Découvrez Tous les Types et Variations des Contractions Musculaires pour Optimiser Votre Fitness

Le muscle, élément essentiel du mouvement, est constitué de fibres longues attachées à l'os par un matériau tendineux. Ces fibres s'organisent en faisceaux, les fascicules, enveloppés d'une gaine de tissu conjonctif. La fibre musculaire, complexe, révèle sous le microscope des myofibrilles, la machinerie contractile du muscle, traversées par des stries alignées. La contraction musculaire est un processus fascinant qui permet à nos muscles de remplir leurs fonctions. Cet article explore en détail les différents types de contractions musculaires, leurs mécanismes et leurs implications.

Classification des Muscles

Les muscles sont classés en deux grandes catégories selon leur aspect : striés et non striés.

Muscles Striés

Les muscles striés se subdivisent en deux types : les muscles squelettiques et les muscles cardiaques. Une caractéristique importante commune aux muscles striés est qu'ils contiennent de la myoglobine, une protéine de liaison à l'oxygène et au fer présente dans les tissus musculaires cardiaques et squelettiques des vertébrés.

Muscles Squelettiques

Les muscles squelettiques, le type le plus courant dans notre corps, sont sous contrôle conscient et attachés aux os par des tendons. Ils permettent le mouvement volontaire des membres et du squelette. Les muscles du biceps, du triceps et du fessier sont des exemples de muscles squelettiques. Ils sont également appelés muscles volontaires.

Muscle Cardiaque

Le muscle cardiaque se trouve uniquement dans le cœur. Sa fonction est de se contracter et de pomper le sang dans tout le corps. Ce muscle est sous contrôle involontaire, il s'agit d'un couplage excitation/contraction cardiaque. Le muscle cardiaque est très dépendant du métabolisme oxydatif et est continuellement actif. Par conséquent, le flux sanguin nécessaire à son fonctionnement est important.

Muscles Non Striés

Les muscles non striés (également appelés muscles lisses) contiennent également de la myoglobine, bien que leur concentration soit généralement plus faible que dans les muscles striés et sont sous contrôle involontaire. Ils remplissent différents rôles et fonctions dans l'organisme :

Contrôler le processus de péristaltisme dans l'intestin.
Réguler la pression artérielle en ajustant la résistance des parois des vaisseaux sanguins.
Réguler l'écoulement de l'urine.
Assurer les contractions de l'utérus pendant la grossesse et l'accouchement.

Le péristaltisme est le nom donné aux mouvements musculaires permettant de faire avancer un contenu dans un organe creux tel que le gros intestin. Les muscles lisses sont présents dans la paroi de nombreux organes (tous les vaisseaux sanguins sauf les plus petits, intestins, utérus…). Ils forment des couches denses qui tapissent la paroi interne des vaisseaux et des organes creux et ne montrent pas de stries transversales. Ils sont constitués de cellules fusiformes mononucléées de taille variable (20 à 200 µm) dont le noyau est en position centrale, les fibres musculaires lisses. Ces cellules sont soit isolées dans le tissu conjonctif, soit regroupées en tunique musculaire (vaisseaux, tube digestif) ou en muscles (muscle érecteur du poil). Généralement, les faisceaux des fibres lisses des tuniques musculaires sont organisés en deux couches superposées : une couche circulaire et une couche longitudinale. Le muscle lisse en général dépend plus du métabolisme anaérobie. Ainsi les muscles lisses des parois artérielles sont avasculaires. Les muscles lisses sont sous le contrôle du système nerveux neurovégétatif (ou système autonome) qui ne répond pas au contrôle de la volonté.

Importance de la Myoglobine dans la Contraction Musculaire

La myoglobine est une protéine rouge dont la structure est similaire à une seule sous-unité de l'hémoglobine. Alors que la myoglobine et l'hémoglobine sont toutes deux des molécules de stockage de l'oxygène, la myoglobine a une plus grande affinité pour l'oxygène que l'hémoglobine. Par conséquent, l'hémoglobine cède de l'oxygène à la myoglobine, surtout à faible pH. Ce comportement est particulièrement important lors d'une activité musculaire intense où il y aura un manque d'oxygène, et les muscles subiront une respiration anaérobie. Un sous-produit de la respiration anaérobie est l'acide lactique, qui abaisse le pH des muscles. Ainsi, lors d'une activité musculaire intense, l'hémoglobine cède plus facilement de l'oxygène à la myoglobine dans les muscles. Cet oxygène est utilisé dans la respiration aérobie pour générer l'adénosine triphosphate (ATP) nécessaire à la contraction musculaire.

Types de Contractions Musculaires

Les contractions des muscles squelettiques sont classées en deux types en fonction de la longueur du muscle pendant la contraction. Ces deux types sont isométriques et isotoniques.

Contraction Isométrique

Les contractions isométriques génèrent une force et une tension tandis que la longueur du muscle reste relativement constante. Par exemple, les muscles de la main et de l'avant-bras subissent une contraction isométrique lorsque tu fermes le poing. Un autre exemple serait celui d'une contraction de biceps, lorsque tu tiens un haltère dans une position statique au lieu de le soulever ou de l'abaisser activement. Le mode isométrique quant à lui est une contraction musculaire sans éloignement ni rapprochement des insertions musculo-tendineuse. On pourrait être encore plus être précis concernant le mode isométrique. En effet on peut le subdiviser en deux modalités, l’isométrie de maintien (yielding) et l’isométrie de surpassement (overcoming). L’isométrie de maintien consiste à maintenir une charge ou un objet dans une position sans mouvement articulaire. L’isométrie de surpassement consiste quant à elle à pousser contre un objet ou une surface immobile.

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L'isométrie est très intéressante pour deux raisons: la première c'est que c'est le mode de contraction qui a le plus haut potentiel d'activation musculaire (c'est-à-dire que l'on peut recruter le plus de fibres musculaires en même temps). Par exemple, une étude sur des efforts maximaux à démontré une activation du muscle à 95,2% pour l'isométrie, 88,3% pour l'excentrique et 89,7% pour le concentrique. Ceci est donc particulièrement utile du point de vue nerveux, afin de pouvoir être plus fort ou de pouvoir détruire plus de fibres en en recrutant plus lors d'un effort! Le second intérêt est que la contraction isométrique est là où l'on est le plus fort, et l'on peut utiliser les charges les plus lourdes.

Méthodes d'entraînement isométrique

L'isométrie fonctionnelle: On utilise un rack (ou bien un partenaire qui nous assure) pour se mettre à "l'angle critique" du mouvement et on garde la position 5 à 15 secondes. C'est une méthode de force qui est particulièrement intéressante pour renforcer les positions faibles du mouvement, là où la technique se dégrade.
Le stato-dynamique: On va effectuer des pauses durant le mouvement durant l'excentrique ou le concentrique, de préférence également sur un point faible. Cette méthode peut être utilisée de plusieurs manières: afin d'augmenter le temps sous tension pour l'hypertrophie, afin de travailler un point faible pour la force, ou bien d'augmenter la puissance!
La pré-fatigue: Nous allons utiliser l'isométrie afin de recruter plus de fibres musculaires et de pré-fatiguer le muscle, ce qui est peut-être très intéressant pour cibler un certain groupe musculaire ou lorsque l'on a peu de charge. C'est une technique d'hypertrophie sarcoplasmique.
La post-fatigue: Nous allons simplement faire l'inverse et garder une position isométrique en fin de série, une fois l'échec musculaire concentrique déjà atteint. C'est sadique et très efficace pour la prise de muscle. Elle marche en stimulant l'IGF-1, les facteurs de croissance et l'hyperplasie.
Le contraste intra-série: C'est une méthode plutôt efficace pour travailler le recrutement musculaire et l'hypertrophie en ajoutant des pauses durant la série.

Contraction Isotonique

Contrairement aux contractions isométriques, la tension reste constante pendant les contractions isotoniques, tandis que la longueur du muscle change. En fonction de la modification de la longueur du muscle, les contractions isotoniques peuvent être concentriques ou excentriques.

Contraction Musculaire Isotonique Concentrique

La contraction concentrique est un type d'activité musculaire qui génère une tension et une force permettant de déplacer un objet à mesure que le muscle se raccourcit. Il s'agit du type de contraction musculaire le plus courant dans notre corps. En soulevant un haltère avec le biceps, une contraction concentrique fait plier le bras au niveau du coude et soulève le poids vers l'épaule.

Contraction Musculaire Isotonique Excentrique

Pendant une contraction excentrique, le muscle s'allonge tout en continuant à générer de la force. En d'autres termes, la résistance opposée au muscle est supérieure à la force générée, ce qui entraîne un allongement du muscle. La contraction excentrique est le type de contraction le plus fort, principalement utilisé pour les mouvements de poids contrôlés. Les contractions excentriques peuvent être volontaires ou involontaires. Par exemple, une contraction excentrique volontaire permet l'abaissement contrôlé d'un objet lourd soulevé par une contraction concentrique. Un exemple de contraction excentrique involontaire serait l'abaissement involontaire d'un objet trop lourd.

L'excentrique est très intéressant pour la prise de muscle, car ce mode de contraction est le plus efficace: l'allongement des fibres musculaires est ce qui provoque le plus de dégâts. On est également plus fort en excentrique qu'en concentrique. Une étude a ainsi trouvé que l'excentrique pur était plus efficace de 19% que le concentrique pur. Cependant, c'est la combinaison des deux qui produira le plus de muscles, mais en maîtrisant l'excentrique: c'est pour cette raison que les bodybuilders utilisent généralement des tempos un peu plus lents.

Méthodes d'entraînement excentrique

L'excentrique pur: On utilise un rack ou un partenaire afin de n'effectuer que l'excentrique. C'est intéressant car cela nous permet d'utiliser des charges importantes et de créer beaucoup de dégâts. C'est une méthode qu'il faut employer avec parcimonie et respect car elle peut être dangereuse: vous ne devriez jamais employer des charges que vous ne pouvez pas maîtriser sur 5 secondes au moins.
L'excentrique lent: On va effectuer nos répétitions avec un excentrique de 4 à 6 secondes et un concentrique explosif. C'est aussi une excellente technique pour travailler l'apprentissage moteur et la technique, ainsi que développer le gainage sur les exercices polyarticulaires.
La méthode 2/1: C'est une forme de surcharge excentrique qui se pratique généralement sur une machine. On va utiliser les deux membres pour soulever la charge, puis la redescendre lentement sur un seul en alternant, avec 4 à 6 secondes d'excentrique.
L'excentrique accentué: Ici nous allons utiliser le fait que nous sommes plus fort en excentrique afin d'effectuer une potentialisation post-activation pour soulever plus lourd. En gros, nous allons effectuer une répétition excentrique très lourde, puis une ou plusieurs répétitions normales ou purement concentrique.
L'excentrique accentué manuel: Elle s'effectue avec un partenaire: on effectue une répétition concentrique, puis un excentrique lent et maîtrisé pendant que notre partenaire pousse pour le rendre plus difficile. C'est une technique très efficace pour prendre du muscle.

Concentrique

Quand on parle de concentrique, on pense immédiatement au mouvement normal. C'est ce qui est le plus pratiqué, car c'est très simple et efficace! Cependant, certaines techniques mettant l'emphase sur le concentrique sont également intéressantes.

Méthodes d'entraînement concentrique

Le concentrique pur: L'intérêt principal de cette méthode est d'éliminer le rebond musculaire et donc d'augmenter l'explosivité (la vitesse de contraction maximale musculaire) et la vitesse. Pour se faire, l'on peut va pratiquer une pause d'au moins 3 secondes afin d'éliminer ce rebond, généralement dans un rack afin également d'éliminer la tension isométrique.
Les résistances accommodantes: Utiliser des chaînes ou des élastiques afin de faire varier la courbe de résistance est un excellent moyen pour améliorer le recrutement nerveux lors du concentrique. Le principe de compensation accélératoire fait qu'au fur et à mesure que la charge augmente, l'effort doit augmenter également.
Les mouvements uniquement concentriques: Certains exercices ne se font que sur une action concentrique de par leur nature (par exemple les traineaux de musculation, le vélo ou le reverse hyper).

Auxotonique

Le muscle change de longueur et de tension.

Isocinétique

Vitesse angulaire constante= isocinétisme. Avec un ergometre isocintique, la machine propose une force pour contrer la notre ∑Mo(Fext)= tӨ si Ө(t) = Cte è Ө(t)=0 Alors ∑Mo(Fext)=0èMo(Fm)+Mo€+Mo(P)=0 Relation moment-vitesse angulaire muscle in situ moment (Nm) Vitesse angulaire (°/s Relation moment-vitesse angulaire Moment normalisé / vitesse (rad/s) muscle isolé est a 150% de sa force en excentrique et pas chez l’homme. Les 2 courbes se rejoingnent a 0rad/s. Puis après c’est le muscle chez l’homme qui devient plus fort quand la vitesse est positive mais descend quand la vitesse augmente.

Stato-dynamique

Pour cette méthode, l'on va effectuer des pauses durant le mouvement durant l'excentrique ou le concentrique, de préférence également sur un point faible. Cette méthode peut être utilisée de plusieurs manières: afin d'augmenter le temps sous tension pour l'hypertrophie, afin de travailler un point faible pour la force, ou bien d'augmenter la puissance!

Pliométrique

La progression du travail pliométrique est un élément clé tant en terme de stratégie de réalisation que de volume. Parfois en minimisant les variations d’amplitudes articulaire lors des sauts et ainsi développer le maximum de force sans déformation angulaire. Ce type de travail permet notamment un focus sur le développement de la « stiffness » articulaire. Ce qui théoriquement permettrais lors de tâches sportives à ces composantes d’emmagasiner et de restituer un maximum d’énergie avec le minimum d’élongation. On serait donc sûr de la « pliométrie performance ». Ce travail pliométrique avec de faible amplitude articulaire pourrais être associé à contrario à un travail de « pliométrie préventive » avec de grande amplitude articulaire à échelle d’intentions variables. Les effets et implications de ces deux grandes familles de pliométrie préparent ainsi les composantes CE et SEC aux forces opposées qu’elles subissent à leur jonction lors de mécanisme lésionnels de LMC notamment, avec une forte élongation du SEC et une contraction isométrique du CE.

Le Sarcomère et le Cycle des Ponts Croisés

Le cycle des ponts croisés est le processus intramusculaire de raccourcissement des sarcomères suivi d’une contraction mécanique des fibres musculaires. Un sarcomère est l'unité contractile de base d'un myocyte (fibre musculaire). Un sarcomère est composé de deux filaments protéiques principaux (filaments fins d'actine et épais de myosine) qui sont les structures actives responsables de la contraction musculaire. Les cellules musculaires (myofibres) contiennent des protéines contractiles telles que des filaments d'actine et de myosine, collectivement appelés myofilaments. Dans les muscles squelettiques, ces myofilaments sont disposés en groupes appelés sarcomères qui donnent aux myofibres un aspect strié. Suite à une stimulation nerveuse et à la libération d'ions calcium dans le cytoplasme de la fibre musculaire, les filaments fins d'actine et les filaments épais de myosine glissent les uns sur les autres dans un processus appelé théorie du filament glissant. En bref, ce processus est piloté par des ponts croisés qui s'étendent à partir des filaments de myosine et interagissent de manière récurrente avec les filaments d'actine.

Messages Nerveux et Contraction Musculaire

La contraction musculaire a lieu suite à la réception d'un message nerveux par les muscles. L’arrivée d’un potentiel d’action dans la terminaison nerveuse d’un neurone moteur déclenche la libération du neuromédiateur (de l’acétylcholine) dans la fente synaptique. Après diffusion dans l’espace inter synaptique, l’acétylcholine va se lier à son récepteur spécifique, le récepteur nicotinique de l’acétylcholine. Celui-ci est un récepteur canal cationique ouvert par la présence de son ligand. Son ouverture entraîne la dépolarisation locale de la membrane post-synaptique musculaire.

La contraction musculaire est une activité à forte demande d'énergie. Cette énergie est fournie par l'hydrolyse de l'ATP au niveau des têtes de myosine. En raison du glissement de ces dernières les unes sur les autres, les sarcomères et les fibres musculaires se raccourcissent, ce qui entraîne une contraction musculaire.

Muscles Squelettiques et Mouvement

Les muscles ne font que produire une tension qui n'entraîne pas de mouvement efficace, à moins qu'elle ne soit exercée sur une structure qui ne change pas de forme, c'est-à-dire l'os. Par conséquent, le mouvement des membres nécessite à la fois des muscles et un squelette ferme. Les muscles squelettiques sont le type de muscles le plus courant dans le corps humain, il y en a plus de 600 qui se croisent dans de multiples directions. Les muscles sont généralement attachés aux os par des longueurs de tissus conjonctifs très résistants appelés tendons. L'une des nombreuses propriétés importantes des tendons est que, malgré leur grande flexibilité, ils ne s'étirent pas lorsque le muscle se contracte et tire sur eux. Ils transmettent donc toute la force générée sur l'os. Certains muscles ont des tendons très longs, et d'autres sont fixés directement aux os. Cependant, tous les tendons ne sont pas fixés sur les os. Certains tendons relient des muscles aux tendons d'autres muscles, comme les muscles lombaires de la main, qui sont reliés aux tendons du muscle fléchisseur profond des doigts.

Action Antagoniste des Muscles

Les muscles ne sont capables de produire une tension qu'en tirant ou en se contractant. Ils sont donc incapables de pousser ou de comprimer. En raison de cette limitation, les muscles doivent travailler par paires pour générer des mouvements dans différentes directions. Lorsque deux muscles différents tirent sur une articulation dans des directions opposées, ils agissent de manière antagoniste. Un exemple d'action musculaire antagoniste peut être observé dans les muscles quadriceps et ischio-jambiers de la cuisse lorsque nous fléchissons et étendons notre jambe au niveau de l'articulation du genou. Pour étendre le genou : les muscles quadriceps se contractent et les ischio-jambiers se détendent. Pour plier le genou : les muscles ischio-jambiers se contractent et les quadriceps se détendent. Là encore, il est important de souligner que cette action antagoniste entraîne un mouvement grâce au fait que les os sont rigides et incompressibles.

Action Synergique des Muscles

Dans la plupart des cas, soulever des objets lourds nécessite un processus de contraction plus complexe impliquant un plus grand nombre de muscles. Par exemple, les muscles du biceps brachial, du brachial antérieur et du long supinateur sont les principaux fléchisseurs du coude, ils agissent en synergie, c'est-à-dire qu'ils s'entraident pendant la contraction.

Contraction Musculaire : ET si l’excentrique était un échec d’isométrique ?

Angle de vue différents, échelles d’observation différentes offrent une lecture différente, une interprétation différente. Comprendre le monde avec des référentiels multiples permet une analyse transversale et des points d’entrées, axes de réflexions et d’actions différents. En ce qui nous concerne l’observation de ces modalités contractiles peut très bien se faire à l’échelle macroscopique c’est-à-dire par rapport à un rapprochement/éloignement des insertions musculo-tendineuse, donc par les mouvements des segments articulaires. La modification de ce référentiel et l’observation à l’échelle microscopique peut modifier complètement la compréhension de ce qui s’opère lors des ces modalités de contractions, et ce d’autant qu’on explore le champ isométrique, négligé pour certains, adulé pour d’autres.

Hill a proposé dans son modèle à 3 éléments une manière d’analyser le fonctionnement musculaire. Il décrit trois composantes de l’unité musculo-conjonctive, la composante contractile CE, la composante élastique en série SEC et enfin la composante élastique en parallèle PEC. Pour résumer et sans entrer dans les détails de ces composantes, on peut grossièrement dire que le CE représente les protéines contractiles du sarcomère, le SEC peut s’apparenter entre autres aux tendons. Le SEC a un rôle primordial dans le stockage et la restitution de l’énergie. En effet, en utilisant ses capacités élastique le SEC va venir s’allonger pour absorber les forces externes, cette énergie est ensuite restituée par le retour d’allongement élastique du SEC. Pour une absorption et une restitution optimale il faut que la composante contractile CE, reste contracter en isométrique (superpositions statique des myofilaments d’actine et de myosine). En gros dans un monde idéal pour optimiser le fonctionnement musculaire lors d’un geste sportif, il faudrait une contraction isométrique du CE et un étirement du SEC suivi de son raccourcissement …

Nous avions introduit précédemment la notion de référentiel pour interpréter les modalités de contractions. On en déduit que pour la même contraction, si mon référentiel est le CE, je peux avoir une contraction isométrique du CE et pour autant observer une contraction avec un éloignement de mes insertions dans un réferentiel « muscle + insertions ». Tout est une question de référentiel, d’où l’importance d’en fixer un dès le départ. Dans notre cas c’est soit un référentiel macroscopique (échelle articulaire) l’observateur voit s’éloigner les deux insertions. Dans le domaine de la performance ou l’on souhaite le maximum de force dans un temps le plus court (RFD=Rate of Force Development : capacité à générer de la force plus ou moins rapidement, plus haut est le RFD mieux c’est pour la performance athlétique), le meilleur moyen d’y arriver serais donc un maintien isométrique du CE malgré des forces externes pouvant « tirer » le CE vers une modalité excentrique.

Ainsi, nous pourrions supposer que si je n’ai pas la capacité de lutter contre les forces externes pour garder mon isométrie de maintien du CE, je suis en échec d’isométrique et je passe donc vers une modalité excentrique de mon CE. Premièrement, dans un référentiel microscopique permettre à son CE de maitriser ce mode de contraction, notamment via l’isométrie de maintien. L’explication théorique est la suivante ; mon CE devra être indéformable pour ne pas opter vers un « échec » en excentrique. Dans l’optique d’optimiser la réalisation de ma tâche motrice, je dois être fort en isométrie de maintien. Ensuite, dans un référentiel macroscopique, il y a un intérêt à varier les angulations d’isométrique, notamment vers les positions d’étirement, afin de renforcer la jonction CE/SEC via la mécanotransduction. Le travail isométrique trouve une place importante dans la décélération. Décélérer c’est quoi ? c’est freiner son centre de masse dans le but de l’arrêter. On retrouve différentes tâches frénatrices dans les sports.

Pour conclure et donc répondre à notre question ; est ce que l’excentrique est un échec d’isométrique ? Tout dépend du contexte et peut-être que le terme échec est un peu fort. Si on prend comme référentiel le CE du model de Hill (référentiel microscopique), la contraction excentrique est un échec d’isométrie de maintien. Mais par pur empirisme, si de l’excentrique du CE ne devait pas avoir lieu pour optimiser la fonction musculaire pourquoi avoir la « Titanesque » Titine permettant autant que faire ce peu un travail excentrique du CE structurellement sûr ? Est-ce que cette Titine est uniquement présente pour protéger le CE de la rupture lors d’isométrie en course externe ?

Mécanismes Moléculaires de la Contraction

Les mécanismes moléculaires de la contraction au sens strict se déroulent dès la libération du calcium dans le cytosol. Au niveau des myofibrilles, les ions calcium disponibles s’associent avec la troponine C. Cette liaison déplace le complexe troponine-tropomyosine de sa position au niveau du filament d’actine. Ce mouvement libère ainsi des sites de liaison des têtes de myosine. A noter qu’à l’état de repos les têtes de myosine sont associées au filament d’actine en l’absence d’ATP formant un pont rigide.

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Types et Variations des Contractions Musculaires