LES MECANISMES DE LA FORCE (MUSCULAIRE)

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1 BPJEPS AF 2017 Guillaume BOUDÉ F LES MECANISMES DE LA FORCE (MUSCULAIRE)

2 OBJECTIFS EC définir la Force et différencier les types de Forces. EC connaître et comprendre les mécanismes de la Force. EC connaître les principaux procédés de développement de la Force. EC appréhender les effets du développement de la Force

3 1. Définitions SOMMAIRE 2. Les différents types de Force 3. Les mécanismes de la Force 4. Les procédés de développement de la Force

4 1. Définitions Aspect mécanique: Capacité de déformation (effet statique) ou de modification de mouvement (effet dynamique) d un corps. Aspect physiologique: "Faculté de vaincre une résistance extérieure ou d'y résister grâce à des efforts musculaires." Zatsiorski (1966). "Tension qu'un muscle ou qu'un groupe musculaire peut opposer à une résistance en un seul effort maximal." Fox et Matthews (1984). Capacité du muscle à générer une tension (interne) suite à une stimulation nerveuse qui s exprime par rapport à un segment corporel et/ ou à une charge additionnelle (externe). Prévost (2013).

5 1. Définitions La force est une qualité complexe, transversale aux autres qualités (endurance, vitesse, coordination, souplesse et apparaît souvent sous forme combinée (endurance de force, puissance ou force-vitesse, force maximale). Elle est aussi fonction du type de contraction musculaire(isométrique, concentrique, excentrique ). Elle se mesure en newton. 1 newton augmente la vitesse d'une masse de 1 kg de 1 mètre à chaque seconde

6 1. Définitions Endurance de force Endurance de vitesse Puissance

7 2. Les différents types de Force Force absolue = force maximale humaine théorique quand la totalité des unités motrice est activée (Force max + réserve). Force maximale = force la plus grande que le système neuromusculaire peut exercer par une contraction volontaire (Force absolue réserve ). Elle est fonction du régime de contraction (isométrique, excentrique, concentrique ). Force relative = (force maximale / poids de corps). Force maximale que développe un sportif par rapport au poids de son propre corps. Force endurance = Capacité que possède l organisme de résister à la fatigue lors d efforts de force de longue durée. Force vitesse (puissance)= est caractérisée par la capacité qu a le système neuromusculaire de surmonter des résistances avec la plus grande vitesse de contraction possible (Puissance = force x vitesse).

8 3. Les mécanismes de la Force 3 facteurs influencent le développement de la Force: - Nerveux = En rapport avec la stimulation et l activation des fibres musculaires. - Structuraux = En rapport avec la composition interne et l architecture du muscle. - Etirement = Qui potentialise la contraction musculaire.

9 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux 3 ordres : -le recrutement des fibres musculaires, -la synchronisation des Unités motrices, -la coordination intermusculaire.

10 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -le recrutement des fibres musculaires *Spatial= Avec l entraînement, le système nerveux recrute de plus en plus de fibres dans un ordre de taille en fonction de l intensité de la charge (loi d Henneman) ou de la vitesse d exécution. 1= Avant 1 ère séance 2= Après 1 ère séance (pas d hypertrophie) 3= Après 6 à 8 semaines (hypertrophie).

11 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -le recrutement des fibres musculaires loi de Henneman (principe de taille), Fibres types 1 Seuil d activation (ampères) IIX Fibres types 2 A Fibres type 2 X I =0,01 IIa=0,02 IIx=0,03 Exceptions: W balistiques, excentriques, électromyostimulation, le SNC anticipe le recrutement

12 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -le recrutement des fibres musculaires *Temporel= Un muscle répond par une secousse à une impulsion. Si une 2ème impulsion survient suffisamment rapidement la secousse est alors supérieure. Une série d impulsions rapprochées donnera un tétanos imparfait, puis un tétanos parfait.

13 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -le recrutement des fibres musculaires *Temporel= L entraînement en force permet d augmenter la fréquence des impulsions.

14 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -la synchronisation des unités motrices L union fait la force l entraînement conduit à mieux synchroniser les UM, "déchargeant" ensemble ainsi les impulsions en même temps dans la fibre musculaire (inhibition du circuit de Renshaw). Circuit de Renshaw Actif Inactif

15 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -la synchronisation des unités motrices L effet de la synchronisation des UM améliore la montée en force ou puissance (maximum de force produite en un minimum de temps), il n est pas exclut qu elle agisse également sur la force maximale. Selon Stemmler (2002) Force 2 1 Temps

16 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Nerveux -la coordination intermusculaire collaboration entre tous les muscles participant à un même mouvement agoniste (synergie).

17 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -la composition du muscle: Une fois les facteurs neuromusculaires (nerveux) optimisés le développement de la Force continue par l intermédiaires de la structure du muscle, sous 3 niveaux: *l hypertrophie musculaire *la typologie des fibres *les sarcomères

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19 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -la composition du muscle: Hypertrophie Au-delà d un certain point (et jusqu à un certain point ), l augmentation de la force est obtenu par l augmentation du volume musculaire, c est à dire par une hypertrophie des fibres musculaires. En effet la force musculaire dépend en partie de la section du muscle : plus un muscle sera volumineux, plus il pourra produire de force.

20 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -la composition du muscle: Hypertrophie 4 causes principales : - Augmentation des myofibrilles, -Développement des enveloppes musculaires (tissu conjonctif), - Augmentation de la vascularisation - Augmentation Sarcoplasmique

21 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -la composition du muscle: Typologie des fibres Il existe 2 types de fibres répertoriées dans le muscle: - les fibres lentes ou de type I (métabolisme aérobie) - les fibres rapides ou de type II qui comprennent : *des fibres II a mixtes (métabolisme anaérobie et aérobie) *des fibres II x rapides par excellence (anaérobie uniquement).

22 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -la composition du muscle: Typologie des fibres La typologie de la fibre peut changer avec l entraînement. Sa propriété de transformation est plus facile du type 2 au type 1 (howald). I IIa IIx

23 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -la composition du muscle: les sarcomères L entraînement en Force permet l augmentation du nombre de sarcomère dans les myofibrilles.2 sortes: En parallèle (amplitude médiane) ou en série (Amplitude complète).

24 3. Les mécanismes de la Force Facteurs Structuraux -l architecture musculaire A= Fusiforme (Vitesse) B= Penniforme simple (Force) C= Bipenné (Force)

25 3. Les mécanismes de la Force Facteurs d étirement Un muscle préalablement étiré produit une force supérieure: c est le rapport longueur/tension ou principe de starling. Au niveau des sarcomères, un allongement juste au delà de la longueur de repos suffit à établir un rapport idéal. Attention au phénomène de flexion/relaxation qui se produit lors d un étirement extrême (chaise romaine). Les explications sont aujourd'hui de 2 sortes : - l'intervention du réflexe myotatique, - le rôle joué par l'élasticité du système tendonmuscle.

26 3. Les mécanismes de la Force SENS DE LA RESISTANCE MUSCLE EN ETIREMENT COMPLET FORCE EXCENTRIQUE SENS DU TRAVAIL HEMIN DE RAVAIL DE LA IBRE. lissement des onts : ctine myosine MUSCLE AU REPOS ou à une ANGULATION DONNEE CONTRACTION SANS MOUVEMENT FORCE ISOMETRIQUE MUSCLE EN CONTRACTION COMPLETE FORCE CONCENTRIQUE TONUS DE BASE SENS DE LA RESISTANCE SENS DU TRAVAIL

27 3. Les mécanismes de la Force Facteurs d étirement - le réflexe myotatique Contraction réflexe d'un muscle déclenchée par son propre étirement. Le régime pliométrique est particulièrement adapté pour conditionner le réflexe myotatique. Efficace que s il s ajoute à la contraction volontaire.

28 3. Les mécanismes de la Force Facteurs d étirement - l élasticité myo-tendineuse Le muscle est capable d emmagasiner et restituer l énergie élastique. Cette élasticité se situe sur 2 niveaux: *CES= composante élastique en série (tendons, +liaison tendon/muscle, elastine, titine ) *CEP= composante élastique en parallèle (enveloppes musculaires, endomisium ) *CC= composantes contractiles (actine, myosine)

29 3. Les mécanismes de la Force RECRUTEMENT Charges 0 à 80% NERVEUX SYNCHRONISATION COORDINATION Charges >80% W explosif, Bulgare, isométrie Charges légères, technique mouvement STRUCTURAUX HYPERTROPHIE FIBRES II SARCOMERES Méthode 6 x 6 à 10 x 10 Charges lourdes >80% W explosif, Bulgare Travail en amplitude incomplète ou complète ETIREMENT REFLEXE MYOTATIQUE ELASTICITE Pliométrie Squat jump CMJ Drop jump Bosco test 15"

30 4. Procédés de développement de la Force Régimes de contraction Isométrique : d augmenter les niveaux de force aux angulations sélectionnées, mais permet aussi d agir sur les mécanismes régulateurs de la tonicité musculaire. Force Isométrique max > de 10 à 15% de la Force Concentrique. Pas efficace pour l hypertrophie. Courbatures intenses. Spécificité de position Peu d effet sur la vascularisation (capillaires écrasés à 50%) Isométrie totale : Exercer une tension maintenue de 20 à 30 avec une charge sous-maximale (que l on peut déplacer entre 50 à 90%) à une angulation donnée. Isométrie Maximale : Exercer une tension maintenue de 5 à 8 avec une charge supra-maximale (que l on ne peut donc déplacer 150%) à une angulation donnée.

31 4. Procédés de développement de la Force Régimes de contraction Concentrique (positif) Excentrique (négatif) : Force max excentrique > de 30% de la Force max Isométrique chez le sédentaire, > de 10% de le force max Isométrique chez l entrainé. Pas efficace pour l hypertrophie (sarcomère en série). Courbature très intense (strie Z, nécrose des fibres, liaison tendon/muscle). Recrutement différent du concentrique (moins d unité motrice). Récupération à court terme = 6 jour ; long terme = 6 à 12 semaines.

32 4. Procédés de développement de la Force Régimes de contraction Stato-dynamique : On bénéficie d avantages liés à un meilleur recrutement d unités motrices, ainsi qu à un moindre différentiel de tension myo-tendineux, lors de la phase concentrique qui suit immédiatement la phase isométrique préalable (ex: squat jump). Pliométrique : Ce régime combiné de contraction (excentrique concentrique) qui consiste à solliciter les composantes élastiques en série (tendons) et en parallèles (tissu conjonctif), ainsi que les systèmes réflexes, d un muscle ou d une chaîne musculaire par des exercices de sauts, a pour but de diminuer le temps de couplage des phases excentriques et concentriques, en optimisant les effets de la sollicitation du réflexe myotatique associée à une restitution d énergie accumulée par la mise en tension des composantes élastiques ( multi bonds).

33 4. Procédés de développement de la Force Régimes de contraction L électrostimulation ou électro-neuro-myostimulation: Comment ça marche? C'est normalement le système nerveux qui commande les muscles en envoyant des impulsions électriques physiologiques aux fibres musculaires via les nerfs. L' électrostimulation est basée sur le même principe à la différence que les impulsions électriques sont transmises à travers la peau par les électrodes. Attention, ne remplace pas l entraînement classique (outil). Intérêts: o Apport d un travail si le sportif manque de motivation. o Utilisation importante des fibres musculaire, dépassant l entraînement classique. o Utilisation localisée (muscle récalcitrant, Sportif blessé). o Toutes les stimulations sont possibles (force, endurance, hypertrophie, toutes les fibres). o Utile pour la récupération

34 4. Procédés de développement de la Force Le temps sous tension Le temps sous ou en tension représente la durée totale d une répétition et/ou d une série pour un exercice (régime auxotonique). Il est en rapport avec l objectif de «Force» voulu (Force max, force endurance ), les facteurs qui les composent (nerveux, structuraux ) et donc les processus fournisseurs d énergie (ATP). Il est conditionné par la vitesse d exécution (tempo ou rythme) décomposée sur les 4 phases du mouvement: oexcentrique oisométrique 1 (transition 1) oconcentrique oisométrique 2 (transition 2) Ex: 5x5 au Squat en TST 4121 = 8 par répétition = 40 par série = Hypertrophie. Permet d amener de la variété dans l entraînement donc de créer de nouvelles adaptations.

35 4. Procédés de développement de la Force EFFORTS MAXIMAUX W avec une charge maximale ZATSIORSKI EFFORTS W avec une charge REPETES non maximale, jusqu'à la fatigue EFFORTS DYNAMIQUES W avec une charge non maximale, mais à vitesse maximale

36 4. Procédés de développement de la Force ZATSIORSKY EFFORTS MAXIMAUX +85% 1 à 4 Répétitions max 3 à 8 Séries +5 min Récupération complète Force sans prise de masse, Facteurs nerveux (recrutement et synchronisation des unités motrices, synchronisation intermusculaire), Réservé aux pratiquants confirmés, Récupération longue entre les séances (7 jours)

37 4. Procédés de développement de la Force ZATSIORSKY EFFORTS REPETES 60 à 80% 5 à 15 Répétitions max 5 à 15 Séries 30 à 3min Récupération incomplète Action sur la masse musculaire (hypertrophie myofibrillaire), Facteurs nerveux (synchronisation UM, coordination intra + inter musculaire), Tension maximale intervenant sur les dernières répétitions, Convient aux pratiquants peu expérimentés, Récupération courte entre les séances (2 jours).

38 4. Procédés de développement de la Force ZATSIORSKY EFFORTS DYNAMIQUES 50% 6 à 15 Répétitions 10 à 30 Séries 2 à 3 min Récup complète Action importante sur la montée de Force, Action sur les facteurs nerveux (fréquence de sollicitation + synchronisation UM, coordination intermusculaire), Prépare aux vitesse d exécution spécifique (compétition), Nécessite une grande quantité de W (attention à la vitesse d exécution), Convient aux débutants, Récupération relativement courte entre les séances (3

39 4. Procédés de développement de la Force Objectifs Charge (% 1RM) Nombre de répétitions Temps sous tension Récupération entre les séries Force max > 85% < 6 < 20 3 à 7 Puissance - Force - Vitesse 60 75% 30 50% 3 6 <8 <8 < 10 1 à 3 Hypertrophie - Myofibrillaire - Sarcoplasmique 75 85% 50 70% à à 2 2 à 3 30 à 2 Endurance musculaire < 50% > 15 >50 10 à 3

40 4. Procédés de développement de la Force EFFETS METHODES EFFETS IMMEDIATS ( à l'issue d'une séance) EFFETS RETARDES ( à l'issue d'une cycle) EFFETS CUMULES ( à l'issue De plusieurs cycles et/ou méthodes) CONCENTRIQUE (léger lourd) 2 à 7 jours 3 à 6 semaines 3 à 6 semaines (en plus par cycle supplémentaire) STATO-DYNAMIQUE 1 à 3 jours 6 à 9 semaines 9 semaines et un jour ISOMETRIQUE (Totale Maximale) 7 à 10 jours 6 à 9 semaines 6 à 9 semaines (en plus par cycle supplémentaire) EXCENTRIQUE (Supra-maximal) 8 à 10 jours 9 à 12 semaines 6 à 9 semaines (en plus par cycle supplémentaire) 120 / 80 2 à 3 jours 3 à 6 semaines 6 semaines (en plus par cycle supplémentaire) PLIOMETRIE BASSE 3 à 7 jours 3 à 6 semaines 3 semaines (en plus par cycle supplémentaire) PLIOMETRIE HAUTE 5 à 10 jours 6 à 9 semaines 3 à 6 semaines (en plus par cycle supplémentaire) METHODE COMBINEES (Hors stato-dyn et pliométrie) Effets du concentrique additionés à ceux de la méthode la plus traumatisante Idem Idem

41 La force ne vient pas des capacités physiques; elle vient d une indomptable volonté. M.Gandhi

42 Merci