La puissance musculaire :

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1 La puissance musculaire : Puissance = Force x Vitesse P = W/t = Fd/t = F x V Avec W/t en J.s -1 Et F x V en Watt (N.m.s -1 ) La puissance c est la variation d énergie par unité de temps. Celle-ci peut être positive (accélération) ou négative (freinage). Le muscle squelettique : - Tissu vasculaire - Tissu nerveux - Tissu conjonctif : aréolaire et tendineux : Ils ont un rôle d architecture et de transmission des forces. - Tissu musculaire Les supports musculaires : - On est capable d augmenter de 15% notre nombre de fibre musculaire grâce à la musculation (Hypertrophie). Or à l origine, le nombre de fibre est fixé dès la naissance, en effet elles sont incapables de se multiplier. - Le sarcolemme est excitable, on observe donc une polarité transmembranaire (capacité à transmettre un message électrique), de plus on observe des replis sur lui-même du sarcolemme que l on appelle des invaginations qui elles permettent la continuité de l ordre de contraction musculaire. - Exercice d endurance (marathon et natation) : ils augmentent les moyens mis en œuvre pour l augmentation de la consommation d oxygène : ils permettent le développement de la puissance aérobie. (Fibre I) - Chez l homme : 1 myosine est entourée par 6 actines : plus il y a de ponts plus il y a une création de Force importante. - L activité ATPasique est plus élevée chez les fibres musculaires de type II que chez les fibres musculaires de type I. Cette activité est contenue dans la tête de la myosine, c est donc elle qui détermine le type de la fibre musculaire. - La création du pont Actine/Myosine permet la mise en route de l activité ATPasique : la création d énergie est utilisée par la myosine pour réaliser une flexion du filament vers le centre du sarcomère (de 50 à 90 ). Cette opération est répétée des centaines de fois, et au fur et à mesure les sarcomères se raccourcissent : une force mécanique est alors créée et transmise par les tissus conjonctifs. Le travail de la puissance musculaire se fait donc également par un travail de coordination intra et inter musculaire. - La vitesse de la glycolyse est supérieure à la vitesse du cycle de Krebs. La création d acide pyruvique est instable. Ce dernier est alors stabilisé en étant transformé en acide lactique. Quelque soit le type de fibre, il va y avoir une création de lactate, celui-ci est fortement énergique. L acide lactique est un produit dont l énergie n a été que partiellement extraite, ce sont les ions H+ qui posent problème car ils annulent l activité enzymatique et empêchent donc la création d énergie.

2 L architecture musculaire : Impact sur la puissance : - Les muscles fusiformes parallèles : Ils développent de la force sur une plus grande amplitude mais développent une force moins importante. Ils développent un niveau de force plus faible pour une vitesse plus importante. - Les muscles pennés : Ils développent plus de force mais sur une amplitude plus faible : les fibres sont placées en série : le muscle est donc moins déformable. Ils développent un niveau de force plus important pour une vitesse plus faible. On peut transformer la nature des fibres musculaires mais en aucun cas on ne peut modifier leur architecture. Conclusion : La puissance musculaire dépend de trois aspects : - Typologie musculaire (type et nombre de Fibres musculaires). - Niveau de coordination dans la mise en jeu des muscles pour un mouvement donné. - Architecture des muscles. Lorsque l on veut mesurer la puissance développée par un muscle, il faut déterminer la relation Force-Vitesse : - Soit on connait la vitesse et on cherche la force correspondante. - Soit on connait la charge et on mesure les variations de vitesse du mouvement. Pour pouvoir évaluer la puissance d un individu, on a besoin de plusieurs valeurs sur différents mouvements : - Prise sur Développé Couché - Prise sur un tirage - Prise sur un ½ Squat Il y a différentes méthodes pour développer la Puissance : - Efforts dynamiques autour de 50% de 1RM (stato-dynamique) - Contrastes de charge (cycle, séance, série (60-40% avec 3 et 6 répétitions, idem 70-30%)) - Pyramide descendante : de 90% à 10% : Exemple sur le quadriceps : Presse Oblique : 3 séries, gain à partir d une dizaine de jours. 90% - 5Reps (3 seul et 2 avec aide) Vitesse max pour tous les mouvements 70% - 5Reps 50% - 5Reps 30% - 5Reps 5 sauts groupés

3 Force Force Puissance 2 Force-Vitesse : Explosivité Puissance ZONE DE TRAVAIL DE LA PUISSANCE (40 à 60%) 3 1 Repousser la courbe dans le sens de la diagonale 4 Vitesse MAX Vélocité 1 Structuration (endurance de force) Volume, charge à 70% 2 Force MAX pour l impact nerveux : Coordination 3 Puissance 4 Pliométrie Vitesse

4 Méthodes de musculation. Planification et intérêt dans la pratique sportive JP Doutreloux

5 Les groupes musculaires

6 La force Force -maximale -vitesse -endurance dynamique lancer traction poussée statique soutien traction pression F de sprint F de saut F de tir F de lancer F de traction F de frappe F de poussée

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10 Les méthodes isométriques de développement de la force

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14 Les méthodes excentriques de développement de la force

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18 Bibliographie Entraînement de la force, H et M Letzelter, Vigot Les méthodes modernes de musculation, Tome I et II, G Cometti, Université de Bourgogne L entraînement de la force, HR Kunz et al., Masson

19 EVALUATION DE L APTITUDE PHYSIQUE ANAEROBIE Intérêts et Limites des tests de terrain et de laboratoire Quand on fait un exercice physique, on sollicite un métabolisme aérobie et un métabolisme anaérobie. Suivant l intensité de l exercice, on touchera plus à un métabolisme qu à un autre. C est pourquoi il est imporant pour un sportif d évaluer son aptitude physique aérobie et anérobie? Cette évaluation se fait soit en labo, soit sur le terrain. + insérer schéma «transferts d NRG chimique à mécanique» Pour resynthétiser l ATP dans l organisme, il existe 3 métabolismes : - Système ATP-Phosphocréatine - Système glycolytique - Système oxydatif > dégradation oxy des glucides > dégradation oxy des lipides Système ATP-Phosphocréatine Dans le muscle, les réserves d ATP sont faibles donc vite épuisé Dans le muscle, il existe aussi un autre substrat qui est la phosphocréatine En présence de l ADP, la PCr donne de l ATP et de la créatine Mais c est un facteur limité car les réserves sont faibles Système glycolytique Substrats utilisés : 2 glucides : - Glycogène : (=forme de stockage) dans le foi - Glucose : (=apport du milieu sanguin) Le glycogène est utilisé par une voie appelée la glycogénolyse Le glucose est utilisé par une voie appelée la glycolyse Insérer schéma Le glucose se transforme en G6P (glucose 6 Phosophate) Consommation d 1 ATP Une enzyme importante PFK (phosphofructokinase) permet de transformer la G6P en F1-6diP (fructose 1-6disphosphate) Consommation d 1 ATP Une molécule de glucose se transforme en 2 acides pyruvique Production de 4 ATP >> donc la glycolyse produit : - 2 ATP - 2 NADH + H Ac pyruvique + Insérer schéma glycolyse-glycogénolyse Récapitulatif : Il va utiliser soit du glucose soit du glycogène + 2 NAD + Il va produire 2 acides pyruvique + 2NADH, H + Glycogène > acide pyruvique 3 ATP Glucose > acide pyruvique 2 ATP + insérer schéma récap glycolyse et

20 Dans le processus de glycolyse et glycogénolyse, la phosphofructokinase (PFK) est le site majeur de la régulation. Elle intervient dans la transformation de la G6P en F1-6diP Devenir du système glycolitique? il y a régénération de NAD+ et production d acide lactique L acide pyruvique ajoutée à une co-enzyme NADH + H + se transforme en acide lactique + NAD + Donc 2 acides pyruvique produisent 2 acides lactiques via la LDH m Acide lactique ou lactate? Glucose 2 acides Glycogène lactiques Au ph du muscle (de 7,05 à 6,1) acide lactique lactate + H + Donc 2 Ac lact 2 lactate + H + Autrement dit, dans les conditions normales, l acide lactique se transforme instantanément en un ion H + + du lactate Dans l organisme, il n y a très peu d acide lactique mais principalement des ions lactate Devenir du lactate? Il se trouve au niveau du muscle strié squelettique Il est considéré comme un vrai substrat énergétique On parle de navette du lactate (Brooks 1998) Il produit 17 ATP En effet, le lactate peut : > sortir du muscle et passer dans le compartiment sanguin pour : - aller au cœur (grand consommateur de lactate) - aller dans les fibres oxydatives (Fibres lentes, de type I) > au sein du muscle, le lactate peut passer des fibres glycolytiques (Fibres rapides, de type II) au fibres oxydatives Fibres glycolytiques LDHm Acide pyruvique + NADH+ H + acide lactique + NAD + LDHh Fibres oxydatives >> Donc il n est pas une limite à la poursuite de l effort, n est pas à l origine des crampes, etc.. + insérer schéma Devenir de l ion H +? si H+ augmente alors il y a une diminution du ph musculaire et sanguin >> Donc c est l ion H+ qui est responsable de la limite de la poursuite de l effort, des crampes, etc.. Acidose Effets délétères sur le muscle Système oxydatif Dégradation oxydative des glucides : - Cycle de Kbebs - Phosphorylations oxydatives Bilan : Glucose CO2 38 ATP

21 Glycogène CO2 39 ATP Dégradation oxydatives des lipides: - Β oxydation - Cycle de Kbebs - Phosphorylations oxydatives Bilan : Acides gras C ATP Contributions énergétiques Chaque source se caractérise par : - Son délai d apport optimum d énergie - Sa puissance métabolique = quantité maxi d énergie par unité de temps - Sa capacité = % de la puissance énergétique maximale sur la durée la plus longue possible Système ATP-Phosphocréatine - Puissance très importante - Capacité faible - Temps pour atteindre le pic de puissance : - Capacité : env 8s? Système glycolytique - Puissance élevée - Capacité moyenne - Temps pour atteindre le pic de puissance : env 6s - Capacité : env s Système oxydatif - Puissance faible - Capacité très importante - Temps pour atteindre le pic de puissance : env 180s - Pic de puissance : env 3-5min - Capacité : pendant des heures (quasi-illimité) >> Il n y a pas d intervention unique d une filière énergétique dans l apport total de l énergie MAIS une contribution relative de chaque filière énergétique au processus métabolique d une APS en fonction de: - Intensité de l exercice - Durée de l exercice - Répétition de l exercice Détermination de l aptitude anaérobie Définition : c est l aptitude de l organisme à produire de l énergie par les voies anaérobies afin de réaliser un travail musculaire En laboratoire Mesure de la puissance et/ou de la capacité - 1/ épreuve charge/vitesse - 2/ Wingate test 1/ épreuve charge/vitesse Utilisation d une bicyclette à poids (Jauge de contrainte / Codeur incrémentale)

22 Paramètre : Incrémentation des charges de 2kg puis de 1kg Paliers de 6 secondes Entre chaque palier récupération passive de 5min Départ du sprint en position arrêté et pédalage assis Répétition de sprints maximaux de 6s avec augmentation de la charge et une récup passive de 5min Résultats : > Relation linéaire entre la force et la vitesse > Détermination de 2 indices : V0 (tour.min.-1) = intersection de la droite de régression avec l axe des vitesses = vitesse max correspondant à une force de freinage nulle = vélocité F0 (kg) = intersection de la droite de régression avec l axe de la force = force max pour une vitesse «nulle» > Relation hyperbolique entre la puissance et la vitesse > Détermination de 2 indices : Pmax anaérobie = (0,5 Fo) x (0,5 Vo) = (Fo/2) x 5Vo/2) = 0,25 > Variation entre les spécialités sportives - Spécialistes force et vitesse W.kg-1 - Spécialistes d endurance 15 W.kg-1 - Spécialistes sports collectifs W.kg-1 > Variation entre les sexes Femme < hommes (environ 10%) 2/ Wingate Test (Ayalon 1974) Utilisation d une bicyclette à poids (Jauge de contrainte / Codeur incrémentale) Paramètre : Pédalage à vitesse maximale durant 30s Soit force de freinage constante appliqué : - 75g/kg chez l enfant - 86g/kg chez la femme - 95g/kg chez l homme Soit individualisation de la force de freinage appliquée : - Force correspondant à la charge appliquée lors de Pmax dans l épreuve force/vitesse Résultats : > Détermination des indices : puissance pic (Ppic) puissance moyenne (Pmoy)= moyenne de ttes les puissances obtenues pdt les 30s Egalement appelé capacité anaérobie même si ce terme est pas approprié car le métabolisme aérobie y participe pour 1/3

23 index de fatigue (IF) = aptitude à soutenir un fort % de Ppic pendant 30s IF (%) = [(Ppic Pmin) / Ppic] x 100 corrélation positive entre l index de fatigue du Wingate test et le degré d hypertrophie des fibres musculaires de type rapide D ailleurs, certains s intéressent à cet indice de fatigue pour l évaluation indirecte de la typologie musculaire Inconvénients : - Difficile d optimiser la force de freinage - Durée 30s donc intervention non négligeable du métabolisme aérobie (13 à 28%) Sur le terrain Mesure de la puissance moyenne - 1/ test de détente verticale - 2/ test de Margaria 1/ test de détente verticale Simple et reproductible Permet le suivi de l amélioration de la puissance anaérobie pour les sports de vitesse et de force Mesure de la différence de hauteur d un repère corporel lors d un saut sans élan Repères corporels : - Main bras tendu (test de sargent) - Ceinture (test d Abalakov) - Tete (test de Wandevalle) Position de départ variable : débout / légère flexion Résultats : puissance P (Watt) = 2,21 x masse x 9,81 x (Détente) 2/ Test de Margaria (Margaria 1966) Elan 2 m Montée d un escalier 2 par 2 à vitesse maximale Mesure de la vitesse au moyen de cellule photoélectriques (4 ET 8 ) Résultats : W = masse x 9,81 x h / t Inconvénients : - Très peu utilisé actuellement - Difficulté de réalisations pour certain - Vitesse maxi - Poser le pied sur une marche déterminée RESULTATS PUISSANCE ANAEROBIE (stats) sédentaire fondeur sprinteur Plate forme Margaria Détente verticale Force vitesse

24 Corrélation positive entre la puissance maxi sur bicyclette ergométrique et le pic de puissance lors de la détente verticale Intérêts et limites des tests de labo Evaluation précises et reproductibles Ne reproduit pas toujours les conditions de l activité physique habituelle Coût élevé Interprétation de certains paramètres difficile Environnement médical habilité Intérêts et limites des tests de terrain Peu de matériel Possibilité de tester plusieurs sportifs à la fois Médecin pas nécessaire Bonne reproductibilité et prédiction de l aptitude anaérobie CONCLUSION : L intérêt de ces tests pour le suivi et l évaluation des athlètes Anaérobie : - Labo : épreuve force/vitesse - Terrain : détente verticale +++