscle.
La force musculaire dépend en partie de la section du muscle.
Normalement une augmentation du volume musculaire entraîne
une augmentation de la force absolue.
Les causes de l’hypertrophie
4 structures concernées par l’hypertrophie .
Une augmentation de la taille et du nombre de myofibrilles par
fissuration et multiplication des sarcomères..
Une augmentation de la vascularisation
Une augmentation de la taille et du nombre de fibres
musculaires ( argument ne semble validé chez l’humain).
Une augmentation des fascias (enveloppes musculaires): tissu
conjonctif.
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Hypertrophie: myofibrilles
Augmentation des protéines contractiles,
synthèses de nouvelles protéines (actines,
myosines et autres) – Charges importantes
(75% et +)
Augmentation du diamètre
(taille) des myofibrilles et
modification du sarcomère.
Augmentation du
nombre des
myofibrilles par
fissuration
longitudinale.
L’augmentation de la taille des myofibrilles est le
résultat de l’addition de filaments d ’actine et de
myosine à la périphérie des myofibrilles
(MacDougal, 1986)
Les myofibrilles : la taille
Myofibrilles
L’augmentation de la taille des myofibrilles résulte de l’addition des
filaments d’actine et de myosine des myofibrilles.
L ’hypertrophie consécutive à un travail avec charges lourdes affecte
les 2 types de fibres. Toutefois elle est plus marquée pour les fibres
de type 2 (Thorstenson, 1976, MacDougall et coll., 1980).
Les myofibrilles: le nombre
La fissuration longitudinale qui serait la conséquence d’un déséquilibre des bandes I et
A permettrait d’expliquer l’hypertrophie.
Il semble que c’est la cause principale. Goldspink (1985)
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Les myofibrilles: le nombre
Avec les données actuelles, on ne peut pas être affirmatif sur le
phénomène d’hyperplasie chez l’homme.
Modification des sarcomères
La multiplication du nombre de sarcomères semble être une des
adaptations structurales. L’augmentation peut se faire de 2 manières:
En parallèle
En série
Hypertrophie
Amplitude
la tension
vitesse de contraction
vitesse de déplacement
Chez l’animal, un muscle immobilisé en position d’allongement
permet une augmentation de 20 à 30% du nombre de sarcomères
aux extrémités des myofibrilles.
Hypertrophie: fibres
Tailles des 3 types de
fibres: 1 – 2 a et 2b.
Augmentation de la taille des fibres 1 et 2.
Allongement des fibres par augmentation
du nombre de sarcomères en série.
Augmentation du nombre
de fibres: hyperplasie non
prouvée chez l’homme.
Plus marquée pour les fibres de type2.
Entraînement
accroissement de taille
et force des fibres IIb et Iia: par synthèse
des filaments d’actine et de myosine.
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Hypertrophie: tissu conjonctif
Renforcement du tissu conjonctif (muscles et tendons) avec
toute charge d’entraînement.
Collagène
ollagène + tissus non
non--contractiles = 13
13%
%
du volume musculaire.
musculaire 6% = collagène et
7% = autres tissus: Mac Dougall (1984)
Proportion
roportion constante tant chez les culturistes que chez les
sédentaires.
sédentaires
L’hypertrophie musculaire s’accompagne d ’une
augmentation du tissu conjonctif.
Le tissu conjonctif
Le collagène et les autres tissus non- contractiles représentent 13% du
volume total du muscle . Mac Dougall (1984).
* 6% de collagène
* 7% aux autres tissus.
Les études montrent que ce pourcentage reste constant tant chez le
sédentaire que le culturiste .
Conclusion:
l’hypertrophie musculaire s’accompagne d ’une augmentation du tissu
conjonctif.
Hypertrophie: vascularisation
Augmentation de l’afflux sanguin dans les
muscles avec l’entraînement
Charges lourdes → une diminution
du nombre de capillaires par fibre
(Tesch 1988).
Charges moins lourdes (65 à
70%) en séries + longues et
volume important → élévation
du nombre de capillaires par
fibre.
Différence de capillaire par fibre 2 fois plus
importante chez les culturistes que chez les
sédentaires.
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La vascularisation
La vascularisation semble augmentée avec des charges moins
lourdes sur des séries longues. Tech (1988).
Le nombre de capillaires reste plus élevé chez les culturistes
comparés aux sédentaires. Shrantz (1982).
Les charges lourdes avec peu de répétitions pourraient provoquer une
diminution du nombre de capillaires.
Autres éléments
Hypertrophie
Action
hormonale
Substrats
et modifications
Hypertrophie et substrats énergétiques
Substrats et activité enzymatique:
Augmentation
des réserves
de glycogène
musculaire et
de l’activité
enzymatique
l’entraînement
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ATP - PCA
PCr – PCA
ADP - PCA
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Action hormonale.
Effet anabolisant: l’anabolisme
musculaire est facilité par l’action de
plusieurs hormones.
Hormone de
croissance
(GH)
La testostérone
Les catécholamines
Adrénaline et Nordrénaline
Action hormonale
Comment manipuler le système endocrinien par la musculation ?
Testostérone :
Grands groupes musculaires
Charge lourde (+ de 85% )
Volume de travail de modéré à
élevé
Hormone de croissance :
Solliciter le métabolisme
anaérobie lactique
Travail ≈ 10RM – volume
important Plusieurs exercices
Recruter un maximum de fibres = remodelage le + important.
NB: seules les fibres sollicitées par l’entraînement seront remodelées.
Autres facteurs structuraux: les hormones
Anabolisme musculaire
favorisé par l’action de:
Hormone de croissance
Catécholamines
(Adrénaline et
Noradrénaline)
Testostérone
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Autres facteurs structuraux :les hormones
L’augmentation de la masse musculaire (volume) s’accompagne
systématiquement d’une augmentation de la force absolue
Hormones et Substances apparentées
• Erythropoïétine (EPO)
• Hormone de croissance (hGH), Facteur de croissance (IGF-1)
• Gonadotrophines (LH, HCG - gonadotrophine chorionique (augmente la
sécrétion de testostérone chez l’homme )
• Insuline
• Corticotrophines
L’EPO
Généralités:
-Hormone fabriquée par les reins régulant le taux d’hémoglobine
-Utilisée pour l’anémie et l’insuffisance rénale
-Utilisée de 1980 à aujourd’hui
-Stimule la moelle osseuse pour produire des globules rouges
-Augmente le taux d’hématocrite
-Améliore le transport d’ O2
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Effets recherchés:
- Augmenter la concentration de GR (+ 10% après 3 S)
- Augmenter la VO2max
- Augmenter l’endurance aérobie
- Accélération de l’adaptation à l’altitude
Sports concernés:
- Alpinisme
- Athlétisme (demi-fond, fond)
- Cyclisme
- Football
- Ski de fond
Effets de 4 semaines d’injections d’EPO et de Placebo sur
l’hématocrite et la consommation d’ O2 (d’après Connes et al. 2004; JAP)
EPO (n=9)
Placebo (n=7)
T0
T25
T0
T25
Hct, %
44,4 (0,8)
48,1 (1,0)
44,0 (1,1)
43,6 (0,8)
Hb, g.dl-1
14,6 (0,3)
16,0 (0,3)
14,5 (0,3)
14,5 (0,3)
Ret, %
1,22 (0,1)
2,01 (0,1)
1,34 (0,1)
1,23 (0,1)
VO2max (ml.min-1.kg-1)
63,9 (1,5)
68,4 (1,9)
64,8 (2,0)
64,6 (2,0)
Pmax
402 (12)
431 (15)
404 (16)
416 (13)
Hct: hématocrite (volume occupé par GB dans un volume de sang); Hb: hémoglobine, Ret:
réticulocyte, VO2max: consommation maximale d’oxygène, Pmax: puissance maximale
• Effets secondaires
Epaississement du sang
Coagulation plus rapide
Attaque Cardiaque
Thrombose
Augmentation de la P Artérielle
- Leucémie
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Force généralités
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L’Hormone de Croissance (GH)
Généralités:
-Hormone fabriquée par l’hypophyse (glande pituitaire)
-Utilisée dans les cas de nanisme, de retard de croissance
-Utilisée de 1980 à aujourd’hui
- Synthétisé par de nombreux labos (12$ pour 6 mois)
-Stimule la synthèse de protéine
-Stimule la croissance des os longs
-Stimule la lipolyse
Validé chez le modèle
animal
-Augmente la concentration en glucose dans le sang
-Favorise la cicatrisation des accidents musculaires
Effets recherchés:
- Augmenter la taille (adolescents)
- Augmenter la masse musculaire
- Diminuer la masse grasse
- Épargner les réserves de glycogènes
Sports concernés:
- Athlétisme (lancer, sprint)
- Culturisme
- Cyclisme
- Football Américain
- Ski de fond
- Sports de grande taille (BB, VB…)
Effets de 12 semaines d’entraînement en force chez 9 sujets
sédentaires avec hGH et 7 sujets avec placebo (d’après Yarasheski et al. 1992)
hGH a tendance à augmenter la masse maigre sans
entraîner d’hypertrophie plus importante… masse
maigre des tissus autres que le muscle?
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Force généralités
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hGH ne potentialise pas l’effet d’un entraînement en
résistance sur la force. Doses pas assez importantes??
Effets secondaires
Cardiomyopathie
Myopathie
Neuropathie
Diabète
Polypes du colon (cancer du colon)
Hypertension
Les stéroïdes anabolisants
Généralités:
-2 types: exogène et endogène (secrété par l’organisme, difficile à
utiliser car se dégrade vite). Utilisés entre 1950 et 1980
-Stimulent la synthèse protéinique et inhibent leur dégradation
-Accélèrent la croissance des tissus
-Augmentent le masse musculaire
-Exemples: testostérone (End), DHEA (End), Nandrolone (Ex)
Effets recherchés:
- Confiance en soi, agressivité
- masse musculaire
- Charge de travail (plus de volume et plus intense)
- Reculer le seuil de fatigue
- Endurance ?
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Force généralités
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Grpe Anabolisant
Grpe Placebo
16
% change
12
8
4
0
Poids M maigre Cir bras
Cir
Cir mollet Force
Force
cuisse
Jbe
Bras
-4 de 6 semaines d’entraînement sur les dimensions, la composition corporelle et sur la
Effets
force musculaire avec prise de stéroïdes anabolisant chez des haltérophiles (Hervey et al.
1981, Clinical Science)
taille
(cm)
poids (kg)
avant
après
période
(ans)
Ben Johnson
180
64
78
4
Linford
Christie
189
77
94
12
Tom
Petranoff
188
85
95
1
Cependant l’utilisation des anabolisants est courante également dans les sports d’endurance
Effets secondaires
Destruction C hépatiques → Cancer Foie
Diabète / Maladie
↑ tension artérielle
Cardiovasculaire
↑ LDH
Manifestation
→ désir sexuel
→ vertige
→ maux de tête
→ agressivité
Femmes → Masculinisation →
Acnés
→ Calvitie
→ Troubles menstruels
→ Pilosité
Hommes → Féminisation → Atrophie testiculaire
→ Stérilité
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Force généralités
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La force : les facteurs structuraux
L’hypertrophie musculaire : les causes
L’hypertrophie serait liée au phénomène de régénération des dommages
causés par les charges d’entraînement.
Les charges importantes semblent provoquer des micro lésions.
La réparations de ces micro-lésions lors de la récupération permettrait de
multiplier les myofibrilles et/ou les renforcer
Le processus semble suivre les étapes suivantes:
microlésion
réparation
régénération
augmentation de la taille de myofibrilles.
Les facteurs nerveux
Les facteurs nerveux, peuvent s’identifier à travers 4 paramètres
différents
la typologie des fibres
le recrutement des fibres
la synchronisation des unités motrices (UM)
ou coordination intramusculaire
la coordination intermusculaire
Développement de la force: les mécanismes
Mécanismes nerveux: Zatsiorsky 1966
Synchronisation
des UM
Recrutement
Force
Typologie
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Coordination
intermusculaire
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Force généralités
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La force : adaptations nerveuses.
Constat 1: un gain de force peut s’observer en l’absence
d’hypertrophie et s’explique par des facteurs nerveux.
Constat 2 : d’une manière générale, les unités motrices sont
asynchrones (elles ne sont pas toutes actives en même temps) donc
augmentation ou baisse du gain de force.
Facteurs nerveux: typologie des fibres
Rappel sur les fibres.
Ils existe 2 types de fibre dans le muscle :
les fibres lentes de type I
les fibres rapides de type II
Les fibres de type I:
sont lentes dites aérobies donc très vascularisées
elles caractérisent les efforts longs
Elles ont un seuil de stimulation plus faibles (une faible stimus pour être
activées.
Facteurs nerveux: typologie des fibres
Fibres de type II, sont divisées en fibre II a et fibres II b.
Les fibres II b
rapides, peu vascularisées
utilisées pour des exercices à intensité maximale comme la
vitesse,
nécessitent une forte stimulation pour être activées.
Les fibres II a
sont intermédiaires entre les I et les II b.
Elles ont les propriétés des fibres 1 et 2.
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Force généralités
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Facteurs nerveux: typologie des fibres
Type I – Rouge
Utilisation du métabolisme oxydatif
Fibres activées par motoneurones modérés,
Vitesse de conduction lente
Seuil d’activation bas donc souvent mobilisées pour contractions de
faible niveau
Très résistantes à la fatigue donc exercices prolongés
Facteurs nerveux: typologie des fibres
Fibres II (fibres blanches)
Fibres II a - Caractéristiques fonctionnelles :
Utilisation du métabolisme oxydatif et glycolytique
Résistance à la fatigue plus faible que type I
Force de contraction plus élevée que type I
Fibres IIb - Caractéristiques fonctionnelles :
Utilisation du métabolisme glycolytique
Résistance à la fatigue très faible
Force de contraction très élevée
Facteurs nerveux: typologie des fibres
En moyenne, les muscles contiennent :
50 % de fibres de type I
25 % de fibres IIa
25 % de fibres Iib
Le % de fibres varie considérablement en fonction des muscles
Exemple : muscle vaste externe de l’homme
53 % de fibres I
33 % de fibres IIa
14 % de fibres IIb
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Force généralités
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Typologie et modification des fibres
1
2C
2A
2B
Facteurs nerveux: notion d’unités motrices
Le muscle est constitué de plusieurs UM.
Une UM est constituée d’une fibre nerveuse (axone) et de l’ensemble
des fibres musculaires.
…De quelques fibres à plusieurs milliers pour les gros muscles
Lors d’une contraction toutes les UM ne sont pas recrutées.
Avec l’entraînement on va augmenter le nombre d’UM recruté lors
d’une contraction.
Elle joue fortement sur la force-vitesse mais également sur la force max.
Place des phénomènes de recrutement dans l ’augmentation de la force
(d ’après Fukunaga 1976)
La notion d’UM.
Les facteurs nerveux : le type de motoneurone
Adapté de Brooks (1996)
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Force généralités
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Facteurs nerveux: les UM.
Facteurs nerveux: les unités motrices
C’est le motoneurone qui détermine le type de fibre de l’UM. Ces
motoneurones ont des propriétés différentes notamment à cause de
leur taille.
Plus le diamètre est important, plus la vitesse de conduction de
l'influx est rapide.
Plus sa sensibilité à l'influx nerveux est faible, il faudra une intensité
de décharge plus élevée pour réussir à l'exciter car sa gaine de
myéline (un isolant constitué de graisses) - est plus épaisse.
Facteurs nerveux: les unité motrices
Les motoneurones de gros diamètres innervent
également plus de fibre.
Lorsqu’ils sont stimulés, ils provoquent la mise en jeux de
plus de fibres musculaires.
Conséquences:
une contraction plus forte.
déterminant surtout pour la force-vitesse
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Recrutement selon la force
Loi 1: loi de Henneman
Au cours d’une activité, les motoneurones des fibres lentes sont
recrutés avant ceux des fibres rapides et ce quel que soit le type de
mouvement.
Pour la force, les fibres lentes sont recrutés avant les fibres rapides:
une charge légère entraîne un recrutement des fibres lentes
une charge moyenne entraîne un recrutement des fibres lentes et II A
une charge lourde entraîne un recrutement des fibres lentes II A et II B
Remarque : cette loi n’est plus valable pour les mouvement de type
pliométrique
Recrutement selon la force
Augmenter le % de fibres
rapides permettrait
d’augmenter FMAX
Est-ce que le
développement de la force
favorise la conversion de
fibres lentes en fibres
rapides ?
Recrutement selon la force
Exercices de faible intensité (marche) :
force musculaire essentiellement générée par fibres lentes
Si la tension musculaire augmente : fibres IIa et fibres I
Exercices d’intensité max :
fibres IIb recrutées.
les fibres Iib sont mises en jeu pour tension max uniquement (musculation : 70 à
80 % de charge max).
Lors d’efforts max, le système nerveux ne recrute pas 100 % des fibres
disponibles.
Le nombre de fibres recrutés augmente en fonction de la tension
musculaire.
Attention aux lésions tendineuses…
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Facteurs nerveux: recrutement des fibres
Wilmore et Costill, 1998.
Recrutement selon la force.
Le type de fibre caractérise le niveau de force.
Les fibres de type 1 sont plus endurantes.
Les fibre de type 2 sont capables de générer de la force plus
rapidement.
Le nombre de fibre de type 1 ou 2 a une influence sur la force vitesse
ou la force endurance.
Incidence sur la force max:
A diamètre identique les fibres de type 1 ou 2 développent la
même force.
La force maximale pourra être atteinte plus rapidement si on
possède beaucoup de fibre de type 2.
Force développée
Fibres rapides IIb
Fibres interm IIa
Fibres de type 1 dites lentes
Charge
légère
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Charge
moyenne
Charge
lourde
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Facteurs nerveux: recrutement des fibres
Les fibres lentes sont
recrutées avant les fibres
rapides quelque soit le type
de mouvement.
La loi d’Henneman
Pas intéressant dans le cas
de mouvements rapides ou
explosifs.
Le recrutement selon la force: spatial
Le muscle est constitué de plusieurs UM. Lors d’une contraction
toutes les UM ne sont pas recrutées.
L’UM sont recrutés différemment en fonction de la force.
Ce sont d’abord les UM de type lente qui sont recruté avant les UM rapides.
(Principe d’Henneman)
UM de petite taille sont recrutés en premier elles ont une vitesse de conduction
faible.
Avec l’entraînement on va augmenter le nombre d’UM recruté lors
d’une contraction.
Elle joue fortement sur la force-vitesse mais également sur la force
max.
Recrutement et sommation
La sommation spatiale
Unités motrices non
recrutées
Unités motrices
recrutées
TEMPS
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Recrutement selon la vitesse
Les facteurs nerveux : la sommation temporelle
Adapté de Marieb (1993)
Recrutement selon la vitesse
Lorsque l’on applique une secousse ou un stimulus sur une fibre
musculaire, on s’aperçoit que la fibre développe une tension.
Si on applique a nouveau une secousse, avant un retour à la tension
de base, on s’aperçoit que la tension développée est supérieure à
celle de la secousse simple.
Quand les secousses sont très rapprochées on obtient un tétanos
complet avec une tension supérieure à la simple stimulation.
Recrutement selon la vitesse
Ainsi la fréquence de décharge du motoneurone fait varier la tension
développée par l’UM.
Cela a une incidence surtout pour la force maximale et la force
vitesse
Souvent, lors du recrutement selon la vitesse (impulsif ou balistique),
seules les UM rapides (IIb et IIa) sont sollicités – Loi d’Henneman pas
respectée.
Loi de Henneman respectée, si charges importantes.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Conséquences pratiques
Les charges lourdes sont idéales pour augmenter la force
maximale,
Les charges légères utilisées rapidement sont favorables pour la
montée rapide en force.
Une combinaison des 2 présente un intérêt dans l’entraînement.
L’entraînement augmente donc la possibilité de développer des
fréquences élevées. Les unités motrices à haut seuil de
recrutement qui n ’étaient pas concernées vont être sollicitées.
L’entraînement isométrique permet un maintien de décharge
élevée pour une période plus longue.
Synchronisation - coordination intramusculaire
La synchronisation c’est la capacité à coordonner de tous les
éléments à l’intérieur du muscle. Elle serait à l’origine:
d’une montée en force rapide dans le muscle.
d’un pic de force plus important
C’est l’action synchrone des différentes fibres.
Si la coordination intramusculaire est optimisée :
Le nombre de fibres musculaires innervées simultanément est important.
La fréquence de décharge des différentes fibres est simultanée.
Les fibres ayant une vitesse de contraction différente (fibres lentes et fibres rapides)
atteignent au même moment la force maximale de leurs actions.
Conséquences pratiques
Pour améliorer la synchronisation:
travailler avec des charges lourdes;
travail mixte de type lourd – léger;
travail mixte de type: stato-dynamique;
la pliométrie.
Les méthodes les plus efficaces semblent être:
les efforts maximaux (Zatsiorski)
les combinaisons lourd-léger.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Coordination intermusculaire
Il s’agit de coordonner l’ensemble des muscles concernés par le
mouvement mais également d’arriver à un relâchement des
antagonistes.
C’est aussi la capacité à contracter uniquement le muscle concerné
par le mouvement et de relâcher ceux qui ne le sont pas:
Muscles agonistes: synergiques – qui sont acteurs du mouvement
Muscles antagonistes: qui s’opposent au mouvement
Un travail spécifique ou un travail de force à grande vitesse optimise
la coordination intermusculaire.
Facteurs nerveux :
la coordination intermusculaire
Un autre facteurs nerveux est la coordination intermusculaire ou
synergie musculaire.
Pour une expression maximale de la force, il faut que les différents
muscles sollicité se contracte ou se relâche ensemble.
On distingue 4 groupes musculaires dans un mouvements:
les agonistes,
antagoniste,
les fixateurs (fixent les parties du corps ou articulation qui ne sont
pas impliqué dans le mouvement)
les neutralisateurs qui empêchent les mouvements parasites.
La coordination intermusculaire
La coordination
intermusculaire met en
relation la force avec le geste
spécifique de l ’activité
sportive.
La force fait donc appel à un
apprentissage du
mouvement.
Résumé sur la coordination intermusculaire.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Coordination intermusculaire
Coordination unilatérale et bi
bi--latérale
Il faut dans certaines disciplines veiller à alterner dans le travail de force des exercices
symétriques avec des exercices unilatéraux, pour parvenir à des sollicitations
supérieures.
La co
co--contraction de agosnistes et des antagonistes
antagonistes..
La contraction des muscles agonistes peut s’accompagner d ’une contraction
simultanée des muscles antagonistes (mécanisme protecteur), surtout au cours de
mouvement rapides et violents (Freud et coll
coll,, 1978
1978)) chez des athlètes qui ne sont pas
entraînés à la tâche donné (Smith, 1981
1981)).
L ’entraînement est susceptible de réduire le rôle de ce mécanisme.
mécanisme.
Coordination intermusculaire
EMG ET MOUVEMENT DIFFÉRENTS
L ’EMG détermine précisément les muscles
concernés par les mouvements principaux
de musculation.
Il faut sélectionner des exercices qui sont
proches des conditions rencontrées dans
les activités sportives.
Étude électromyographique du mouvement de squat ( Kuntz et
coll, 1988)
Coordination intermusculaire
EMG et Mouvement sensible
Kuntze et coll
coll,, (1986) ont voulu comparer le
mouvement de squat dans 2 conditions
différentes.
1) Charge lourde (80%) déplacée rapidement.
2) Charge légère 60% déplacée lentement.
On constate l ’efficacité de sollicitation
supérieure avec la charge lourde déplacée
rapidement.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Facteurs nerveux: étirement
Un muscle étiré produit une force supérieure - 2 éléments mécaniques
semblent expliquer phénomène:
l'intervention du réflexe myotatique.
c’est une contraction réflexe d’un muscle suite à son propre étirement grâce la
présence des organes tendineux de Golgi.
le rôle joué par l'élasticité musculaire.
Il concerne l’ensemble des facias du système tendon-muscle (la composante
élastique du muscle) –
Le tisus conjonctif
Les structures tendineuses (collagène).
La part relative de l ’élasticité est évaluée à 70% et celle relative au réflexe myotatique
à 30%
L’étirement optimise les facteurs nerveux et structuraux en jouant sur les composantes
élastiques du muscle.
Facteurs nerveux: étirement
Les facteurs de l’étirement :
Principes à connaître :
un muscle réagit d’autant mieux qu’il a été préalablement étiré.
l’étirement optimise les facteurs nerveux et structuraux en jouant sur les
composantes élastiques du muscle.
Etirement et pliométrie
Force supérieur
Zatsiorski 1966
Diminue les inhibitions sur le R.M.
Schmidtbleicher 1988
Élève le seuil des récepteurs de Golgi
Bosco 1985
Augmente la sensibilité des FNM
Diminue le temps de couplage
Augmente la raideur musculaire
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Pousson 1988
Bosco 1985
Pousson 1988
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Classification des méthodes
Le développement la force musculaire repose sur le développement d’une tension
musculaire maximale (Zatsiorsky - 1966)
Tension maximale:
Charge maximale: efforts maximaux
méthode des efforts maximaux
Charge non maximale :
Jusqu’à l’épuisement : effort répétés:
méthode des efforts répétés
À vitesse maximale: efforts dynamiques
méthode des efforts dynamiques.
Tension sous-max : Charge non maximale : efforts sous-max.
La notion de RM
La force maximale
Force la plus élevée que le système neuromusculaire
est en mesure de produire lors d’une contraction
musculaire volontaire.
En pratique il s’agit de la charge qu’un individu n’est
capable de mobiliser qu’une seule fois (1RM)
Détermination du RM/Estimation de la charge.
En fonction du pratiquant
Débutant
Confirmé
Culturiste
Objectifs
Méthode indirecte:
Entre 8 et 15 Rm
Entre 60 et 85%
Formule
Charge maximale = charge soulevée / [ 1.0278 – (0.00278 x nombre de
reps)]
Tableaux de Brziky, Pouliquain, Berger…
Méthode directe : en salle
Méthode traditionnelle
Nouveau outils: Myotest…
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Conséquences pratique: déterminer 1RM
Conséquences pratique: déterminer 1RM
Méthode directe et méthode indirecte
Maximum théorique à partir d’une charge sous max
Tables/formules
NB: relation linéaire lorsque <10 à 12RM.
Table de Berger
Fmax= charge (Kg)/[1,0278-(0,0278*Nbr de rep)]
Knutzen et Coll 1999.
Fmax= charge (Kg)/[1,013-(0,0267123*Nbr de rep)]
Lander 1985
Conséquences pratique: déterminer 1RM
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
RM vs EFFETS D’ENTRAÎNEMENT
1 à 5 RM
Gains en force maximale par activation des U.M.. Peu
d ’hypertrophie musculaire.
6 à 8 RM
Compromis optimal entre l ’activation des U.M. et des gains
en hypertrophie musculaire.
9 à 12 RM
Zone d ’intensité privilégiée pour augmenter la force
maximale par des gains en hypertrophie musculaire.
13 RM et +
Gains en force endurance
l ’hypertrophie musculaire.
avec
peu
d
’effet
sur
Développement de la force
Le développement la force musculaire repose sur le développement d’une tension
musculaire maximale (Zatsiorsky - 1966)
Tension maximale:
Charge maximale: efforts maximaux
méthode des efforts maximaux
Charge non maximale :
Jusqu’à l’épuisement : effort répétés:
méthode des efforts répétés
À vitesse maximale: efforts dynamiques
méthode des efforts dynamiques.
Tension sous-max : Charge non maximale : efforts sous-max.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
Les cirtcuits training
Caractéristiques générales :
Travail sous-max
Charge : 30 à 60% 1RM
Répétitions : 15 à 20
Nbre d’ateliers : 8 à 10
Nbre de tours : 1 à 4
Durée totale : 15 à 30’
Limites :
Ne permet pas de développer la force
Impact essentiellement métabolique
Intéressant en début de saison notamment pour reprendre des repères
techniques avec charges légères ou dans le cadre d’un programme de PPG
L ’ENTRAÎNEMENT EN CIRCUIT
On exécute 2 à 3 circuits de 8 à 10 stations sur appareils de musculation ou autre.
nombre de reps/exercice :15
15 à 20 répétitions charge: 30 à 60% du maximum
Repos entre ateliers : aucun
Repos entre circuit: 1 à 2 min.
LE CTA
Description:
Effectuer à chaque atelier une série de 10 à 20 répétitions puis changer d’atelier. Un tour
de circuit correspond, à un enchaînement des « x » exercices le composant.
Le but
Découverte: il s’agit de passer d’un appareil à un autre. Les personnes effectuent 1 série
de 10 à 20 répétitions sans récupération. Ou un ratio temps d’effort/récupération
La récupération se fait à la fin d’un tour complet.
Les charges
Très légères (30% en général) avec pour objectif, la maîtrise des appareils.
Principes à respecter :
a) Les exercices ne sollicitent pas le même groupe musculaire ; nécessité de connaître les
groupes musculaires
b) Alterner haut et bas du corps ; agoniste et antagonistes
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
LE CTA
Les avantages :
présentation et découverte des exercices,
apprentissage technique sans fatigue centrale
travail collectif
Intégration des consignes de sécurité
amélioration de la coordination intra et inter musculaire.
Les inconvénients :
disposition du matériel
pas d’amélioration de la force
LE CTG
Description
Effectuer successivement à chaque atelier plusieurs séries de 10 à
20 répétitions ou plusieurs ratios efforts/récupération puis changer
d’atelier.
Un tour de circuit correspond a un enchaînement des « X »
exercices le composant
Ici la récupération se fait entre les séries, il n’y a pas de
récupération entre les appareils
Principes :
a) Les exercices choisis ne sollicitent pas deux fois de suite les
mêmes groupes musculaires
b)- Haut et bas de corps, agoniste/ antagoniste
On effectue une seule rotation!
LE CTG
Avantages :
consolidation de la technique
correction posturale et placement: réaliser le bon geste
sur l’ensemble des séries,
respect de la charge et des temps de récupération
Inconvénients :
peu de développement de la force, musculation (charges
légères)
problème d’organisation avec un groupe de différents
niveaux.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
LE CTM
Description
C’est l’association du CTA et du CTG dans une même séance.
On peut obtenir les modalités suivantes :
soit l’échauffement en CTA et le corps de la séance en CTG
soit alterner CTA et CTG en passant d’un appareil à un autre.
C’est un travail d’adaptation aux charges lourdes
Objectif: préparer les séances de détermination du RM (méthode
indirecte).
Les séance – éléments importants
Choix des exercices:
Mono-articulaire, bi-articulaire, Isolation, global, force, type de contraction,
type d’équipement
NB: les UM non sollicitées ne contribuent pas à la production de force…
Intensité:
Type de résistance, puissance, la force, niveau de sollicitation vitesse
d’exécution
Nombre de séries: 1 set vs multiple sets????
Volume total, travail total
L’ordre des exercices:
Les séquences, grand groupe, petit groupe, complexe ou simple
Les périodes de repos:
Pour développer la force, les réponses métabolique (lactate), réponse
hormonal, le niveau de puissance dév.
La fonction musculaire.
Tout mouvements coordonnés nécessitent l’application d’une force
musculaire.
Les AGONISTE : ou muscles moteur initiaux –
Premier responsable du mouvement – permettent de déplacer les pièces
osseuses pour le mouvement.
Les ANTAGONISTE : muscles qui s’opposent aux agoniste –
Ils jouent un rôle de protection vis-à-vis des muscle agoniste.
Les SYNERGIQUES : muscles qui assistent les agonistes.
Ils facilitent l’action et sont parfois impliqués pour régler précisément le
mouvement.
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Force généralités
Jeannot AKAKPO
La fonction musculaire.
Quatre fonctions importantes :
1. Produisent le mouvement :
Contractions musculaires = déplacement des pièces osseuses = mouvement
Mais aussi : Muscle cardiaque = circulation sanguine
Muscles lisses = parois des vaisseaux sanguin
2. Maintient la posture :
Rôle des muscles squelettique qui déterminent notre posture
Contractions inconscientes mais action constante
Maintient le corps dans une tension adéquate tonus musculaire)
3. Stabilisent les articulation :
Stabilisent les articulations du squelette lors des mouvements
4. Dégagent de la chaleur :
Perte d’énergie sous forme de chaleur durant la contraction
Maintient l’organisme à une température adéquate
Facteurs nerveux: aspects pratiques
l’intensité du travail
Pour mobiliser les fibres de type II B et donc les développer (celle
du sprinter ou de tout exercice de force explosive)
les charges devront être importantes:
A intensité supérieure à 60 % de 1 RM (répétition max) pour un débutant
A intensité supérieure à 80 % de 1 RM pour un confirmé.
Pour recruter et développer les fibres musculaires,
l’entraînement doit s’inscrire sur du long terme avec une augmentation progressive de
l’intensité des charges ainsi que le volume de travail
Il est possible de différencier alors le niveau des pratiquants :
Plus le niveau de performance est élevé, moins le bénéfice de l’entraînement
est important pour la même charge de travail.
à un niveau débutant n’importe quel travail permettra de réaliser des progrès
à un niveau expert seul un travail construit et important permettra des
progrès.
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