Evaluation de la Puissance maximale

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1 Evaluation de la Puissance maximale

2 Il est actuellement abusif de dénommer «tests d évaluation de la puissance maximale anaérobie alactique» des tests fondés sur la mesure d'une puissance mécanique. Ceci suppose implicitement que le métabolisme énergétique (resynthèse de l ATP) représente le facteur limitant la performance à ces tests.

3 Puisqu actuellement l ensemble de ces tests consistent à mesurer une puissance mécanique, il est préférable de les appeler «tests de puissance mécanique maximale» et non pas test de puissance maximale anaérobie alactique, même si c est ce métabolisme qui assure l essentiel de l apport énergétique.

4 Différents tests ont été proposés pour mesurer la puissance maximale : - tests de détente verticale, - test de l escalier de Margaria, - tests sur bicyclette ergométrique (Wingate test, tests force-vitesse...).

5 Quel que soit le protocole utilisé, la mesure de la puissance maximale dite «anaérobie alactique» nécessite trois conditions : - l exercice doit être réellement maximal ; - la durée de l'exercice doit être très courte ; - les conditions de force et de vitesse doivent être optimales.

6 L exercice doit être maximal Sur le plan psycho-moteur, les sujets ne doivent pas éprouver de difficulté à réaliser l épreuve. Une motivation suffisante des sujets est indispensable. Il est donc préférable de faire réaliser des épreuves proches sur le plan biomécanique de la discipline pratiquée.

7 Brièveté des épreuves

8 La durée de l'exercice doit être très courte : - la puissance maximale décroît rapidement lorsque l'exercice se prolonge (Wilkie 1960, Davies 1971, Kyle et Caizzo 1986). - Plus la durée de l'exercice est brève plus la participation des métabolismes anaérobie lactique et aérobie est limitée.

9 Contrairement aux conceptions anciennes, la production d'acide lactique est précoce et commence dès les premières secondes d'exercice. Seuls les exercices très brefs (1 seconde et moins) sollicitent, préférentiellement, le métabolisme anaérobie alactique.

10 Conditions optimales de force et de vitesse

11 La puissance, quotient d'un travail par un temps, est égale au produit d'une force et d'une vitesse. Depuis les travaux de Fenn, Hill et Aubert, il est connu que la vitesse de raccourcissement musculaire dépend de la force qui s'oppose au déplacement. Réciproquement la force que peut exercer un muscle dépend de la vitesse du raccourcissement.

12 Relation Force-Vitesse du muscle isolé

13 Poids Stimulateur Butée Levier Muscle Capteur de force Ergomètre utilisé pour l'étude d'un muscle isolé

14 La vitesse du déplacement est mesurée Poids Le muscle se raccourcit La force est mesurée Stimulation du muscle

15 Poids Stimulateur Il est possible de faire varier la valeur des poids que le muscle soulève.

16 Poids Stimulateur En faisant varier les poids, il est possible de déterminer une relation entre la force et la vitesse de raccourcissement.

17 Vitesse Force

18 Vitesse F 0 = force à vitesse nulle = force maximale isométrique Force

19 Vitesse V 0 = vitesse à charge nulle = vitesse maximale vitesse calculée par extrapolation Force

20 La relation la plus connue, liant la vitesse de raccourcissement V et la force F est celle de Hill : (F + a)(v + b) = b(f 0 + a) = a(v 0 + b) où F 0 est la force maximale isométrique, V 0 la vitesse maximale de raccourcissement, «a» et «b» des paramètres ayant respectivement la dimension d'une force et d'une vitesse.

21 Vitesse Relation force-vitesse hyperbolique proposée par AV Hill ( F + a )( V + b ) = b ( F + a ) 0 = a ( V + b ) 0 = constante Force

22 Vitesse 3,0 2,0 1,0 0,0 0,0 0,25 0,50 0,75 1,0 Force ( fraction de F ) 0

23 100 Force 80 La relation vitesse-force peut être transformée en relation force-vitesse 60 Vitesse 40 Force Vitesse

24 Relation Vitesse-Puissance du muscle isolé

25 Une des conséquences essentielles de cette relation force-vitesse est que la puissance produite lors d'une contraction (égale au produit FV) dépend donc de la vitesse et de la force selon les relations suivantes : P = a.v(v 0 - V) / (V + b) P = b.f(f 0 - F) / (F + a)

26 La puissance produite lors d une contraction est égale au produit de la force par la vitesse de raccourcissement. Puissance = Force x Vitesse Force Puissance 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

27 Force Puissance = Vitesse x Force Puissance 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

28 Force Puissance = Vitesse x Force Puissance ,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

29 Force Puissance ,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

30 Puissance Vitesse optimale pour la puissance V opt Vitesse Puissance 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,

31 Vitesse 3,0 2,4 1,8 1,2 0,6 De la relation force-vitesse, il possible de déduire la relation entre la force et la puissance produite lors d une contraction. Puissance = Vitesse x Force 0,0 0,25 0,50 0,75 1,0 Puissance Force F ( fraction de ) 0

32 Vitesse 3,0 2,4 1,8 1,2 0,6 Relation force-puissance 0,0 0,25 0,50 0,75 1,0 Puissance Force F ( fraction de ) 0

33 Puissance Force optimale pour la puissance F opt 0,0 0,25 0,50 0,75 1,0 Puissance Force F ( fraction de ) 0

34 Les relations entre la force et la vitesse produites et mesurées au cours d exercices mono ou polyarticulaires, in vivo chez l homme, sont souvent différentes de cette relation hyperbolique. Quel que soit le test utilisé, celui ci ne peut permettre de mesurer la puissance maximale que si les conditions de force et de vitesse sont optimales (F et V proches de F opt et V opt ).

35 Effets du type de fibres musculaires

36 Vitesse de raccourcissement des sarcomères (µm/s) 4,0 V 0 3,0 2,0 Muscle lent Muscle rapide 1,0-0,0 0 F 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Force (F/F 0 )

37 Comparaison des relations vitesse-force d une fibre musculaire lente et d une fibre rapide Force f. lente fibre rapide 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

38 Relation vitesse-force et vitesse-puissance d une fibre musculaire lente Force ,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse Puissance

39 Relation vitesse-force et vitesse-puissance d une fibre musculaire rapide Force ,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse Puissance

40 Puissance A cette vitesse, les fibres lentes ne produisent plus de puissance alors que les fibres rapides sont proches de leur vitesse optimale.. Fibre lente Fibre rapide Puissance 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

41 Puissance La contribution des fibres lentes à la production de puissance n est significative qu aux faibles vitesses et nulle aux vitesses élevées.. R+L L R Puissance 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 Vitesse

42 Une des conséquences essentielles de cette relation force-vitesse est que la puissance produite lors d'une contraction (égale au produit FV) dépend donc de la vitesse et de la force selon les relations suivantes : P = a.v(v 0 - V) / (V + b) P = b.f(f 0 - F) / (F + a)

43 Les relations entre la force et la vitesse produites et mesurées au cours d exercices mono ou polyarticulaires, in vivo chez l homme, sont souvent différentes de cette relation hyperbolique. Quel que soit le test utilisé, celui ci ne peut permettre de mesurer la puissance maximale que si les conditions de force et de vitesse sont optimales (F et V proches de F opt et V opt ).

44 Test de l escalier de Margaria (1966)

45 En 1966 Margaria a proposé un test de mesure de la puissance maximale anaérobie qui consiste en la montée à vitesse maximale d'un escalier. La vitesse de montée est mesurée selon les protocoles soit entre les 4ème et la 8ème marches soit entre les 6ème et 12ème marches. Une course d'élan sur un palier horizontal précède cette montée qui est réalisée deux marches par deux ou trois par trois selon le protocole.

46 Margaria 1966 : montée des marches entre la 4ème et la 8ème marche 2par 2 H= h H 8 h Chronomètre

47 Compte-tenu de la phase d'élan avant la sixième marche, il est supposé que : - la vitesse du sujet (et de ses différents segments corporels) est constante à la sixième et à la douzième marche, - la résistance de l air est négligeable à cette vitesse - le seul travail réalisé pendant ce temps est donc celui réalisé contre la force de pesanteur.

48 La puissance en watts, produite contre la force de pesanteur est donc égale à : P (W) = 9,81.m (kg).h (m) / t (s) où «9,81.m (kg)» est le poids du sujet en newtons, h (m) la différence de hauteur entre la 6 ème et la 12 ème marche et t (s) le temps en secondes, écoulé entre ces marches.

49 Variante : montée des marches 2par 2 entre la 6ème et la 12ème marche h 12 6

50 Variante : montée des marches 2par 2 puis 3 par 3 entre la 6ème et la 12ème marche 12

51 La comparaison des résultats obtenus avec les protocoles «2 par 2», «3 par 3» et «2 par 2 puis 3 par 3», donne statistiquement les meilleurs résultats avec le protocole «2 par 2 puis 3 par 3». Ce meilleur résultat est en fait dû à l inadaptation du protocole «2 par 2 puis 3 par 3» à la détermination du travail réellement effectué entre la 6 ème marche et la 12 ème marche.

52 Montée des marches 3 par 3 entre la 6ème et la 12ème marche H= h H 12 h Chronomètre

53 Montée des marches 2 par 2 puis 3 par 3 entre la 6ème et la 12ème marche H< h H 12 h

54 Ce test qui a été très utilisé dans les années qui suivirent sa publication a été abandonné par la suite pour les raisons suivantes : - la puissance mesurée était inférieure à la puissance maximale qui nécessite l'utilisation de surcharge (par exemple un gilet lesté) afin d'être dans les conditions optimales de force et de vitesse ; - certains sujets éprouvent des difficultés à monter l'escalier à vitesse maximale tout en posant les pieds à un endroit déterminé (6ème et 12ème marches par exemple).

55 Le désintérêt actuel pour ce test n'est peutêtre que temporaire. En effet, des modifications de protocole et l utilisation des techniques actuelles de mesure des déplacements des sujets devraient améliorer la faisabilité de cette épreuve.

56 Evaluation de la puissance maximale sur bicyclette ergométrique

57 Bicyclette ergométrique à freinage mécanique mis au point en 1954 par von Döbeln.

58 Wingate-test

59 Le Wingate test (Ayalon et coll 1974) et ses dérivés sont probablement les tests anaérobies les plus utilisés dans le monde actuellement. Ce test consiste en un exercice de pédalage à vitesse maximale pendant 30 secondes contre une force de freinage constante établie en fonction du poids corporel.

60 Pour une bicyclette ergométrique dont le développement est de 6,1 m, la force de freinage proposé était 75 g par kilogramme de poids corporel dans la première étude. Une force de 87 g par kilogramme de poids corporel a été proposée par la même équipe dans une étude plus récente. Il est probable qu une résistance de 100 g par kilogramme soit préférable dans une population sportive moyenne (Vandewalle et coll 1987).

61 Trois indices sont mesurés dans le Wingate test : - la valeur du pic de vitesse, - la quantité de travail effectuée pendant les 30 secondes, - la baisse de puissance au cours de l'épreuve.

62 La valeur du pic de vitesse multipliée par la force de freinage donne la valeur du pic de puissance (P pic ) pendant l'épreuve : P pic (watt) = F (kg). V pic (tours/min) Formule valable pour tout ergomètre dont le développement est de 6,11m. Cette valeur de puissance est présentée comme une estimation de la puissance maximale anaérobie.

63 La quantité de travail réalisée pendant les 30 secondes l'épreuve est présentée comme une estimation de la capacité maximale anaérobie (c est-à-dire de la quantité maximale de travail pouvant être réalisée grâce à l énergie fournie par le métabolisme anaérobie).

64 La baisse de puissance (différence entre le pic de puissance et la valeur la plus basse de la puissance pendant l'épreuve divisée par le temps écoulé entre le pic et le moment où la valeur la plus basse est atteinte) est un indice de fatigabilité.

65 L'intérêt de l indice de fatigue du Wingate test est qu'une corrélation positive a été trouvée entre cet indice et le degré d'hypertrophie des fibres musculaires de type rapide (Bar-Or et coll. 1980). Cet indice de fatigue aurait donc pu être un test d'évaluation indirecte de la typologie musculaire.

66 Les études les plus récentes remettent en question l'intérêt du Wingate test dans l'exploration fonctionnelle du métabolisme anaérobie. Comme pour tout test, les critiques portent sur : - sa validité, - sa reproductibilité.

67 Validité du Wingate test

68 Le Wingate test mesure-t-il réellement ce qu'il est supposé mesurer? - Le pic de puissance est-il une bonne estimation de la puissance maximale anaérobie? - La quantité de travail réalisée pendant l'épreuve est-elle une estimation de la capacité anaérobie? - L'indice de fatigue est-il un bon reflet de la typologie musculaire?

69 La critique essentielle de la validité du pic de puissance comme estimation de la puissance maximale est d'ordre biomécanique : il n'est pas possible de déterminer la force de freinage d'un Wingate test qui soit a priori optimale (Vandewalle et coll. 1987, 1988, 1989).

70 Le caractère très éprouvant de ce test empêche de recommencer l'épreuve dans le cas où la force de freinage utilisée s avérerait a posteriori trop différente de la force optimale. L'estimation de W max est donc a priori moins précise que celles obtenues au moyen d'exercices plus brefs qui permettent la réalisation de sprint contre différentes forces de freinage dans une même séance.

71 Cependant, compte tenu de la relation parabolique entre la force de freinage et le pic de puissance, une force de freinage différente de la force optimale donne un pic de puissance peu inférieure à W max. Ainsi, on peut démontrer que lorsque la force de freinage est de 50 % inférieure à la force optimale, le pic de puissance n est que de 25 % inférieur à W max.

72 Reproductibilité du Wingate test

73 La reproductibilité de la mesure du pic de puissance est très bonne dans toutes les études (r >0,90 pour Bar-Or et coll et Patton et coll. 1985).

74 La reproductibilité de la quantité de travail réalisée en 30 secondes est moins élevée que celle du pic de puissance mais reste bonne (0,90 < r < 0,93 pour Bar-Or et coll. et Patton et coll.).

75 Par contre, la reproductibilité de l'indice de fatigue est mauvaise (0,43 < r <0,74), ce qui limite sérieusement l intérêt de cet indice. Cette mauvaise reproductibilité peut être expliquée par le fait que les sujets qui ne produisent pas un effort maximal au début du test, devraient être capables de produire plus de puissance à la fin de celui-ci.

76 Applications de la relation Force-Vitesse aux exercices sur bicyclette

77 Un test simple appelé test "force-vitesse" sur ergocycle mécanique à force de frottement (par exemple du type Monark) a été mis au point à partir de travaux antérieurs sur la relation force-vitesse du muscle isolé et des protocoles préexistants concernant la mesure de la puissance maximale sur bicyclette ergométrique (Ayalon et coll. 1974, Pirnay et Crielaard 1979).

78 Ce test a dans un premier temps été conçu pour évaluer la puissance maximale des membres supérieurs. Il consiste en la réalisation de sprints maximaux de quelques secondes contre différentes force de freinage (F). La valeur du pic de vitesse de moyenne sur un tour (V pic ) est mesurée.

79 Effets de la force de freinage sur la courbe de vitesse au cours d'un sprint maximal sur bicyclette ergométrique Monark. Fréquence de pédalage (tours / min) N Pic de vitesse secondes

80 Effets de la force de freinage sur la courbe de vitesse au cours d'un sprint maximal sur bicyclette ergométrique Monark. Fréquence de pédalage (tours / min) Pic de vitesse N secondes

81 Effets de la force de freinage sur la courbe de vitesse au cours d'un sprint maximal sur bicyclette ergométrique Monark. Fréquence de pédalage (tours / min) 200 Pic de vitesse 57 N secondes

82 Effets de la force de freinage sur la courbe de vitesse au cours d'un sprint maximal sur bicyclette ergométrique Monark. Fréquence de pédalage (tours / min) 200 Pic de vitesse N 0 secondes

83 Effets de la force de freinage sur la courbe de vitesse au cours d'un sprint maximal sur bicyclette ergométrique Monark. Fréquence de pédalage (tours / min) N 38 N 57 N N 0 secondes

84 Il est possible de déterminer une relation entre la force de freinage et le pic de vitesse (flèche) lui correspondant. Fréquence de pédalage (tours / min) N 38 N 57 N N 0 secondes

85 La valeur de ce pic de vitesse (V pic ) est d autant plus faible que la force de freinage est élevée. Différentes études ont montré que pour les pics de vitesse V pic compris entre 100 et 200 tours par minute, la relation entre la force de freinage F et V pic peut être écrite par une relation linéaire (V pic = a - b F).

86 250 Fréquence de pédalage (tours / min) V 0 Ergomètre Monark exercice réalisé avec les membres supérieurs 200 V = F r = 0, Puissance (watts) Charge (kg) d'après Vandewalle et coll 1983 F 0

87 V 0 (tours / min) W max (watts) tennis sédentaires boxe canoé-kayak (hommes) canoé-kayak (femmes) équipe olympique F0 (kg) d'après Vandewalle et coll. 1983

88 Une relation linéaire a aussi été observée entre le moment maximal exercé sur les manivelle et la vitesse de pédalage sur cyclo-ergomètre isocinétique (Sargeant et coll 1981) ou électronique (Buttelli et coll 1996).

89 Ces relations linéaires peuvent être réécrites sous la forme suivante : V pic ou V = V 0 ( 1 F / F 0 ) V 0 intersection de la droite représentative de la relation force-vitesse avec l'axe des vitesses ; F 0 intersection de cette même droite avec l'axe des forces.

90 V 0 et F 0 ont la dimension respectivement d'une fréquence maximale de pédalage et d'une force maximale. La puissance maximale W max est obtenue pour un pic de vitesse égal à 0,5 V 0 et une force égale à 0,5 F 0. W max est donc égal à 0,25 V 0 F 0.

91 Les valeurs de puissance maximale anaérobie sont supérieures chez les athlètes pratiquant des sports de puissance et de vitesse (Komi et coll. 1977, Vandewalle et coll. 1987, Seresse et coll. 1989).

92 300 Paramètres V 0, F0 et Wmax de la relation force vitesse sur bicyclette ergométrique (membres supérieurs). V O (tours/ min) W/kg canoé-kayak (H) 20 canoé-kayak (F) équipes de France Hand-ball (H) Boxe (H) Volley-ball (H) niveau régional 8 0,2 0, F O sédentaires (H) kg/kg J / kg / tour d'après Vandewalle et coll et Driss et coll. 1998

93 300 Paramètres V 0, F0 et Wmax de la relation force vitesse sur bicyclette ergométrique (membres inférieurs). V O (tours/ min) sprinteur olympique 200 Garçons 11à13ans Femmes Hommes W/kg ,2 0, F O kg/kg J / kg / tour d'après Vandewalle et coll. 1987

94 Cependant, la puissance maximale W max peut être mesurée au cours d un sprint unique contre une force de freinage inférieure à la force optimale (F < 0,5 F 0 ) à condition de calculer à chaque tours la variation d énergie cinétique du volant d inertie de l ergomètre et d ajouter cette valeur à la puissance dépensée contre la force de freinage (Lakomy 1986).

95 Puissance (watts) 1000 Fréquence de pédalage (tours / min) 200 Force de freinage = 19 N 500 Puissance 100 V opt secondes

96 En effet, la vitesse de pédalage passe de la valeur zéro au début du sprint jusqu'à la valeur V pic. La valeur de V pic est supérieure à la vitesse optimale (V opt vitesse permettent de produire sa puissance maximale) si F < 0,5 F 0. Si V pic est supérieure à V opt, le sujet produit alors sa puissance maximale lorsqu il atteint V opt à conditions que l activation des muscles soit maximale à cet instant.

97 Force de freinage = 19 N Force de freinage = 76 N secondes

98 La valeur du pic de puissance ainsi calculé est indépendante de la force de freinage (Lakomy 1986) à condition que celle-ci soit inférieure à 0,5 F 0. Cette relative indépendance du pic de puissance de la force de freinage ne signifie pas que la puissance est indépendante de la force ou de la vitesse.

99 Force de freinage = 19 N Force de freinage = 76 N secondes

100 Fréquence de pédalage (tours / min) 1000 Puissance 200 V opt Force de freinage = 76 N secondes

101 Relation moment-vitesse au cours d'un sprint sur bicyclette ergométrique

102 Des études (Seck et coll 1995, Arsac et coll. 1996) ont montré qu il est possible de déterminer la relation entre la vitesse de pédalage et le moment maximal correspondant à cette vitesse au cours d un sprint unique contre une seule force de pédalage.

103 Les forces exercées sur le pédalier au cours d un sprint correspondent non seulement aux forces de freinage mais aussi à la force nécessaire pour accélérer le volant cinétique de l ergomètre. A partir des variations d énergie cinétique du volant entre le début et la fin de chaque tour de pédalier, il est possible d évaluer la force moyenne correspondant à la vitesse moyenne de ce tour pédalier.

104 Vitesse de rotation (rad / s) 20 Fréquence de pédalage (tours / min) Force de freinage = 19 N moment exercé sur les manivelles (N.m) 0

105 Vitesse de rotation (rad / s) 20 Fréquence de pédalage (tours / min) Force de freinage = 76 N moment exercé sur les manivelles (N.m) 0

106 Puisque la vitesse de pédalage passe de la valeur zéro au début du sprint jusqu'à la valeur V pic il est possible de reconstituer la relation force-vitesse à partir des valeurs de force calculée à chaque tour de pédalier. L utilisation d une faible force de freinage est conseillée afin que Vpic soit suffisamment élevée et qu ainsi la relation force-vitesse (ou moment-vitesse) soit déterminée sur une gamme de vitesse assez large.

107 Vitesse de rotation (rad / s) 20 V 0 Fréquence de pédalage (tours / min) Force de freinage = 19 N Force de freinage = 76 N moment exercé sur les manivelles (N.m) T

108 Relation moment-vitesse au cours d'un sprint sur bicyclette Lode Excalibur

109 Il est possible de déterminer la relation moment-vitesse au cours d un sprint unique sur un cyclo-ergomètre électronique disposant de jauges de contrainte collées sur les manivelles (Buttelli et coll. 1996, Capmal et Vandewalle 1997). Le moment moyen sur un tour de pédale peut être calculé en intégrant la courbe moment-angle.

110 Moment (M/M ) 0 0,8 0,6 0,4 er 1 tour Effet de la vitesse de pédalage sur le moment produit au cours d un tour de manivelle à faible vitesse (1er tour, 90 rev/min) et à vitesse élevée ( 9ème tour, 196 rev/min) lors d un sprint maximal de brève durée (< 6 s). d'après Buttelli et coll ,2 0,0 ème 9 tour Ergomètre Lode - 0, Angle de la manivelle ( )

111 La relation entre le moment moyen sur un tour et la vitesse moyenne sur ce tour est linéaire. Les valeurs de W max sur ce type de bicyclette électronique sont légèrement supérieures à celles mesurée au cours d un sprint unique sur ergocycle Monark parce que les frottement dans le pédalier, la chaîne et le pignon ne pas pris en compte dans les ergocycles mécaniques de ce type.

112 Fréquence de pédalage (tours / min) V 0 Relation entre le moment moyen sur un tour et la vitesse moyenne de ce même tour, au cours d un sprint maximal partant de la vitesse zéro.(durée du sprint < 6s). Le premier tour, incomplet, n est pas représenté. Données collectées chez trois sujets. d'après Buttelli et coll Moment (N.m)

113 Comparaison des puissances maximales obtenues avec différents protocoles

114 Les études ayant comparé les valeurs des puissances maximales obtenues avec différents protocoles de mesure ont généralement trouvé des coefficients de corrélation significatifs mais des valeurs moyennes statistiquement différentes.

115 Il existe des corrélations positive et significatives entre la puissance maximale sur bicyclette ergométrique et le pic de puissance sur plateforme de force (Davies et Young 1984) ou la détente verticale (Vandewalle et coll. 1987).

116 Bicyclette ergométrique Puissance maximale (membres inférieurs) W max enw/kg 20 W max = 0,53 + 0,231 DV détente verticale 0,2 0,4 0,6 0,8 m d'après Vandewalle et coll. 1987

117 W max ergocycle (W) Y = 0,49X r = 0, Cyclistes / piste Cyclistes / route Autres (W) test de Margaria d'après Pérès et coll.1988

118 Les différences entre les puissances maximales obtenues selon différents protocoles ont de nombreuses origines : - puissance maximale instantanée ou puissance moyenne ; - exercice est mono ou poly-articulaire ; - un ou deux membres inférieurs actifs ; - durée d'exercice plus ou moins longue ; - inertie des segments corporels prise ou non en compte...

119 Prise en compte du travail interne Le calcul de la puissance P doit tenir compte non seulement de la puissance P ext dissipée contre les forces externe (résistance de l ergomètre, force de la pesanteur) mais aussi de la puissance P cine nécessaire pour augmenter l énergie cinétique des différents corps mobilisés au cours du test : P = P ext + P cine

120 Il faut ainsi tenir compte des variations d énergie cinétique : - des différents segments corporels du sujet ; - des différentes parties de l ergomètre utilisé : - volant d inertie des bicyclettes ergométriques, - leviers et manivelles, - etc.

121 Soit G le centre des masses (centre de gravité du corps), la somme E S des énergies cinétiques des différents segments corporels du sujet est égale à : E S = ½ [ MV 2 + Σ( I i A i 2 + m i V Gi 2 )] où M est la masse corporelle totale, V la vitesse de G, V Gi les vitesses de translation des i segments par rapport à G, m i et I i leurs masses et moments d inertie et A i leurs vitesses angulaires.

122 On peut donc écrire : P = P ext + de S /dt P = P ext + ½ d[ MV 2 + Σ( I i A i 2 + m i V Gi 2 )]/dt

123 2 La valeur de Σ( I i A i + m i V 2 Gi ) est généralement ignorée dans le calcul de la puissance produite au cours des différents tests. Cette erreur devrait être nulle si la vitesse de chaque segment corporel est la même au début et à la fin de la période prise en compte dans les cas où la puissance calculée correspond à la valeur moyenne sur un nombre entier de mouvements.

124 L erreur sur la valeur de la puissance n est pas négligeable dans les autres situations (Duboy et coll. 1994) en particulier si la puissance calculée correspond à la valeur instantanée (et non pas moyenne) de la puissance.

125 La combinaison de ces différents facteurs explique que, par exemple, chez un même sujet, le pic de puissance sur plate-forme de force puisse être quatre fois plus élevée que la puissance moyenne sur un tour de pédalier.

126 Quels que soient les tests utilisés ceux ci montrent que les valeurs de puissance maximale anaérobie : - sont supérieures chez les athlètes pratiquant des sports de puissance et de vitesse ; - sont nettement plus faibles chez l'enfant que chez l'adulte ; - décroissent avec le vieillissement, - sont supérieures lorsque les épreuves sont proches des exercices réalisés à l entraînement ou en compétition.

127 Les résultats des tests de puissance maximale sont supérieurs chez des athlètes qui sont supposés posséder une prédominance de fibres musculaires rapides. Les performances aux tests de puissance maximale sont corrélées avec le pourcentage de fibres de type rapide (généralement exprimé en pourcentage de la surface de section sur des coupes transversales de biopsies musculaires)

128 300 Paramètres V 0, F0 et Wmax de la relation force vitesse sur bicyclette ergométrique (membres inférieurs) chez l'homme. V O (tours/ min) 200 garçons 11à13ans 8 0,2 0, W/kg F O hockey/gazon course sprint course endurance rugby arrières rugby avants cyclisme/piste cyclisme/route football tennis volley-ball sportifs kg/kg J / kg / tour niveau international niveau régional d'après Vandewalle et coll et Driss et coll. 1998

129 300 Paramètres V 0, F0 et Wmax de la relation force vitesse sur bicyclette ergométrique (membres inférieurs) chez la femme. V O (tours/ min) W/kg m équipe heptathlon m de France athlétisme sédentaires (M + SD) 8 0,2 0, F O kg/kg J / kg / tour d'après Vandewalle et coll. 1987

130 Quels que soient les tests utilisés ceux ci montrent que les valeurs de puissance maximale anaérobie : - sont supérieures chez les athlètes pratiquant des sports de puissance et de vitesse ; - sont nettement plus faibles chez l'enfant que chez l'adulte ; - décroissent avec le vieillissement, - sont supérieures lorsque les épreuves sont proches des exercices réalisés à l entraînement ou en compétition.

131 Vitesse verticale (m / s) 2,0 Test de l'escalier de Margaria Puissance (W / kg) 20 1,5 15 1,0 10 0,5 population alpine eskimos italiens africains 5 0,0 adapté d'après Margaria et coll Age (années) 0

132 Bicyclette ergométrique Puissance maximale (membres inférieurs) W max enw/kg 20 W max = 0,39 + 0,237 DV 10 femmes gymnastes (18 à 22 ans) garçons (11 à 13 ans) 0 0 Détente verticale 0,2 0,4 0,6 0,8 m d'après Vandewalle et coll. 1987

133 Evolution des indices de puissance maximale chez des jeunes nageurs (M + SD) d'après Vandewalle et coll détente verticale 70 cm pédalage membres supérieurs W.kg Age (années)

134 Evolution des indices de puissance maximale chez des jeunes nageurs (% de la valeur à 17,5 ans)) d'après Vandewalle et coll détente verticale pédalage membres supérieurs Age (années)

135 Masse musculaire (kg) 40 Garçons Filles Age (années)

136 Testostérone (µg/l) Après la naissance, de façon transitoire, le taux de testostérone est aussi élevé qu à l âge de 15 ans puis décroit pour rester très bas jusqu à la puberté. Garçons Age (années)

137 Type de fibres Naissance 1 an 6 ans 30 ans I IIa IIb IIc Distribution des différents types de fibres musculaires en % du nombre total (d après les données de Gollnick 1973, Bell 1980, Colling-Saltin 1980 ).

138 Fibres I Fibres IIA Fibres IIB Hommes Femmes Valeurs moyennes et écarts-types des surfaces de section transversale des différents types de fibres musculaires chez les hommes et les femmes adultes (d après Glenmark et coll. 1992)

139 Quels que soient les tests utilisés ceux ci montrent que les valeurs de puissance maximale anaérobie : - sont supérieures chez les athlètes pratiquant des sports de puissance et de vitesse ; - sont nettement plus faibles chez l'enfant que chez l'adulte ; - décroissent avec le vieillissement, - sont supérieures lorsque les épreuves sont proches des exercices réalisés à l entraînement ou en compétition.

140 Bicyclette ergométrique Puissance maximale (membres inférieurs) W max enw/kg cyclistes autres Détente verticale 0,2 0,4 0,6 0,8 m d'après Vandewalle et coll. 1987