capacité phsique

Les capacités physiques

On découvre des déterminants de la condition physique, les « qualités ou capacités physiques ».
On établit les passerelles entre : le cours de physiologie et les composantes du développement de la condition physique, la « préparation physique ».

Les compétences à développer : être capable de justifier toute charge de travail proposé dans une séquence d’entrainement.
Ex : Pourquoi 10sec d’effort ? Pourquoi 90% d’intensité ? Pourquoi telle charge en musculation, telle forme de récupération ?
Des multiples propositions de classement des différentes capacités physiques LETZELTER, GUNDLACH ou TSCHIENNE aux propositions de Gilles COMETTI (suite du cours) .

Emergence des notions de :
- force
- endurance
- vitesse
- souplesse
- coordination
Il y a interdépendance de toutes ces capacités physiques.

Ex : courir un marathon exige : de l’endurance aérobie mais aussi un minimum de force (mouvement), un minimum de souplesse (limiter les entraves au mouvement), un minimum de vitesse gestuelle (permettant de n’utiliser qu’un faible % de sa vitesse gestuelle maximale), une certaines coordination (mouvements économes et bon rapport d’utilisation de l’énergie disponible).

 

Proposition présentée par G. COMETTI

temps

amplitude

Niveau d’analyse

Durée d’application de la force avec mise en jeu des filières énergétiques : anaérobies alactique, anaérobie lactique, aérobie

Muscle

Les différents niveaux de coordination du plus simple vers le plus complexe : sarcomère, fibre, muscle (unités motrices), jeu agonsites-antagonistes, chaines musculaires

Rapport force développée et longueur du muscle avec mise en jeu : des qualités d’élasticité musculaire  et des réflexes neuromusculaires


















       I.            LA FORCE

1)     Généralités

Définition : grandeur qui peut se définir comme toute cause capable de modifier l’état de repos ou de mouvement d’un corps :

-          Le déplacer

-          Le déformer

-          Modifier la direction ou la vitesse

Domaine sportif : qualité physique qui va permettre d’obtenir les effets précédemment cités.

 

a)     Catégorisation de la force

Frce : capacité à mobiliser la plus grande charge possible

B développe une force double de celle de A

A             75kg

B             150kg

 

On définit la charge maximale qu’un individu va soulever (orientation vers différents types de force)

1-      Une fois (1RM ou répétition maximale)- force maximale

2-      Le plus vite possible- force explosive ou force dynamique (puissance). (équation)

3-      le plus longtemps possible – force endurance (WILMORE)

WILMORE la détermine comme la capacité à réaliser le plus grand nombre de répétitions avec 75% du max (1RM)

 

A développe une puissance (300kg.s-1) deux fois supérieure à B (150kg.s-1° exprimée en watts (unité plus souvent utilisée)

A             150kg en 0,5s

B             150kg en 1s

 

 

WILMORE la détermine comme la capacité à réaliser le plus grand nombre de répétitions avec 75% du maximum (1RM)

A             75kg 10 fois

B             75kg 20 fois

 

4-      En rapport avec la masse à déplacer à force relative
Force maximale absolue rapportée à l'unité de poids corporel (activités de saut par exemple)

5-     

Multiplicités des formes d’expression de la force. Relations étroite avec les disciplines sportives et conséquences sur les charges d’entrainements.

 

En rapport avec la spécialité à force utile (spécifique).
Force qu’un athlète exprime dans les techniques de sa spécialité

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)     Déterminants de la force (référence G, COMETTI)

 

Liées à la structure du muscle

Mécanismes structuraux

 


   

Liées aux capacités de commande des unités motrice

Mécanismes nerveux

Liées aux capacités d’allongement du muscle

Mécanismes d’étirements

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Mécanismes liés à la structure :

- l’hypertrophie
- les types de fibres
- les sarcomères

2)     Hypertrophie musculaire

a)     Définition

Augmentation de volume musculaire : pendant longtemps, on a assimilé capacité de production de force à section d’un muscle.
Des travaux plus récents admettent une corrélation, mais soulignent l’existence d’autres mécanismes (nerveux et liés à l’étirement).

b)     Mécanismes

Le contenu protéique d’une fibre musculaire résulte d’un équilibre permanent entre :
- dégradation liée à l’activité physique
- synthèse durant les phases de repos

(histogramme)

Stabilité du contenu protéique

Accroissement de la synthèse visant à l’hypertrophie

Atrophie musculaire :
Le même mécanisme permet d’expliquer l’atrophie musculaire consécutive à une immobilisation (plâtre) .
Faible niveau de dégradation (faible activité) mais parallèlement une diminution supérieur de la synthèse aboutissant à l’hypotrophie.
Lors de la reprise d’activité : remise en route de la synthèse et récupération du volume musculaire.

 

 

 

 


                                                               Myofibrilles

                               4 niveaux            Tissu conjonctif

                                                               Vascularisation

                                                               Fibres musculaires

 

 

Les myofibrilles

1er mécanisme : augmentation de la taille des myofibrilles

 

Synthèse de nouveaux myofilaments au niveau des sarcomères.
Des filaments d’actine et de myosine vont s’ajouter en périphérie.
Augmentation de la section transversale du sarcomère.
Mécanisme inverse (élimination de filaments en périphérie) lors d’immobilisation consécutives à des accidents « fonte musculaire).

2ème mécanisme : augmentation du nombre de myofibrilles
Théorie de GOLDSPINK

Rupture de la strie Z (consécutive à des tractions non axiales) dépendant de l’accroissement de sections, fissuration longitudinale de la myofibrille, ce mécanisme de séparation se retrouve quelque soit le type de fibres (lentes ou rapides), fréquence plus importante pour les fibres rapides.

Tissus conjonctif

Le tissu conjonctif (éléments de contention musculaires, tendons, aponévroses, épimysium et périmysium…)

Il est constitué en grande partie de collagène et représente environ 13% du volume musculaire.

On observe le maintien d’un % à peu près identique quelque soit l’individu concerné (entrainé ou non).

Le tissu conjonctif augmente donc dans les mêmes proportions et au même rythme lorsqu’on  soumet un sujet à un travail de musculation

Cela participe à l’accroissement du volume musculaire général mais sans incidence sur les qualités de force.

Vascularisation

Il y a des différences sensibles au niveau du développement du réseau sanguin.

Pour des activités utilisant des procédés de musculation assez proches.

Ex : culturistes

Les séries moins lourdes, les répétitions, le volume de travail

Cela engendre des effets sur le système de transport de l’oxygène et une adaptation à moyen terme sous forme de développement du réseau vasculaire, il y a densification du réseau capillaire. On peut retrouver une densité capillaire comparable aux athlètes de durée.

Le travail préalable permet de dilater le muscle

L’haltérophile

Travail de qualitatif (acquisition puissante explosives, peu de sollicitation des systèmes de transport de l’oxygène (récupération longue))

Ne bénéficient pas des adaptations précédentes.

 

3)     Les fibres musculaires


1er mécanisme : augmentation de la taille des fibres

Admise correspond aux mécanismes qui se déroulent au niveau des myofibrilles, du tissu conjonctif et des autres éléments cellulaires.

Se retrouve dans toutes les fibres quelque soit leur type, avec une répercussion plus importante dans les fibres rapides.

2ème mécanisme : augmentation du nombre de fibres

Hyperplasie

Mise en évidence expérimentalement chez l’animal (chat) soumis à des charges de travail.

Hypothèse : même principe que pour les myofibrilles (fissuration longitudinale)

Données expérimentales sur l’animal à l’issue

 

De deux ans de travail

Force

57%

Masse musculaire

11%

Nombre de fibres

9%

 Actuellement chez l’homme, cette théorie est encore controversée. COSTILL met en évidence chez les culturistes :

-          Des volumes musculaires importants avec des sections de fibres musculaires peu augmentées par rapport à d’autres populations sportives, voire des sédentaires.

-          La seule explication étant une hyperplastie mais est elle acquise ou d’origine génétique ?

-          D’autres études apportent des infos contraires

Pour l’instant la théorie d’un nombre programmé génétiquement de fibres semble encore dominer.

 

 

 

 

 

 

    3 – Théorie de l’hypertrophie

En relation avec le mécanisme d’adaptation (surcompensation)

  Le travail musculaire détruit des structures protéiques (dégradation), régénérées ensuite :

-          au niveau initial

-          et à un niveau supérieur (synthèse protéique)

Théorie du ‘break down and build up’ des publications anglo-saxonnes

Douleurs musculaires ou courbatures longtemps attribuées à tort à l’acide lactique

  Destruction du matériel contractile responsable de ces douleurs

  Avec œdème et site inflammatoire (protection)

Peut aller jusqu’à une impotence partielle (contraction difficile) ou totale. Avec disparition progressive des douleurs et des difficultés de mouvement

  Elimination des structures endommagées

  Et remplacement par de nouvelles structures opérationnelles

Courbatures : conséquences d’un travail musculaire mal adapté ou trop brutal,

Une progression correcte dans les charges de travail limite :

-          les destructions musculaires

-          les phénomènes douloureux et limitatifs de l’activité du muscle

 

    4 – Place de l’hypertrophie dans l’augmentation de la force

 

Première phase : au début, prédominance des mécanismes nerveux (suite du cours) :

                Progression rapide des performances

                Peu ou pas de modifications de la masse musculaire

                Peut expliquer la lassitude

                               Des débutants confrontés à un travail pénible sans résultats sur la masse musculaire (découragement)

                               Tentation du recours au dopage (produits illicites circulant couramment dans certaines salles de musculation)

 

Explication physiologique : en situation normale, peu d’unités motrices sont recrutées en même temps. Cependant, le matériel contractile est disponible. Les progrès rapides s’expliquent :

-          par la mise en place d’un processus d’apprentissage

-          de la manière d’utiliser tout le potentiel déjà disponible

Les facteurs nerveux de la force sont donc prédominants pour expliquer ces progrès rapides

 

Deuxième phase : Ralentissement des progrès

Le muscle sait utiliser tt le potentiel d’unités motrices comparativement aux charges de travail proposées, cela reste insuffisant. Il y a alors mise en route de mécanismes d’adaptation structurelle (augmentation de masse)

 

Troisième phase : en situation normale, limites

Tentation courante d’aller au-delà en utilisant des substances qui vont permettre de dépasser ces limites

                Stéroïde anabolisants…

                Recherches génétiques ?

 

  C – Fibres musculaires

Répartition variable selon les rôles musculaires

    1 – Rappel

Classification des fibres

                ST/Fta/FTb

                1/2a/2b

                SO/FOG/FG

vitesse de contraction…

 

    2 – Bases physiologiques

Localisation au niveau de l’ATPase à action + ou – rapide et de la structure des fibres de myosine

Fibre             1              2a             2b(x)

Myosine          lente             /     rapide

                              Schéma de Howald 1984

 

Découvertes récentes chez l’homme :

-          Présence de fibres intermédiaires (continuum)

-          Gène 2b (les + rapides) présent et non exprimé chez l’homme

 

Problématique : importance de disposer de fibres rapides (disciplines explosives)

L’entrainement permet-il d’aboutir à une transformation des fibres, des lentes vers les rapides ?

Ou vice-versa, des rapides vers les lentes ? (efficacité dans les disciplines de durée) ?

 

Plan expérimental

La fibre musculaire  est complètement  plastique.

Conditionnée par le motoneurone qui l’innerve (fréquence de décharge)

                Une fibre devient lente parce qu’elle reçoit des influx de fréquence basse

                Une fibre est rapide parce qu’elle reçoit des influx à fréquence élevée

 

Dans la réalité

1 <-- et à 2a <-- et à 2b

Hypothèse : temps d’utilisation / forme d’utilisation de chaque fibre pendant la journée

Périodes de réception d’influx à faible fréquence plus importante

Pas de transformation (fibre lente)

Les seules sollicitations de la journée sont à faible fréquence

Possibilité de transformation (fibre rapide)

  3 – Sarcomères

Dans 2 directions :

-          latéralement (ajout de sarcomères en périphérie de la fibre)

-          longitudinalement (ajout de sarcomères en série aux extrémités de la myofibrille)

Un muscle s’adapte par rapport à la course (déplacement) qu’il effectue le plus couramment

                Un travail sur une longueur réduite, incomplète (majorité des pratiques sportives) peut amener une diminution de longueur (élimination de sarcomères aux extrémités)

                Un travail en amplitude maximum permet d’obtenir une augmentation de longueur par ajout de sarcomères en série

Le travail en amplitude est fortement conseillé dans tout entrainement sportif (palliatif à effet limitatif des gestes sportifs courants)

                Stretching

                Musculation en amplitude

L’augmentation du nombre de sarcomères en série ou en parallèle est aussi en rapport avec l’augmentation de la capacité de contraction du muscle

 

Propriété mécanique (2cubes en hauteur / 2 cubes l’un à coté de l’autre)

Temps de contraction 1 / 1

Tension maximale ½

Amplitude des mouvements 2 / 1

Vitesse maximale 2 / 1

Travail maximal 1 / 1

Puissance maximale 1 / 1

 

Série : action sur la vitesse et l’amplitude

Combinaison des 2 objectifs indispensables à une bonne qualité de force

 

III – Contrôle nerveux

Mis en évidence par de nombreuses études telles que par exemple :

                Augmentation de force après quelques (voire une) séances de musculation (sans modification structurelle)

                Augmentation de force sur un membre non entrainé

                               L’entrainement ayant porté uniquement sur l’autre membre (entrainement croisé…)

 

MECANISMES NERVEUX

-          recrutement des Unité Motrice

                                                   = dans certaines publications est utilisé le terme de coordination intramusculaire

-          synchronisation des UM

-          coordination intermusculaire

 

Le recrutement des unités motrices

    1 – Rappel : notion d’UM

1 motoneurone / ses ramification / nombre de fibres musculaires (2)

 

    2 – Recrutement spatial

Loi d’HENNEMAN ou « size principe »

Les unités les + petites sont recrutées en premier (type 1 à vitesse lente et tension musculaire basse)

Puis viennent ensuite les unités de type 2a, 2b

Pour des efforts d’intensité faibles, les unités motrices rapides (explosivité) ne sont pas recrutées

 

(3) Paillard 1982 : en rampe / balistique

En rampe :

Recrutement progressif des unités motrices

Pédale d’accélérateur qu’on enfonce progressivement pour obtenir une augmentation progressive de la vitesse

Respecte la loi d’Henneman

 

balistique

Recrutement impulsifs en fonction des besoins

Utilisent l’inertie du mouvement lancé

Les mouvements sportifs sont surtout de type balistique

Vise plutôt les fibres rapides

 

Problèmes : accès privilégié aux fibres rapides

Est-il possible d’inverser ce mode de recrutement (préférence aux fibres rapides très importantes pour l’explosivité) ?

Actuellement théories contradictoires

                Certaines admettent que

                Par des mouvements rapides

                Ou par électrostimulation : travaux récents du prof DUCHATEAU à liège

Il serait possible avec des fréquences d’influx rapides de contourner la loi d’Henneman

D’autres théories n’admettent pas cette possibilité (respect de la loi d’Henneman, avec réduction du tps d’accès aux fibres rapides

 

Conséquences pratiques

 

Quelque soit la théorie accéder aux fibres rapide se fait par des formes de travail utilisant

-          charges lourdes

-          travail explosif

-          vitesse maximale

 

    3 – Recrutement temporel

A chaque impulsion nerveuse, la fibre réagit par une secousse

Si une seconde impulsion arrive en avant le retour complet au repos, la fibre réagit

                Par une seconde secousse

                Qui s’ajoute à la première

                Avec une tension supérieure

Si le rythme des impulsions s’accroit, contractions presque permanente, le tétanos imparfait

Au delà plateau de contraction, le tétanos parfait

 

Accroitre la force va passer par :

                1 . Elévation du plateau e tétanos (tension dégagée supérieure)

Force maximale

                2. Accès le plus rapide au plateau (temps de montée au pic de force)

Force dynamique

 

Pour cela travail avec charges lourdes, travail explosif, réalisation à vitesse maximale

(4)

 

32- Synchronisation des unités motrices

PAILLARD : mise en évidence d’une tendance naturelle des motoneurones à la synchronisation

Difficulté d’obtenir des contractions régulières et des mouvements sans à coups.
Montées brutales de force

Les cellules de RENSHAW sont sous dépendance du Système Nerveux Central et elles désynchronisent les motoneurones.

Elles sont située dans la moelle épinière et envoient des influx inhibiteurs vers certaines motoneurones.

PIERROT-DESELLIGNY mise en évidence d’une action inhibitruce sur Système Nerveux Central sur les cellules de RENSHAW permettant de retrouver la synchronisation

Les charges lourdes et mouvements explosifs amènerait une réaction des centres supérieurs avec comme conséquence l’inhibition temporaire des cellules de RENSHAW.
Et la possibilité de retrouver temporairement la synchronisation des unités motrices
Conséquence : capacité de production de force supérieure

En résumé : L’amélioration des facteurs nerveux de la force passe par l’utilisation de formes maximales de travail.
Charges lourdes, parfois maximales ou travail explosif ou réalisation à vitesse maximale.
La rapidité de mise en place de ces processus contribue à expliquer les progrès rapides constatés au début d’un travail de musculation.

33- Coordination intermusculaire

Rend compte de l’activité de tous les muscles sollicités dans la production d’une action motrice, elle conditionne la production de forceet se manifeste de plusieurs manières.

Le jeu agoniste- antagoniste

Chez des athlètes débutants, on observe en même temps contraction des agonistes producteurs du mouvement et contraction des antagonistes qui gênent la production du mouvement (maladresse, inefficacité).

Explication : Recherche de protection

Entrainement et musculation permettent de limiter cet élément freinateur et ainsi d’accroitre la force produite par les agonistes.

Latéralité

Un muscle travaillant de manière bilatérale : produit une force inférieure à la somme des forces, développées par les deux muscles, travaillant de manière unilatérale.

C’est important en musculation de sollicitations régulières de type unilatéral.
Il est primordial pour les activité cyclique d’avoir une alternance des mouvements (course, vélo, natation…) ou acycliques, latéralisées (lancer…)

Niveaux de participation variable des muscles en fonction du mouvement produit
Enregistrement de l’activité électrique : EMG, Electromyogramme

Niveaux de participation des muscles (mouvements proches)

Coordinations et répartitions différentes dans des mouvements de musculation différents, mais censés travailler les mêmes muscles.

IV- Etirement

Les mesures de force explosive des membres inférieurs, sans flexion préparatoire (SJ) avec flexion préparatoire (CMJ) mettent en évidence que la production de force n’était pas seulement due à la contraction du muscle.

Mécanismes liés à l’étirement


Réflexe myotatique

Réflexe tendineux

Elasticité musculaire

1- Le réflexe myotatique

Origine : fuseau neuromusculaire

Déclenchement : Modification de longueur et vitesse de la modification

Actions : Contraction réflexe du muscle étiré et provoquer le relâchement des groupes antagonistes.

2- Le réflexe tendineux

Schéma

Origine : Récepteurs tendineux de GOLGI

Déclenchement : Tractions exercées sur le tendon

Actions : Inhibition de la contraction réflexe du muscle étiré et contraction des groupes antagonistes

3- L’élasticité musculaire

31- Rappel

Composante contractile (par raccourcissement des sarcomères)
Composante élastique qui présente plusieurs fractions :
parallèle située dans le tissu conjonctif du muscle (sarcolemmes, épimysium, périmysium, endomysium, aponévroses)
Série avec une : fraction passive (tendons), fraction active (pont actine, myosine).

Ces composantes interviennent comme un élastique mis en tension (étiré) qui emmagasine une énergie restituée lors de sa libération.
Très importante dans les activités physiques, l’énergie restituée vient s’ajouter à la contraction proprement dite et en accroit l’intensité.

Tous les tissus n’ont pas les mêmes caractéristiques d’élasticité : faible, voire négligeable pour les composantes « parallèle ou série passive »
Fondamentale pour la composante activé série.

32- Composante active série-localisation

Schéma

Réside à deux niveaux :

  1. la queue de myosine que l’on peut assimiler à un ressort
  2. la tête de myosine qui présente plusieurs points d’ancrage. On peut comparer son fonctionnement à un « tampon buvard »

Pontageà Excentrique : mise en tension de la composante électrique sérieàconcentrique, restitution de l’énergie

Schéma

4- Les mesures par les tests SJ, CMJ, Drop Jump

Schéma

Les résultats obtenus mettent en évidence : Une augmentation régulière des performances obtenues entre SJ, CMJ et les premiers DJ.
A partir d’une certaine hauteur de DJ, les performances baissent.

Le SJ met en évidence la qualité de la contraction du muscle. L’utilisation de la composante élastique série est très faible.

Le CMJ : la flexion préparatoire a pour effet : de mettre en action la CES, un allongement du ressort, un basculement de la tête sur les points d’ancrage extrêmes

D’exciter les fuseaux neuromusculaires et de mettre en action le réflexe myotatique et ainsi d’obtenir une pré-contraction du muscle

Le DJ : Permet d’augmenter la charge d’arrivée au sol, d’accroitre le pression et d’augmenter l’intensité de réponse par : la CES, le réflexe myotatique

La baisse de performance obtenue à un certain moment du DJ s’explique par l’excitation des récepteurs de Golgi et le déclenchement du réflexe tendineux (ou myotatique inverse).

L’entrainement orienté vers la pliométrie

Pour accroitre la force développée et utiliser ces mécanismes liés à l’étirement

Abaisser le seuil d’excitation des fuseaux neuromusculaires (accroitre l’efficacité du réflexe myotatique)

Augmenter la qualité du ressort musculaire (diminuer la compliance)

Elever le seuil d’excitation des récepteurs de GOLGI (retarder la mise en action du réflexe tendineux

 

 

 

 

 

 

 

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site