L'une des bases en musculation est de connaître les relations entre la force, la vitesse, la longueur et l'allongement musculaire. Cet article explore la relation tension-longueur en musculation, son rôle dans l'expression de la force musculaire et comment en tirer profit dans les exercices.
Composition Musculaire : Les Fondations
Pour comprendre la relation tension-longueur, il est essentiel de connaître la composition d'un muscle. Le corps humain contient différents types de muscles : lisses (parois des organes), striés cardiaques et striés squelettiques (fixés au squelette par des tendons). Cet article se concentre sur les muscles striés squelettiques, principalement ciblés dans le recrutement musculaire en musculation.
Un muscle strié squelettique est entouré d'une membrane appelée épimysium et contient des faisceaux séparés par un tissu appelé périmysium. Au sein d'un faisceau, on trouve des fibres musculaires séparées par une gaine appelée endomysium. Les fibres musculaires, ou cellules musculaires, sont des cellules allongées contractiles. Elles sont constituées de myofibrilles, qui contiennent les unités contractiles du muscle : les sarcomères.
Les sarcomères sont composés de filaments d'actine et de myosine. L'actine est une protéine constituée de 375 acides aminés, et la myosine est une protéine d'environ 2000 acides aminés. Une autre protéine, la titine, constituée d'environ 30 000 acides aminés, est responsable de l'élasticité du sarcomère.
La Relation Force-Longueur : Un Aperçu
La relation tension-longueur décrit l'expression de la force d'un muscle en fonction de sa longueur, qui dépend de son étirement et de sa contraction. Un muscle est plus fort à une longueur optimale, c'est-à-dire lorsqu'il n'est ni trop raccourci ni trop étiré.
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La force (P) croît avec la longueur et est maximale pour une longueur (Lo, longueur standard) qui correspond habituellement à une position segmentaire intermédiaire. La courbe de cette relation au niveau musculaire montre une pente peu inclinée au début, se redressant ensuite lorsque la force augmente de façon significative. La variation de ce coefficient d'élasticité permet de donner un support physiologique à la notion de raideur. Cette relation tension-allongement montre un décalage lors du retour à la position initiale. Les flèches indiquent que, pour une même longueur, la tension est toujours plus élevée lors d'un allongement que lors d'un raccourcissement.
Le Rôle des Ponts d'Union Actine-Myosine
La force de contraction est générée par les ponts d'union entre l'actine et la myosine. Ainsi, pour une même fréquence de stimulation du muscle, sa force contractile dépendra du taux de recouvrement des filaments fins et épais avant que la contraction ne commence. Selon la théorie des filaments glissants, la force contractile produite au niveau d'un sarcomère est directement proportionnelle au nombre de ponts formés entre l'actine et la myosine.
À une longueur de sarcomère élevée (supérieure à 3,6 µm), il n'y a aucun chevauchement des filaments fins et épais, et le muscle ne produira aucune force contractile. En réduisant la longueur du sarcomère de 3,6 µm à 2,2 µm, la force contractile augmentera proportionnellement au nombre de ponts d'union pouvant se former, donc au taux de recouvrement de plus en plus important des filaments fins et épais. Entre 2,2 µm et 2 µm, la force contractile est maximale, et le sarcomère est à sa longueur optimale (la force n'évolue pas dans cette gamme de longueur du fait de l'absence de tête de myosine au centre du filament épais). 2 µm correspond à la longueur du sarcomère pour laquelle les extrémités des filaments fins entrent en contact.
La Titine : Un Ressort Moléculaire
Des recherches récentes sur la cinétique moléculaire intramusculaire suggèrent que la titine agit comme un ressort. Quand elle se lie à l'actine, elle augmente la capacité de transmission de force générée à une longueur donnée de sarcomère, rendant possible l'explication du RFE (Residual Force Enhancement) et étant un facteur clé pour le correct fonctionnement du SSC (Stretch-Shortening Cycle).
Applications Pratiques en Musculation
Alors qu'il survient une perte de force lors d'un mouvement, expliquée par le bras de levier, il est possible de compenser cette perte par un raccourcissement ou un étirement volontaire du muscle. Par exemple, lors d'une flexion du coude à 90° avec une charge dans la main (curl biceps), vous vous sentez plus fort lorsque l'avant-bras est perpendiculaire (bras fléchi) à votre tronc que lorsqu'il est parallèle (bras tendu). En faisant varier la longueur du muscle au moment où vous allez perdre la force, vous pouvez exploiter le principe de la relation tension-longueur pour conserver la longueur optimale.
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En pratique, il s'agit de trouver les exercices qui permettent d'exploiter au mieux l'optimum de la relation tension-longueur et d'adapter potentiellement leur exécution afin de les rendre plus efficaces. Il est important de noter que le choix des exercices dans un programme de musculation dépend de nombreux autres paramètres (morpho-anatomie, points faibles, blessures, niveau, objectifs, etc.). Il est recommandé de se faire accompagner par un coach, en particulier pour les débutants.
C'est en faisant varier la longueur d'un muscle durant l'exécution d'un exercice, alternativement au niveau de son insertion et de sa terminaison, qu'on peut ainsi obtenir la longueur optimale.
Exemples d'Exercices Optimisant la Relation Tension-Longueur
Voici quelques exemples d'exercices qui peuvent être adaptés pour exploiter la relation tension-longueur :
- Les tractions en prise supination: Cette prise permet une plus grande activation des biceps à la fin de la contraction.
- Le curl incliné: L'inclinaison étire davantage les biceps en position de départ, augmentant la tension au début du mouvement.
- Le développé couché prise serrée sans descendre trop bas et en visant le bas des pectoraux: Cette variation cible davantage le bas des pectoraux et permet de maintenir une tension optimale.
- Les dips sans descendre trop bas et en visant le bas des pectoraux: Similaire au développé couché prise serrée, cette variation sollicite le bas des pectoraux.
- Le leg extension en basculant le buste vers l’arrière lors des phases concentriques: Cette bascule permet de maintenir une tension plus constante sur les quadriceps.
- Le squat: En ajustant la profondeur du squat, on peut cibler différentes portions des quadriceps et des fessiers.
- Le leg curl assis en basculant légèrement le buste en avant lors des phases concentriques: Cette bascule permet d'optimiser la tension sur les ischio-jambiers.
- Le soulevé de terre jambes semi-tendues en ne tendant donc pas complètement les jambes pour ne pas étirer trop fortement les ischio-jambiers: Cette variation réduit l'étirement excessif des ischio-jambiers, permettant une meilleure contraction.
- Pour travailler les gastrocnémiens (jumeaux) des mollets, le chameau ou les mollets à la presse à cuisse: Ces exercices permettent une plus grande amplitude de mouvement et une meilleure contraction des mollets.
Facteurs Influençant la Force Musculaire : Vitesse et Puissance
Dans une contraction dynamique concentrique, la force du muscle sollicité croît lorsque sa vitesse de raccourcissement décroît. En comparant les deux courbes force-vitesse et puissance-vitesse, on peut noter que plus la puissance est élevée, plus la courbe force-vitesse est aplatie. En pratique, les muscles ne développent pas la même puissance à la même vitesse, et un muscle lent à puissance mécanique faible a un rendement supérieur à celui d'un muscle rapide. Le choix de la vitesse est un facteur important de la force.
Cycle Étirement-Raccourcissement (SSC)
Le SSC est composé de trois phases : une phase excentrique (étirement), une phase d'amortissement (transition), et une phase concentrique (raccourcissement). La deuxième phase de transition correspond à la brève période entre l'étirement et le passage vers une contraction concentrique, où l'énergie élastique est stockée dans les muscles et les tendons avant d'être libérée.
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Le CMJ (countermovement jump) versus le SJ (squat jump) illustrent l'importance du SSC. Le contremouvement dans la direction opposée à celle du saut lors du CMJ permet de sauter plus haut et plus vite par rapport au SJ. De plus, vu que l'espace et le temps disponible pour effectuer une contraction sont augmentés, le résultat est une production de force majeure.
Après avoir dépassé un certain délai temporel, l'actine se détache de la titine et de la myosine, cassant l'union qui permet la structure des ponts croisés.
Importance pour le Préparateur Physique
Les paramètres physiologiques évoqués ci-dessus permettent de comprendre l'importance de certaines connaissances spécifiques pour le préparateur physique. Pour répondre à la demande des pratiquants de force athlétiques, les préparateurs doivent avoir une bonne compréhension en physiologie de l'effort.
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