sommaire
préambule
Dans le chapitre consacré à la qualité physique de la force, nous avons mis le voile sur deux notions bien distinctes :
Si vous n’avez pas encore lu cet article, je vous recommande vivement de le faire afin que vous preniez connaissance des notions de base en cliquant sur le lien suivant :
Ici, nous allons rentrer plus en détail de ces deux notions sur leurs modes :
- D’action.
- De développement.
- De mise en situation.
la différence entre explosivité et puissance
Que ça soit en termes d’explosivité ou de puissance et comme nous l’avons vu. Ces deux notions utilisent deux qualités physiques de bases pour fonctionner, que sont rétrospectivement :
Malgré que ces deux notions semblent au premier abord fortement similaire, en réalité, il n’en n’est rien.
Plusieurs facteurs déterminent si l’exercice est plus de type explosif que de puissance.
intensité
L’explosivité est la capacité qu’à l’athlète à inhiber ses plus hauts niveaux de force et vitesse afin de la retranscrire dans un mouvement.
On parle d’intensité supra maximale !
temps
Le terme de temps en explosivité désigne la capacité de l’athlète à inhiber ses plus hauts niveaux de force et de vitesse mais dans un laps de temps le plus court possible.
Ce qui diffère entre ces deux notions est le fait de vouloir :
Allez le plus vite possible
nombre de répétitions
La suite logique des deux facteurs précédents nous oblige en termes d’explosivité à parler de mouvement unique.
Comprenez bien que si sur un mouvement, l’athlète utilise 100% de ses capacités, sur un second mouvement, il ne sera plus en mesure de fournir 100% de ses capacités (99% tout au plus).
Même si chez certains athlètes de haut niveau, on pourrait penser qu’ils peuvent réitérer un mouvement de même degré d’intensité, en réalité, il n’en n’est rien !
intensité
La puissance quant à elle est la capacité qu’à l’athlète à inhiber de hauts niveaux de force et de vitesse afin de les retranscrire dans un ou plusieurs mouvements.
En fonction du niveau de l’athlète, on parle d’intensité « maximale », « très proche du maximal », « proche du maximal ».
temps
Le terme de temps en puissance quant à lui désigne la capacité de l’athlète à inhiber de hauts niveaux de force et de vitesse mais dans un laps de temps restreint.
Ce qui diffère entre ces deux notions est le fait de vouloir :
Allez vite
nombre de répétitions
La puissance quant à elle permet la génération de plusieurs mouvements consécutifs. Cela notamment dû au fait que l’athlète n’inhibe pas ses plus hauts niveaux de force et de vitesse sur un mouvement unique.
Vous l’aurez compris, l’un ne va pas sans l’autre :
Il n’y a pas d’explosivité sans puissance et il n’y a pas de puissance sans explosivité !
quels sont les intérets de l'explosivité et la la puissance
Les intérêts du développement explosif chez l’athlète sont nombreux, et cela, même si ce dernier ne pratique pas une discipline sportive à dominante explosive.
Les bénéfices apportés par le développement explosif chez l’athlète est un avantage certain dans tous les sports !
- Augmentation du nombre d’unités motrices recrutées. [1] [2]
- Amélioration des coordinations intramusculaires et intermusculaires.
- Modifications bénéfiques des propriétés mécaniques du complexe muscle-tendon. [3] [4]
- Augmentation de la fréquence de décharge suite à la période d’inactivité des unités motrices. [5]
- Diminution de seuil de recrutement des unités motrices, permettant ainsi une activation plus précoce et une vitesse de contraction plus importante. [1] [6]
- Augmentation du temps et des niveaux d’activation des muscles. [7]
- Meilleure hypertrophie musculaire. [1]
- Meilleure amélioration du recrutement des fibres rapides de type 2B. [8] [9]
- Amélioration de la capacité à stocker l’énergie élastique via la diminution de la raideur de la fraction active de la Composante Elastique Série (CES) du complexe musculo-tendineux. [10] [16]
- Amélioration de la capacité à transmettre et restituer l’énergie élastique via l’augmentation de la raideur de fraction passive de la Composante Elastique Série (CES) du complexe musculo-tendineux. [11] [12] [13] [14]
- Diminution de la co-activation des muscles antagonistes au geste sportif. [4]
- Diminution de l’angle de pennation et une augmentation de la longueur des fascicules. [15]
quels sont les facteurs de l'explosivité et la puissance
La nature des mouvements de type explosif / puissant peut être influencée par 3 grands facteurs que sont rétrospectivement :
Ces facteurs influencent à la fois les niveaux de force produites et les vitesses atteintes au niveau du muscle et plus généralement lors du mouvement explosif.
La réalisation d’un mouvement explosif est d’abord le résultat d’une commande établie au niveau central.
Cette commande est ensuite transmise par un réseau de neurones au système nerveux périphérique, pour déclencher la contraction musculaire.
facteurs nerveux centraux
En premier lieu, le mouvement est le résultat d’une commande générée dans le cerveau, au sein d’une zone spécifique du cortex cérébral située dans le lobe frontal : le cortex moteur [16]
Le cortex moteur régule la commande motrice suite aux informations transmises par le thalamus, qui centralise lui-même les informations provenant du cortex cérébral, des ganglions de la base et du cervelet.
Les ganglions de la base traitent les informations, en provenance d’autres parties du cerveau, relatives à la faisabilité du mouvement. Le cervelet joue également un rôle, en restituant des informations sur des séquences de mouvement précédemment réalisées, permettant ainsi une régulation fine et fluide du geste. La commande motrice est ensuite transmise du cortex moteur à la moelle épinière.
Le schéma ci-contre illustre les différentes étapes de la genèse d’une commande nerveuse.
facteurs nerveux périphériques
À partir de la moelle épinière, la commande nerveuse va se déplacer le long d’un motoneurone alpha pour se diriger vers les muscles.
La zone où communique l’axone avec la fibre musculaire est appelée jonction neuromusculaire. C’est à ce niveau que le signal, ou potentiel d’action va être transmis à une ou plusieurs fibres musculaires provoquant ainsi une contraction volontaire du muscle. [17]
Des récepteurs sensoriels au niveau du tendon et du muscle envoient en retour, par les neurones sensoriels, des informations sur l’état du complexe muscle-tendon à la moelle épinière.
On comprend donc vite que l’amélioration des facteurs nerveux centraux et périphériques passent par un conditionnement de l’athlète sur les différents gestes sportifs explosifs qu’il a à réaliser.
Ce conditionnement de l’athlète sur les différents gestes sportifs quant à lui, passe par une acquisition et une connaissance parfaite des gestes qu’il devra réaliser.
coordination intramusculaire
La coordination intramusculaire correspond à l’activation d’unités motrices lors de gestes sportifs.
Les mouvements à haute vitesse nécessitent une grande activation d’unités motrices !
Principalement constituées de fibres de type 2 [18], les unités motrices avec un seuil d’activation plus faible nécessitent plus de temps pour produire leur pic de force, et sont donc par conséquent, moins efficaces dans les gestes sportifs de types explosif / puissant. [19] [20]
La capacité de l’athlète à activer rapidement des unités motrices ayant un haut seuil de recrutement, est donc déterminante pour produire de hauts niveaux de puissance. [21]
La coordination intramusculaire conditionne donc la performance explosive !
coordination intermusculaire
La coordination intermusculaire correspond à l’activation et la relaxation des muscles agonistes, synergistes et antagonistes lors de gestes sportifs.
Cette coordination joue un rôle prépondérant dans la performance explosive ! [22] [23]
L’amélioration de cette coordination conditionnera le niveau de force produit lors de l’impulsion et la vitesse atteinte au moment du décollage. [24]
facteurs structuraux
Les facteurs structuraux correspondent au nombre de fibres rapides que dispose le muscle nécessaire au geste sportif.
La composition des muscles en fibres rapides et notamment en fibres de type 2B influence donc la vitesse de contraction musculaire et par conséquent la puissance maximale produite par le muscle ! [25]
Il a d’ailleurs été démontré que la proportion de fibres de type 2 est corrélée à la production de puissance maximale et donc à la performance explosive. [26]
Mais pour en savoir plus sur les différents types de fibres, je vous renvoie à l’article concerné.
facteurs mécaniques
Les facteurs mécaniques correspondent au complexe muscle-tendon qui est lui-même constitué : d’éléments contractiles et d’éléments élastiques. [27]
Ces éléments élastiques ont la capacité de stocker au préalable de l’énergie afin de la restituer lors de gestes sportifs. [27] [28]
Cette capacité de stockage-restitution d’énergie élastique du complexe muscle-tendon permet à l’athlète d’être plus performant et plus économe dans la production de force lors des mouvements fonctionnels. [28] [29]
L’identification des éléments élastiques du complexe muscle-tendon, la caractérisation de ses propriétés élastiques et l’identification des mécanismes sous-jacents sont donc essentielles pour mieux comprendre le rôle de cette élasticité musculo-tendineuse dans le geste sportif.
Cette identification du muscle et du complexe qu’il forme avec les structures tendineuses a fait l’objet de nombreux travaux depuis le milieu du 20ème siècle.
Cela dans le but notamment, de mettre en évidence l’influence que peut avoir ces propriétés mécaniques sur les capacités de production de force et de vitesse.
Archibald Vivian Hill, en 1938, fut le premier à proposer un modèle du muscle à deux composantes. [30]
Ce modèle de « base » a servi par la suite à des travaux de modélisation musculaire beaucoup plus évolué. [31] [32] [33]
Depuis plusieurs dizaines d’années, c’est le modèle à trois composantes qui est principalement utilisé pour étudier le comportement mécanique d’un muscle. [34]
En 1989, Zajac a proposé un nouveau modèle qui servira de modèle directeur par la suite et jusqu’à l’heure actuelle : [35] [36]
composante contractile (cc)
La Composante Contractile (CC) est caractérisée mécaniquement par la relation force-longueur et par la relation force-vitesse.
Relation force-longueur :
Elle correspond à la génération de la force développé par le glissement des filaments d’actines et de myosines et donc du nombre de ponts capables de se former à chaque longueur. [37]
Relation force-vitesse :
Elle correspond à la génération de la vitesse développé par la vitesse de contraction. [30]
La Composante Contractile (CC) possède une capacité de production de force-vitesse limitée liée aux propriétés et au fonctionnement de ses éléments contractiles. [38]
La Composante Contractile (CC) correspond donc aux structures musculaires responsables du processus de génération de la force.
composante élastique série (ces)
La Composante Elastique Série (CES) est placée en série avec la Composante Contractile (CC). Cette composante Elastique Série (CES) est composée d’une fraction active et d’une fraction passive. Elle sert à assurer la qualité de la transmission de force musculaire au système squelettique et d’améliorer la production de force par sa capacité de stockage-restitution d’énergie potentielle élastique.
« Véritable tampon mécanique capable de fournir de l’énergie mécanique permettant à un muscle de se raccourcir à une vitesse supérieure à la vitesse maximale de sa Composante Contractile (CC) et de sauvegarder de l’énergie mécanique par un mécanisme de transfert vers des structures sarcomériques » [38]
Fraction ACTIVE :
Elle est localisée au niveau du sarcomère, des ponts actine-myosine et correspond aux raideurs existantes au niveau des ponts d’actine-myosine.
Fraction PASSIVE :
Elle est localisée dans les tendons et les aponévroses et correspond aux propriétés élastiques des structures tendineuses.
composante élastique parallele (cep)
La Composante Élastique Parallèle (CEP) est située en parallèle de la Composante Contractile (CC) et est localisée au niveau du tissu conjonctif, du sarcolèmme, de l’enveloppe musculaire [39] mais également au niveau des structures tendineuses.
La CEP est principalement mise en jeu lors d’un étirement important du complexe muscle-tendon. [40]
La CEP ne présente pas un comportement purement élastique mais également visqueux puisque la tension développée dépend à la fois de la longueur et de la vitesse d’étirement. [41]
comment fonctionne le geste sportif explosif et puissant
Les 3 lois de Isaac Newton permettent l’analyse et la compréhension des aspects mécaniques de la production de mouvements mono-articulaires ou pluri-articulaires, qu’ils soient explosifs ou puissants à partir de leurs caractéristiques de force et de vitesse.
Première loi de Newton
« Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui et ne le contraigne à changer d’état »
Également appelée, le principe « d’inertie ».
Concrètement :
Si un athlète ne subit pas de force extérieure, alors sa vitesse est constante : soit l’athlète est au repos (vitesse nulle) ou soit il se déplace en ligne droite avec une vitesse constante.
Exemple :
Le passage de la position statique en « starting block » s’effectue grâce à une force produite par les membres inférieurs.
D’après la première loi de Newton, au départ du mouvement, une force extérieure est observée, la vitesse de l’athlète est donc nulle. C’est lorsque l’athlète se déplacera en ligne droite qu’on observera une vitesse constante.
Deuxième loi de Newton
« Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée »
Également appelé, le principe « fondamental de la dynamique ».
Concrètement :
Le changement de l’état de mouvement de l’athlète est proportionnel à la force externe qui lui est appliquée.
L’athlète projeté via un exercice subi au sommet de sa trajectoire un changement d’état correspondant au fait qu’il n’est désormais soumis qu’à la gravité qui le ramène vers le sol.
Exemple :
Lors de l’exécution d’un squat jump, du départ du mouvement jusqu’au point le plus haut que l’athlète est capable d’atteindre, c’est l’athlète qui commande son mouvement.
D’après la deuxième loi de Newton, c’est lorsque l’athlète atteint la hauteur maximale possible qu’il n’est désormais soumis plus qu’a la gravité qui le ramènera vers le sol et par conséquent, un changement de l’état de mouvement est observé.
Troisième loi de Newton
« L’action est toujours égale à la réaction, c’est-à-dire que les actions de deux corps l’un sur l’autre sont toujours égales et de sens contraires »
Également appelée, le principe de « action – réaction ».
Concrètement :
Si un athlète exerce une force sur une résistance externe (charge, adversaire ou support), alors cette résistance externe exercera une force de même valeur et de sens opposé à la force exercée par l’athlète.
Exemple :
La nageuse pousse avec ces pieds sur le bord de la piscine, ce qui lui procure une accélération orientée dans le sens opposé à la force exercée par les pieds sur le bord de la piscine.
D’après la troisième loi de Newton, le bord de la piscine a donc exercé une force de même valeur et de sens opposé sur les pieds de la nageuse.
Il faut bien remarquer que la nageuse pousse dans le sens opposé au sens de déplacement voulu, c’est donc la force de réaction qui permet son déplacement dans le sens voulu.
- Isaac Newton – « Principes mathématiques de la philosophie naturelle » – 1687.
- Rachid Ziane – Comment travailler & entretenir, l’explosivité et l’efficacité dans le geste sportif – valdemarne.fr.
- Jurgen Weineck – Biologie du sport – 1 mai 1996.
- Jurgen Weineck – Manuel d’entraînement – 18 avril 1996.
- Marc Vouillot – Pourquoi la force améliore la vitesse ? – 2016.
- Thollet, J. – L’haltérophile chez les grands gabarits pour améliorer les qualités de vitesse – Vitesse et explosivité – 2010.
- Mac Ardle, WD., Katch, V. & Katch, F. – Physiologie de l’activité physique – 1987.
- Dellal, A. – De l’entraînement à la performance en football 2008.
- Aubert, F. – Approches athlétiques de la Préparation Physique – 2002.
- [1] Komi P. Strength and Power in Sport: Olympic Encyclopedia of Sports Medicine: Wiley; 2003.
- [2] Sale DG. Neural adaptation to resistance training. Med Sci Sports Exerc. 1988;20:S135-45.
- [3] Markovic G, Mikulic P. NeuroMusculoskeletal and Performance Adaptations to Lower-Extremity Plyometric Training. Sports Med. 2010;40:859-95.
- [4] Cormie P, McGuigan MR, Newton RU. Developing maximal neuromuscular power: part 1 – Biological basis of maximal power production. Sports Med. 2011A;41:17-38.
- [5] Mortimer JA, Eisenberg P, Palmer SS. Premovement silence in agonist muscles preceding maximum efforts. Exp Neurol. 1987;98:542-54.
- [6] Van Cutsem M, Duchateau J, Hainaut K. Changes in single motor unit behaviour contribute to the increase in contraction speed after dynamic training in humans. J Physiol. 1998;513 ( Pt 1):295-305.
- [7] Kubo K, Morimoto M, Komuro T, Yata H, Tsunoda N, Kanehisa H, et al. Effects of plyometric and weight training on muscletendon complex and jump performance. Med Sci Sports Exerc. 2007;39:1801-10.
- [8] Hakkinen K, Komi PV, Alen M. Effect of explosive type strength training on isometric force- and relaxation-time, electromyographic and muscle fibre characteristics of leg extensor muscles. Acta Physiol Scand. 1985;125:587-600.
- [9] Cormie P, McGuigan MR, Newton RU. Influence of strength on magnitude and mechanisms of adaptation to power training. Med Sci Sports Exerc. 2010B;42:1566-81.
- [10] Cornu C, Almeida Silveira MI, Goubel F. Influence of plyometric training on the mechanical impedance of the human ankle joint. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1997;76:282-8.
- [11] Foure A, Nordez A, Cornu C. Plyometric training effects on Achilles tendon stiffness and dissipative properties. J Appl Physiol. 2010A;109:849-54.
- [12] Foure A, Nordez A, McNair P, Cornu C. Effects of plyometric training on both active and passive parts of the plantarflexors series elastic component stiffness of muscle-tendon complex. Eur J Appl Physiol. 2010b.
- [13] Hoang PD, Gorman RB, Todd G, Gandevia SC, Herbert RD. A new method for measuring passive length-tension properties of human gastrocnemius muscle in vivo. J Biomech. 2005;38:1333-41.
- [14] Kubo K, Morimoto M, Komuro T, Yata H, Tsunoda N, Kanehisa H, et al. Effects of plyometric and weight training on muscletendon complex and jump performance. Med Sci Sports Exerc. 2007;39:1801-10.
- [15] Blazevich AJ, Gill ND, Bronks R, Newton RU. Training-specific muscle architecture adaptation after 5-wk training in athletes. Med Sci Sports Exerc. 2003;35:2013-22.
- [16] Penfield W, Rasmussen T. The cerebral cortex of man; a clinical study of localization of function. 1950.
- [17] Komi P. Strength and Power in Sport: Olympic Encyclopedia of Sports Medicine: Wiley; 1993.
- [18] Henneman E, Somjen G, Carpenter DO. Excitability and inhibitability of motoneurons of different sizes. J Neurophysiol. 1965;28:599-620.
- [19] Desmedt JE, Godaux E. Ballistic contractions in fast or slow human muscles: discharge patterns of single motor units. J Physiol. 1978;285:185-96.
- [20] Van Cutsem M, Duchateau J, Hainaut K. Changes in single motor unit behaviour contribute to the increase in contraction speed after dynamic training in humans. J Physiol. 1998;513 ( Pt 1):295-305.
- [21] Enoka RM, Fuglevand AJ. Motor unit physiology: some unresolved issues. Muscle Nerve. 2001;24:4-17.
- [22] Bobbert MF, van Ingen Schenau GJ. Coordination in vertical jumping. J Biomech. 1988;21:249-62.
- [23] Folland JP, Williams AG. The adaptations to strength training : morphological and neurological contributions to increased strength. Sports Med. 2007;37:145-68.
- [24] Cormie P, McGuigan MR, Newton RU. Developing maximal neuromuscular power: part 1 – Biological basis of maximal power production. Sports Med. 2011A;41:17-38.
- [25] Bottinelli R, Canepari M, Pellegrino MA, Reggiani C. Force-velocity properties of human skeletal muscle fibres: myosin heavy chain isoform and temperature dependence. J physiol. 1996;495 ( Pt 2):573-86.
- [26] McBride JM, Triplett-McBride T, Davie A, Newton RU. The effect of heavy- vs. light-load jump squats on the development of strength, power, and speed. J Strength Cond Res. 2002;16:75-82.
- [27] Gasser HS, Hill AV. The Dynamics of Muscular Contraction. Proceedings B. 1924 ;618 :96.
- [28] Cavagna GA. Storage and utilization of elastic energy in skeletal muscle. Exerc Sport Sci Rev. 1975: 89-129. Review.
- [29] Alexander RM, Bennet-Clark HC. Storage of elastic strain energy in muscle and other tissues. Nature. 1977 Jan 13 ; 265(5590): 114-7.
- [30] Hill AV. The heat of shortening and dynamics constants of muscles. Proc R Soc Lond B 1938 126 (843): 136-195, 1938.
- [31] Huxley AF, Simmons RM. Proposed mechanism of force generation in striated muscle. Nature. 1971 Oct 22 ; 233(5321): 533-8. 130.
- [32] Huxley AF, Simmons RM. Mechanical properties of the cross-bridges of frog striated muscle. J Physiol. 1971 Oct ; 218 Suppl: 59P-60P.
- [33] Mashima H, Kushima H. Determination of the active state by the graphical, experimental and instantaneous methods in the frog ventricle. Jpn Heart J. 1971 Nov;12(6):545-61.
- [34] Goubel F, and Lensel-Corbeil G. Biomécanique: Eléments de mécanique musculaire. Masson, 2003.
- [35] Zajac FE. Muscle and tendon: properties, models, scaling, and application to biomechanics and motor control. Crit Rev Biomed Eng. 1989 ; 17(4): 359-411. Review.
- [36] Zajac FE, Gordon ME. Determining muscle’s force and action in multi-articular movement. Exerc Sport Sci Rev. 1989; 17: 187-230. Review.
- [37] Gordon AM, Huxley AF, Julian FJ. The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres. J Physiol. 1966 May;184(1): 170-92.
- [38] Goubel F, and Lensel-Corbeil G. Biomécanique: Eléments de mécanique musculaire. Masson, 2003.
- [39] Magid A, Law DJ. Myofibrils bear most of the resting tension in frog skeletal muscle. Science. 1985 Dec 13 ; 230(4731): 1280-2.
- [40] Jewell BR, Wilkie DR. An analysis of the mechanical components in frog’s striated muscle. J Physiol. 1958 Oct 31; 143(3): 515-40. PubMed PMID: 13588571.
- [41] Aubert X. Structure and physiology of the striated muscle. I. Contractile mechanism in vivo; mechanical and thermal aspects. J Physiol (Paris). 1956 Mar-Apr; 48(2): 105-53.
Cet article a 2 commentaires
Votre article est absolument parfait , un grand merci pour ces notions claires!!
Bonjour Cyril,
Merci à vous pour ce commentaire qui motive à proposer encore plus de contenus de ce genre !
Cordialement
sant_maclaw