Le muscle : générateur de force responsable de nos
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29/08/2008 Centre d’Expertise de la Performance Gilles Cometti Le muscle : générateur de force responsable de nos mouvements Nicolas BABAULT Nicolas BABAULT nicolas.babault@u‐bourgogne.fr http://www.u‐bourgogne.fr/EXPERTISE‐PERFORMANCE/ 1 29/08/2008 Le Muscle Le muscle : mécanismes de la contraction 2 29/08/2008 Le muscle : mécanismes de la contraction Faisceaux de fibres Fibres : • Lentes • Rapides Myofibrilles Myofilaments : • Actine • Myosine Sarcomère = unité fonctionnelle du muscle Le muscle : mécanismes de la contraction Théorie des filaments glissants de Huxley AF (1957) 3 29/08/2008 Le muscle : autres structures De nombreuses protéines responsables de la production de force Le muscle : autres structures Titine De nombreuses protéines responsables de la production de force 4 29/08/2008 Le muscle : autres structures Ne pas oublier le tendon !!! Le muscle : modélisation Rend compte des propriétés mécaniques du muscle Création de la force Propriétés élastiques Modèle à trois composantes (Hill AV, 1951) CC : Composante contractile CEP : Composante élastique parallèle CES : Composante élastique série 5 29/08/2008 Le muscle : modes d’action 1. Concentrique 1. Concentrique 6 29/08/2008 Le muscle : modes d’action 1. Concentrique 1. Concentrique 2. Excentrique Le muscle : modes d’action muscle tendon muscle tendon muscle tendon 7 29/08/2008 8 29/08/2008 Le muscle : modes d’action 1. Concentrique 1. Concentrique 2. Excentrique 3. Isométrie Le muscle : modes d’action muscle muscle tendon tendon 9 29/08/2008 Le muscle : modes d’action 1. Concentrique 1. Concentrique 2. Excentrique 3. Isométrie (4. Pliométrie) 10 29/08/2008 11 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : la force 2 modèles Muscle humain in‐situ Muscle isolé Muscle isolé Mesure directe de la force Mesure directe de la force Moment articulaire Longueur musculaire Angle articulaire Vitesse Vitesse angulaire Propriétés mécaniques du muscle : la force F= M x F= M ⋅ CB ² + AC ² + 2 ⋅ CB ⋅ AC ⋅ cos θ CB ⋅ AC ⋅ sin θ v =ω⋅x V= ω ⋅ CB ⋅ AC ⋅ sin θ CB ² + AC ² + 2 ⋅ CB ⋅ AC ⋅ cos θ CB = 0.18 ⋅ d AC = 1.17 ⋅ d 12 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : la force Propriétés mécaniques du muscle : la force 13 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : la force Propriétés mécaniques du muscle : la force F A. B. C. t Sarcomères en parallèle = augmentation de la force maximale et de la raideur du muscle Sarcomères en série = augmentation de la vitesse maximale de raccourcissement du muscle, vitesse de montée en force 14 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : la force Sprint et architecture musculaire S10 FASL θ S11 8.07 cm 6.55 cm 13.83° 15.13° F = 1000 N Ft 971 N 965 N -10% t = 250 ms V 3.31 cm/s 2.72 cm/s Propriétés mécaniques du muscle : la force 15 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : relation force‐longueur force (tension) longueur aucune stimulation stimulation • Isométrie 50 25 0 Capteur de force moteur Force totale (active + passive) Force passive (CEP) Force active (CC) longueur Propriétés mécaniques du muscle : relation force‐longueur • Isométrie CC : tension directement proportionnelle au nombre de ponts actine‐ myosine formés (longueur des sarcomères) 16 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : relation force‐vitesse • Concentrique – Excentrique Muscle isolé : relation force‐vitesse (CC) Muscle isolé : relation force vitesse (CC) Équation de la courbe : Équation de Hill ( P + a).(V + b) = ( P0 + a ).b Propriétés mécaniques du muscle : relation force‐vitesse • Concentrique – Excentrique Muscle isolé : relation force‐vitesse (CC) Muscle isolé : relation force vitesse (CC) Muscle humain in‐situ : relation moment‐vitesse angulaire 17 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques Rendement : Marche – mouvement concentrique Course Sautillement 25% 40 à 50% 58% Récupère de l’énergie autre que chimique Énergie élastique : CES Emmagasine Restitue Cycle étirement‐détente Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques Principe de mesure : CC mise en tension muscle Perturbations à vitesses importantes tendon Mesure ∆F et/ou ∆L et/ou accélération raideurmuscle Méthode de "quick‐release" éh d d " k l " tendon Méthode de "controlled‐release" Relation Tension‐extension 18 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques L0 L0 ∆L ∆L L0 ∆L P0 P0 P0 ∆P ∆P ∆P Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques Surface sous courbe = énergie emmagasinée a. Compliance à F0 b Compliance à l'étirement b. Compliance à l étirement c. Extensibilité raide = extensibilité réduite c a b 19 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques Fibres rapides + compliantes Fibres rapides + compliantes Grande capacité pour stocker énergie élastique F ST FT L c a b Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques 20 29/08/2008 Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques ∆L Propriétés mécaniques du muscle : facteurs élastiques Muscle : ↑compliance Tendon : ↑ raideur Stocke énergie Restitue l'énergie 21 29/08/2008 Evaluation du sportif Evaluation du sportif : la force 22 29/08/2008 Evaluation du sportif : la force Objectifs : Force maximale Force explosive Déséquilibre Fatigue Evaluation du sportif : la force Moyens d’évaluation ‐ Jauges de contrainte ‐ Ergomètres isocinétiques 23 29/08/2008 Evaluation du sportif : la force Evaluation du sportif : la force Ergomètre isocinétique 24 29/08/2008 Evaluation du sportif : la puissance Evaluation du sportif : la puissance Objectifs : ‐ Puissance ‐ Déficits ‐ Déséquilibres Membre inf/sup Uni/bilatéral Mvt analytique/global Mesure : Déplacement Accélération 25 29/08/2008 Evaluation du sportif : la puissance Mesure : Déplacement Pmoy Pmax––ROM – Pmoy n repet – – Vmax – charge … T Evaluation du sportif : la puissance Mesure : Accélération 26 29/08/2008 27 29/08/2008 Evaluation du sportif : la puissance 28 29/08/2008 Evaluation du sportif : la vitesse 29 29/08/2008 Evaluation du sportif : la vitesse Evaluation du sportif : la vitesse 30 29/08/2008 31 29/08/2008 Evaluation du sportif : la détente verticale Evaluation du sportif : la détente verticale Objectifs : ‐ Force ‐ Puissance ‐ Explosivité ‐ Qualités élastiques Proche du terrain Membre inférieur Simplicité Complet Tests réalisés : ‐ Squat Jump ‐ Counter Movement Jump ‐ Drop Jump ‐ Réactivité é é ‐ Sauts multiples 32 29/08/2008 Evaluation du sportif : la détente verticale Moyens d’évaluation : Temps de suspension z max = 18 ⋅ g ⋅ t ² P= K= t (t + t ) 1 m ⋅ g² ⋅ V V T tC 4 M ⋅ π (TV + TC ) ⎛ T + TC TC ⎞ TC ²⎜ V − ⎟ 4⎠ ⎝ π Evaluation du sportif : la détente verticale Moyens d’évaluation : Force Plateforme de force - accéléromètres début dé ll décollage réception Temps vol 33 Force Vitesse Forcce Déplaceement Forcce + + ‐ Puissaance Vitesse Force 29/08/2008 34 29/08/2008 35 29/08/2008 36
