Memoire Online - Impact d'un entrainement en musculation au niveau des membres supérieurs sur qualité de force explosive des membres inférieurs

Unité de Formation et de Recherche
En Sciences et Techniques de Activités Physiques et Sportives

Mémoire présenté en vue de l'obtention du Master 2 Professionnel
Sciences du Mouvement Humain

Spécialité Ingénierie et Ergonomie des Activités Physiques et Sportives
Parcours INGENIERIE DE LA PERFORMANCE
Option PREPARATION PHYSIQUE

IMPACT D'UN ENTRAINEMENT EN MUSCULATION AU
NIVEAU DES MEMBRES SUPERIEURS SUR LA QUALITE
DE FORCE EXPLOSIVE DES MEMBRES INFERIEURS

REMERCIEMENTS

Je tiens tout d'abord a remercier Michel Der Zakarian et Bruno Lippini, qui au long de toute la saison m'ont fait confiance et m'ont permis de mener a bien cette étude tout en me laissant carte blanche dans la préparation du centre de formation de Montpellier Hérault Sport Club.

Michel Pradet et Stéphane Perrey, qui en plus d'avoir cru en mon sujet, m'ont donné sans compter, et dieu sait que je vous ai sollicité de très nombreuses fois... Merci pour tout, sans vous rien n'aurait été possible...

SOMMAIRE

2.2 Plan expérimental........................................................................................................5 2.2.1 Tests de vitesse....................................................................................................................6 2.2.2 Tests de musculation............................................................................................................7 2.2.3 Contenu des entralnements..................................................................................................8

2.3 Analyse statistique.......................................................................................................9 3.RESULTATS.........................................................................................................11

3.1 Tests de musculation .................................................................................................11 3.1.1 Développé couché..............................................................................................................11 3.1.2 Tirage Planche...................................................................................................................11 3.1.3Rowing ..............................................................................................................................11

3.2 Tests de vitesse ...........................................................................................................12 3.2.1 Accélération initiale...........................................................................................................12 3.2.2 Constante de temps (t).......................................................................................................13 3.2.3 Vitesse maximale atteinte sur 40 metres............................................................................14 3.2.4 Temps de passage sur 40 metres........................................................................................15

Le propre méme de la performance est la multifactorialité qui la caractérise. La constante amélioration des résultats et records nécessite une perpétuelle évolution et remise en question des procédés d'entraInement déjà connus. Bien que la part liée a l'empirisme ne soit nullement a négliger, l'avènement et le développement de la science dans le domaine du sport permettent de comprendre et analyser des phénomènes, alors mal interprétés jusque là. Petit a petit, cette multifactorialité est mieux cernée, l'amélioration des connaissances nous conduit a optimiser les techniques d'entraInement, réadaptation et récupération des athlètes. D'un point de vue général, l'entraInement conduit a des adaptations et ce, quelles que soient les conditions de sollicitations auxquelles sont soumis les groupes musculaires impliqués. La plasticité de ces adaptations au niveau du système musculosquelettique a déjà fait l'objet d'études (Thepaut Mathieu et al., 1988) et il est classiquement admis que ces dernières sont, soit d'ordre central, soit d'ordre périphérique (Duchateau et Hainaut 1984,1988; Garfinkel et Cafarreli 1992). Les adaptations centrales font état des évolutions au niveau de la commande nerveuse centrale impliquant des modifications du niveau d'activité des muscles agonistes (Moritani et DeVries 1979; Martin et al., 1995) et/ou une diminution de la coactivation (Carolan et Cafarelli 1992) des muscles antagonistes. Les adaptations périphériques résultent, quant a elles, des modifications opérées au sein méme du muscle telle que la modification des propriétés contractiles, cas de l'hypertrophie par exemple (Duchateau et Hainaut 1984,1988; Garfinkel et Cafarelli 1992; Maffiuletti et Martin 2001). Faisant indirectement référence a des adaptations nerveuses, le concept de transfert intervenant sur le membre controlatéral non entraIné suite a un entraInement, analysé par Howard et Enoka (1987) est une piste nouvelle de développement dans l'entraInement a ne pas négliger. Ce phénomène dit de <<cross education>> a été mis en évidence par Enoka (1988). Des effets significatifs post entraInement sur le membre non entraIné, ont a plusieurs reprises été rapportés pour des entraInements unilatéraux de types isotonique, isocinétique et isométrique. Des gains de force musculaire de l'ordre de 10 a 70% sur le membre controlatéral ont été observés en fonction de la nature de l'entraInement et de l'état initial des sujets (sédentaire ou athlète), mais surtout en fonction du groupe musculaire entraIné (Zhou 2000). Ces adaptations ne sont pas corrélées a une quelconque modification d'ordre structural (hypertrophie par exemple) (Enoka 1988; Zhou 2000). Bien qu'étant une

composante de la performance, la préparation physique tend a optimiser les qualités physiques de l'athlète afin de permettre a ce dernier d'intégrer de manière efficiente les différents schémas moteurs et complexes technico-tactiques spécifiques de l'activité. On peut alors répartir ces mémes qualités selon trois grands secteurs caractérisés par une certaine ambivalence, car a la fois distincts et complémentaires: l'adresse, l'endurance et la puissance (Pradet 1996). Bien que d'égale importance, ce mémoire traitera préférentiellement de la puissance. Notion complexe, car unissant deux termes opposés mais supplétifs que sont la vitesse et la force. Plus la force développée est importante et plus la vitesse de déplacement associée au mouvement est faible, il en va de méme pour la réciproque. Qu'elle soit sportive ou liée a la vie de tous les jours, la réalisation d'une tache motrice implique la mise en jeu de nombreuses synergies intra et inter musculaire, et se doit donc, de combiner parmi plusieurs d'entre elles, deux des qualités qui nous intéressent ici (vitesse et force) dans le double souci d'optimisation et d'efficience motrice. Il apparaIt alors comme pertinent de développer au cours des différents cycles d'entraInements non seulement, chacun des deux secteurs constitutifs de la puissance (car répondant souvent a des règles distinctes de développement physiologique), mais également la puissance en tant que telle et faisant de fait continuellement interagir ces deux qualités. Etant une qualité plastique de l'entraInement (Pradet 1996; Cronin et Slivert 2005), il ne faut cependant pas négliger les liens transversaux existant entre ces deux qualités de base. Généralement prépondérante lors de la finalisation de gestes sportifs (exemple d'une phase d'accélération en sports collectifs, de la réalisation d'une prise ou d'un coup en sport de combat, et d'un lancer athlétique etc.), la puissance mécanique d'un système se caractérise comme étant le rapport du travail sur le temps ou le produit de la force par la vitesse. La puissance maximale s'exprime alors a des niveaux de force et de vitesse optimum comme le montre la ~~~~~~ L qui suit.

Fi~ure i. Relation force - vitesse et Puissance - vitesse lors d'une épreuve de
pédalage

L'essentiel du débat concernant la puissance musculaire s'oriente autour des méthodes d'entraInements mais également de la détermination de la charge idéale a laquelle l'athlète doit s'entraIner afin d'en optimiser les effets. En effet, aucun consensus n'est clairement établi. Lorsque certains préconisent une mobilisation très rapide de charges légères (<30% de RM1, 1 répétition maximale) (Kaneko et al., 1983), d'autres optent pour la mobilisation de lourdes charges a vitesse forcement beaucoup plus réduites (> 80% RM1), induisant de ce fait un recrutement des unités motrices rapides (UMs rapides), et produisant davantage de puissance que les unités motrices lentes au seuil d'excitabilité plus faible (Schmidtbleicher 1992; Mc Bride et al., 1999). Il est cependant important de souligner le fait que la puissance recherchée lors d'une activité, est fortement dépendante de la nature et de la spécificité de cette méme activité. Ainsi en fonction des différents sports, l'athlète cherchera ou non a exprimer sa puissance maximale a des niveaux de force plus ou moins importants. Un protocole d'entraInement en puissance basé sur la mobilisation très rapide de charges relativement légères (<50% de RM1) a pour but la production de force sur un temps très court, généralement proche de celle de compétition dans l'activité support de ce mémoire: le football. Cette pratique apparaIt alors comme intéressante pour les entraIneurs et athlètes. (Cronin et al., 2002). D'autre part, l'utilisation de lourdes charges (> 80% de RM1) est basée sur le principe du recrutement privilégié des fibres musculaires de grandes tailles, c'est a dire sur les UMs rapides. Connaissant l'importance de la relation entre force maximale et puissance (Moss et al., 1997), les gains obtenus sont alors transférables en puissance

dans les activités physiques oü l'athlète doit manipuler de lourdes charges. Bien qu'une certaine opposition réside entre les chercheurs, la tendance s'inscrit du coté de la manipulation de charges légères a vitesse maximale dans un souci d'amélioration de puissance musculaire, représentant ainsi la majorité des activités physiques pratiquées dans le milieu sportif (Moss et al., 1997 ; McBride et al., 2002). Ce travail direct de l'amélioration de la puissance s'oppose aux méthodes culturellement employées dans le monde de l'entraInement et qui tendent a travailler indépendamment soit la composante de vitesse soit celle de force. Aux vues des éléments ci-dessus, il peut alors s'avérer intéressant de combiner différents principes d'entraInements déjà connus dans l'optique d'améliorer un aspect particulier de la qualité de puissance, et que nous appellerons la force explosive (Pradet 1996). La notion de transfert non plus vers le membre controlatéral comme précédemment démontrée, mais plutôt des membres supérieurs vers les membres inférieurs peut alors être une piste nouvelle tant en terme de développement en période d'entraInement que de maintient de niveau en cas d'immobilisation des membres inférieurs. La majorité des articles faisant état de transferts, fait référence aux phénomènes circulatoires post exercice (McKenzie et al., 1978; Loftin et al., 1988; Tordi et al., 2001) intervenant la plupart du temps après un entraInement en endurance (Lewis et al., 1980; Bhambhani et al., 1991). S'accordant a dire qu'il existe des transferts au niveau de la V02 max, des adaptations circulatoires, ainsi qu'un gain de puissance recensé des membres inférieurs aux membres supérieurs (Tordi et al., 2001), la dizaine d'études sur le sujet synthétisée par Tordi et al. (2001), toutes comprises entre 1973 et 1991, ne s'intéressent a aucun moment aux seuls gains de puissance musculaire, sauf pour Tordi et al. (2001) qui lui, le fait mais de facon indirecte. Aucune de ces études ne fait état des éventuels transferts existant des membres supérieurs aux membres inférieurs dans des conditions spécifiques d'entraInement en musculation (puissance).

Par conséquent l'objectif de notre étude était de démontrer qu'un entraInement de douze semaines en musculation réalisé dans l'optique principale de développer la puissance musculaire au niveau des membres supérieurs permettait d'optimiser la qualité de force explosive des membres inférieurs.

Les gains d'accélération et de vitesse maximale imputable au travail spécifique des membres supérieurs pourront entraIner de nouvelles perspectives d'entraInement, tant au niveau de l'amélioration de la performance que pour pallier les problèmes liés a des blessures.

2. METHODES ET MATERIELS

2.1 Population

Notre population était composée de 10 footballeurs de niveau national. Le but et le déroulement de l'étude leur ont été expliqués avant les différents tests. Tous les sujets étaient volontaires. Les sujets constituaient un seul méme groupe de 10 personnes, une fois en situation contrôle et une fois en situation expérimentale. Les sujets avaient en moyenne (#177; écart type) 18 ans et 10 mois (#177; 8,8), mesuraient 176,65 (#177; 6,4) cm et pesaient 71,45 (#177; 5,0) kg. Ce groupe ne comprenait que des joueurs du centre de formation du M.H.S.C évoluant en CFA et 18 ans nationaux. De plus, bien qu'elles pouvaient être légerement modifiées mais de facon ponctuelle, leurs charges d'entraInement étaient sensiblement les mémes. Aucune variation significative n'était a enregistrer pendant la durée de l'étude.

2.2 Plan expérimental

Les tests étaient repartis sur 2 jours, et ce pour chaque session (SO, S13 et S26). Le test de musculation (évaluation de la puissance musculaire au niveau des membres supérieurs) était réalisé le mardi. Le test de vitesse (départ - arrété sur 40m) était réalisé le mercredi matin. Le méme groupe de 10 athletes est successivement passé d'une situation contrôle (de S1 a S12) a une situation expérimentale (de S14 a S25) (&vve~e 2). Dans un souci de justesse, des mesures initiales ont été réalisées avant le

protocole d'entraInement (S0), puis a la fin des 12 premieres semaines (S13) [situation contrôle]. Les mesures en S13 ont été utilisées comme pré-test de la situation expérimentale puis une nouvelle série de mesure a été réalisée en S26, afin de mesurer les effets liés a la variable étudiée (travail spécifique des membres supérieurs). Ces mesures ont été effectuées dans des conditions climatiques relativement similaires (beau temps, pas de pluie les jours précédents ni le jour méme), de plus, le matériel utilisé a été le méme pour les 3 sessions de tests. De S1 a S12 et de S14 a S25, le programme d'entraInement au niveau des membres inférieurs a été normalisé (&vve~e 3), la modification concernant les membres supérieurs est

donc apparue au niveau du travail spécifique des membres supérieurs qu'en deuxième partie de l'expérience (S14-S25) (&vve~e -). Cependant la charge

d'entraInement est restée la méme en situation contrôle, les deux séances hebdomadaires de musculation (mardi et jeudi) étant dédiées a du travail de gainage,

intervenir de développement de la puissance a cet étage corporel, et ce, sous quelques conditions que se soient lors de la situation contrôle. Ce protocole nous permet donc de mettre en évidence les modifications de la qualité de force explosive dues au travail des membres supérieurs s'ils doivent apparaItre.

2.2.1 Tests de vitesse

Culturellement utilisés en football, les tests de vitesse s'effectuent sur 40 metres. Cette distance nous permet de mesurer la vitesse maximale, atteinte généralement entre 30 et 40 metres a ce niveau de pratique (Hubiche et Pradet, 1996). Après un échauffement standardisé de 20 minutes pour les 3 sessions de tests, composé d'une mise en route de 5 minutes, d'éducatifs (montée de genoux, talons fesses, pas chassés, course jambes tendues..), de 4 sprints sous maximaux de 20 metres et 4 maximaux sur méme distance, les athletes effectuaient 2 sprints a vitesse maximale sur la distance test. Une récupération de 3 minutes 30 secondes entre chaque effort, respectant ainsi les lois physiologiques de resynthèse des phosphagenes et permettant une performance suivante non amoindrie par une fatigue d'ordre musculaire, était systématiquement mise en place. Des exercices de type neuromusculaires, n'induisant aucune fatigue tout en maintenant une stimulation de l'influx nerveux importante, indispensable a la réalisation de haute performance sur courte distance, étaient réalisés pendant cette phase inter sprint. Le départ s'effectuait debout derriere une ligne matérialisée au sol par un trait blanc. Des cellules photoélectriques (Microgate, race time 2, Bolzano, Italie) étaient placées a 0 et 40 metres, et étaient combinées a un système de me sure de la vitesse instantanée par infrarouge (Stalker ATS, Minneapolis, USA). Le profil de la vitesse instantanée, maximale et de l'accélération initiale était ensuite déterminé (-f~~vre 2). Proposée par Henry et

Trafton (1951) puis reprise par Chelly et Denis (2001), l'équation suivante permet de calculer l'accélération initiale a partir de la courbe obtenue grace au radar. L'allure de la courbe étant exponentielle, l'équation est la suivante:

L'accélération initiale était calculée grace au rapport Vmax / t, comme indiquée sur la -f~~vre 2 ci-dessous.

T~~vre 2. Exemple d'une courbe vitesse instantanée (en m.s⁴¹) - temps obtenue
pour un sprint de 40 metres modélisée par une fonction mono exponentielle au
moyen d'une régression non linéaire (courbe en noir avec trait discontinu).

En résumé, le test de vitesse nous a donc permis d'analyser quatre variables différentes concernant directement le sprint et donc la qualité de force explosive, qui

sont: l'accélération initiale, t, la vitesse maximale atteinte sur la distance et le temps de passage a 40 metres.

2.2.2 Tests de musculation

Ces tests n'ont été réalisés qu'en situation expérimentale, du fait qu'en situation contrôle, aucune forme d'entraInement proposé ne pouvait modifier la puissance musculaire des membres supérieurs. Les tests étaient donc effectués sur les 3 mouvements de base (développé couché, tirage planche et rowing) autour desquels notre protocole d'entraInement s'articulait tout au long des 12 semaines ~~~~ .

Nous avons utilisé le real power (Globus, Italie) (~koto i), qui nous a permis de

mesurer la vitesse de déplacement de la barre dans un plan vertical. L'ordinateur via le logiciel de l'appareil calcule ensuite la puissance développée pour chacune des trois répétitions maximales en fonction de la charge placée sur la barre de musculation.

Pour chaque mouvement, l'athlète effectuait 3 répétitions maximales en incrémentant la barre de 10 kg a chaque passage, et ce, avec une récupération passive de 3 minutes (élimination maximale des sources de fatigues énergétiques). En développé couché, la charge minimale était a 20 kg puis augmentait jusqu'à 90 kg pour certains joueurs. En tirage planche, l'amplitude s'étendait de 20 a 70 kg. En rowing, la charge variait de 8,5 a 38,5 kg. La barre en Z utilisée pour le rowing pesait 8,5 kg contre 10 kg pour les 2 autres mouvements. De plus un test de RM1 était effectué une semaine avant sur les 3 mémes mouvements. Le but de ce test n'était pas de vérifier si la performance a ce test évoluait avec le protocole mais simplement de bénéficier d'une base de travail pour programmer les séances.

2.2.3 Contenu des entraInements

Bien qu'appartenant a deux équipes différentes (CFA et 18 ans), un seul groupe d'entraInement subsistait lors des séances. De ce fait, les séances sur terrain étaient donc les méme pour les 10 joueurs, et ce, aussi bien d'un point de vue qualitatif que quantitatif. Les séances étaient au nombre de 8 par semaines, 6 sur terrains et 2 en

salle de musculation (~~~e~es , 3,4 et 5). Durant nos deux phases d'entraInements,

la charge hebdomadaire de travail ne variait que très peu au niveau des membres inférieurs. En effet, les cycles de préparation physique et les séances tactiques ne se dissociaient que d'un point de vue qualitatif. En outre, la première phase de notre étude (situation contrôle) commencait après la période de préparation pré championnat (~~~e~e 2), et n'était pas plus <<lourde>> que la seconde (situation

expérimentale). Concernant les entraInements propre a notre expérimentation, chaque athlète effectuant la méme séance, la différence individuelle apparaissait au niveau de la charge propre a chacun, qui était calculée en fonction du test puissance ou de RM1, et ce, en fonction de l'orientation du bloc. Notre cycle (macro cycle) de 12 semaines se décomposait en 3 blocs (ou méso cycle) de 4 semaines. L'optique de notre macro cycle, était d'optimiser les effets induit par l'entraInement en musculation (notion d'optimisation de la surcompensation) (~~~e~e t). Nos 3

mouvements préférentiels étaient au centre de nos cycles. Leurs intéréts résident dans le fait qu'ils mobilisent et mettent en jeu une grande proportion de la masse musculaire totale des membres supérieurs et qu'ils ne nécessitent pas un apprentissage technique particulièrement délicat. Cette démarche apparaIt comme prépondérante dans une logique de progression. Nos méso cycles cherchaient a développer les deux composantes de la puissance évoquées précédemment. Pour cela, durant le bloc 1 l'accent était mis sur le coté structural et nerveux du renforcement musculaire. Une certaine dégressivité de la partie structurale était ensuite observée avant de laisser place a la vitesse et a la puissance proprement dite (~~~e~e t). Les blocs 1 et 2 étaient composés de 4 mouvements, dont l'objectif était

toujours la mobilisation de la plus grosse partie des muscles du tronc et du dos. Le bloc 3 utilisant la méthode des pyramides de travail nous a permis d'optimiser les gains de puissance obtenus au cours des 8 premières semaines. Enfin, l'utilisation du real power (Globus, Italie) ainsi que du test de RM1, nous a permis de calibrer les séances de musculation de manière individuelle. Enfin, lors de ces séances, une récupération passive inter séries de 2 minutes a été observée.

2.3 Analyse statistique

Pour tous les tests statistiques suivants, les tests d'applications des tests paramétriques ont été vérifiés (homogénéité des variances, normalité de la distribution). Le cas échéant, des tests non paramétriques étaient utilisés. Les

résultats sont présentés sous la forme moyenne #177; écart type. L'évolution de la puissance mécanique sur chacun des trois mouvements réalisés lors des tests de musculation (développé couché, tirage planche et rowing) a été vérifiée par un test t-de Student apparié. L'évolution de la vitesse maximale, de la constante de temps t, de l'accélération initiale, et du temps sur 40 metres a été analysé a l'aide d'une ANOVA a un facteur (temps : début, milieu et fin) avec mesures répétées suivie d'un test post hoc de Neumann Keuls pour localiser les différences le cas échéant. Le seuil de significativité a été fixé a P<0,05.

3. RESULTATS

3.1 Tests de musculation

3.1.1 Développé couché

L'analyse statistique indiquait une amélioration significative de la puissance maximale moyenne post entraInement de l'ordre de 11% pour ce mouvement avec P=0,03 (-fL~vre 3).

3.1.2 Tirage Planche

De méme, l'analyse statistique montrait une augmentation significative de la puissance maximale de l'ordre de 18% concernant le mouvement de tirage planche avec P=0,02 (-fL~vre 3)

3.1.3 Rowing

Concernant ce mouvement, une forte tendance a l'augmentation a été enregistrée (+ 12%) mais la différence n'était pas statistiquement significative (P=0,07, -fL~vre 3)

^p= 0,07

FL~vre 3. Evolution de la puissance maximale (movenne #177;SD) pour les trois tests

de musculation au cours de la deuxième phase de l'entraInement (situation
expérimentale).

Le graphique suivant (-fL_jvre 4) fait état des gains obtenus post entraInement,
mettant en évidence la part d'augmentation propre a chaque mouvement de musculation.

fL_jvre 4. Gain de puissance pour les trois tests de musculation au cours de la
deuxième phase de l'entraInement (situation expérimentale).

3.2 Tests de vitesse

Comme expliqué précédemment, nous avons effectué trois sessions de tests, a S0, qui représente les pré-tests de la situation contrôle, a Si 3, qui représente les post-tests de cette méme situation contrôle ainsi que les pré-tests de notre situation expérimentale, et enfin, a S26, oü l'on a effectué les post-tests. Ainsi, nous garderons cette nomenclature (pré/post en situation contrôle et pré/post en situation expérimentale) lors de la présentation suivante des graphiques.

3.2.1 Accélération initiale

Avec l'aide du tracé de la vitesse instantanée (-fL_jvre i), et de l'équation

précédemment citée, l'accélération initiale a été déterminée pour chaque session. Les résultats montraient une amélioration très significative (+9%, P^0,0i) de l'accélération initiale suite a la situation expérimentale, mais non après la situation contrôle (-fL_jvre 5-)

~igvre ~. Evolution de l'accélération initiale au cours des deux situations
contrôle et expérimentale

3.2.2 Constante de temps ('r)

Notre analyse statistique a mis en evidence une amelioration de ce paramètre uniquement après la situation contrôle (+ 11% avec P<O,OO1). En effet, suite au protocole experimental, t n'évolue quasiment plus (+ 2,5%, P=O,38) lors de la dernière session de test comme nous le montre la -figvre .

pré/post

**P<o,o1

FIgure 6. Evolution de la constante de temps Tau au cours des situations
contrôle et expérimentale

3.2.3 Vitesse maximale atteinte sur 4O mètres

Nous avons constaté une évolution continue au cours des trois sessions de la vitesse

maximale. Cette dernière évoluait de +8,33 % en fin de situation contrôle (P^O,O1) puis de +11,48% (P^O,O1) en fin de situation expérimentale (voIr -fIgvre y-).

FjMure 7. Evolution de la vitesse maximale au cours des situations contrôle et
expérimentale

3.2.4 Temps de passage sur 40 mètres

Durant la situation contrôle, le temps sur 40 m régressait de 3/100° s. Durant la deuxième et dernière phase de notre protocole, le temps enregistré en post-test s'avère être meilleur que les deux précédents avec un gain de 7/100°s. Bien qu'il y ait amélioration (-fI~ure ) de la performance, cette dernière n'apparaIt pas comme

fI~ure . Evolution du temps sur 40 metres au cours des situations contrôle et
expérimentale

4. DISCUSSION

Le principal objectif de notre étude était de déterminer si un entraInement de douze semaines au niveau des membres supérieurs permettait d'améliorer la qualité de force explosive des membres inférieurs. Apres analyse des tests, les principales observations sont:

Concernant l'évolution de la puissance musculaire des membres supérieurs, il apparaIt clairement que notre protocole d'entraInement favorise dans de grandes proportions l'amélioration de cette méme puissance, directement mesurée a la périphérie des systèmes entraInés. Dans notre étude, ces gains répondent positivement au premier niveau du protocole. En effet, comment peut-on vouloir améliorer la qualité de force explosive des membres inférieurs par un entraInement au niveau des membres supérieurs, ci celui-ci n'améliore pas, dans un premier temps la variable (la puissance) que l'on souhaite modi%ier a cet étage corporel.

4.1 Puissance musculaire

4.1.1 Développé couché

Ces premières conclusions s'inscrivent dans une logique de résultats, rejoignant ainsi le consensus établi par certains chercheurs (Kaneko et al., 1983 ; Moss et al., 1997) sur l'amélioration de la puissance musculaire par un protocole d'entraInement principalement basé sur la charge optimisant cette dernière (avec l'aide des valeurs

du real power). Les observations faites sont en accord avec les principales études traitant de ce sujet. Selon ces études, un entraInement visant a améliorer la puissance mécanique de systèmes musculaires est efficace pour augmenter la puissance maximale enregistrée a la périphérie de ces mêmes systèmes (Kaneko et al., 1983; Moss et al., 1997). Nous avons noté dans la présente étude, une amélioration de 11,2% de la puissance maximale entre les pré- (533,4 #177; 67,7 W) et les post-tests (595,1 #177; 107,5 W). Pour expliquer cette augmentation significative, la plupart des études pointent l'impact produit sur les facteurs neuromusculaires (Hakkinen et Komi, 1985 ; Haff et al., 2001). La puissance maximale optimise le rapport intensité maximale / temps de réalisation. De ce fait, les facteurs nerveux apparaissent comme prépondérant lors de la production d'une telle action. Les principaux facteurs peuvent être:

Un recrutement préférentiel des unités motrices de types II (UMs II), plus puissantes que celles de type I

Une diminution du ratio agonistes / antagonistes (meilleure coordination intermusculaire)

Lors d'une contraction volontaire, les unités motrices sont recrutées selon la loi de Hennemann et al. (1965) (ou principe de taille), et ce, en fonction de leur fréquence de décharge, ainsi les petites unités motrices (type I) qui ont une résistance d'entrée relativement élevée seront recrutées en premier lors d'une contraction volontaire et cela quelque soit leur emplacement géographique dans le muscle. Les UMs I seront donc dépolarisées et activées plus rapidement que les UMs de type II dont la résistance est plus faible, nécessitant ainsi une impulsion plus intense. En effet selon la loi d'Ohm (U=R*I), le seuil de recrutement est alors plus bas pour les fibres de type I que pour les fibres de types II. Ce principe de recrutement est confirmé chez l'homme, pour des contractions lentes (recrutement principalement des fibres de type I) (Milner-Brown et Stein 1975). Cependant, selon Haff et al. (2001) les UMs de type II peuvent être recrutées, et ce, de manière préférentielle, lors de mouvements explosifs principalement utilisés sous un protocole d'entraInement en puissance. Ainsi, ce principe expliquerait l'élévation de la puissance moyenne postentraInement par la capacité des athlètes a recruter plus vite et plus efficacement les UMs de type II. Concernant la fréquence de décharge des UMs II déjà recrutées, il est rapporté par Sale (1992) <<que plus cette dernière est importante et plus la

production de force en un point donné est grande >>. De plus, si la fréquence de décharge de l'UMs est supérieure au niveau nécessaire pour atteindre la force maximale, cette différence contribue a l'augmentation de la capacité a développer une grande force sur un temps très court. Selon Newton et Kraemer (1994) cette capacité est importante lors de la réalisation d'une action motrice basée sur la puissance, car la durée est un facteur limitant a la production d'une très grande force dans les actions de puissance musculaire. Apparaissant alors comme plastique a l'entraInement (Haff et al., 2001), ce phénomène permet lors d'un mouvement balistique de diminuer la part de ''travail'' des UMs de type I, dont les fréquences de décharge sont relativement plus faibles, en faveur des UMs II, qui participeront dans de plus grande proportion a la production de puissance. Sur une étude de 24 semaines, Hakkinen et Komi (1985) mettent en évidence une augmentation de force, due entre autres a un meilleur recrutement et synchronisation des UMs, pouvant également expliquer nos résultats. Enfin, bien que la littérature ne soit pas parvenue a un consensus (les études de Carolan et Cafarelli 1992, s'opposant aux résultats de Colson et al. 1999), la diminution de la co-activation, oü la relaxation du système musculo-squelettique antagoniste reste un phénomène probable pouvant en partie expliquer les gains observés post entraInement.

4.1.2 Tirage Planche

Ce mouvement enregistre également une très nette augmentation (+11,9 %) post entraInement, passant de 518 #177; 77,9 W (pré-tests) a 615,9 #177;138,5 W (post-tests). Comme pour le développé couché, le faible apprentissage technique que nécessite ce mouvement, permet d'être plus affirmatif sur l'importance des phénomènes physiologiques sous-jacents présentés ci-dessus, pour expliquer en grande partie cette forte amélioration.

4.1.3 Rowing

Bien que l'augmentation post entraInement (+11,2 %) ne soit pas statistiquement significative (P=0,07), elle reste tout de même très conséquente. Bénéficiant des mêmes effets physiologiques que les deux autres mouvements, la différence majeure peut venir du fait que ce mouvement nécessite un apprentissage technique plus complexe que le développé couché et le tirage planche. Ceci pourrait expliquer en partie l'amélioration statistiquement non significative de la puissance sur ce mouvement.

Outre le fait de mettre en évidence qu'un entraInement de douze semaines en puissance favorise l'amélioration de cette méme puissance, le réel intérét de notre étude réside dans l'impact de cet entraInement sur la qualité de force explosive des membres inférieurs. Cette qualité est elle-méme mesurée par l'analyse des quatre variables suivantes inhérentes a la force explosive des membres inférieurs.

4.2 Force explosive des membres inférieurs

4.2.1 Accélération initiale

Après la situation contrôle, l'accélération initiale tend vers une légère diminution, passant de 6,72 (#177; 0,50) m.s^-2 en S0 a 6,65 (#177; 0,45) m.s^-2 en S13. Ce n'est qu'après l'ajout du protocole au niveau des membres supérieurs que l'on note une augmentation statistiquement très significative (P 0,0 1), évoluant de 6,65 (#177; 0,45) m.s^-2 a 7,29 (#177; 0,59) m.s^-2 en fin de situation expérimentale. Durant cette première phase du sprint, la difficulté majeure est de vaincre la résistance créée par l'inertie (Hubiche, Pradet 1996). L'aptitude a vaincre cette résistance met en évidence l'étroite relation qui existe entre la capacité du coureur a accélérer et son niveau de force maximale. Durant les premiers mètres, la faible vitesse de déplacement entraIne un temps de contact de l'appui sur le sol relativement long, favorisant l'expression de la force maximale. Cette dernière constitue alors la principale qualité favorisant l'amélioration de l'accélération. Passé les quelques premiers appuis, la vitesse augmente, engendrant une diminution du temps de contact des appuis au sol. Cette modification au niveau de l'appui a pour conséquence un changement de la nature de la force exercée. De force maximale, elle passe d'avantage a une force explosive (dynamique). D'un point de vue musculaire, les deux principales qualités inhérentes a l'accélération sont la force absolue et la force dynamique (capacité a exprimer cette force absolue lors de gestes rapides, Hubiche, Pradet 1996). Selon Zatsiorsky (1966), une constante relation lie ces deux types de force, nécessitant un développement simultané a base de protocoles d'entraInements similaires au notre. Une première conclusion serait de dire que certains facteurs d'ordre nerveux développés au niveau des membres supérieurs seraient transférables aux membres inférieurs puisque liés a l'amélioration du système nerveux central. Cette évolution des membres supérieurs en terme de puissance permettrait alors d'améliorer l'accélération au niveau des membres inférieurs via les sous qualités de force absolue et dynamique. Sur ce méme postulat Tordi et al. (2001) ont démontré qu'il y avait

des modifications au niveau des membres supérieurs faisant suite a l'entraInement des membres inférieurs. Bien qu'il ne s'agisse pas directement de paramètres de puissance, ils ont tout de même enregistrés des phénomènes de transfert entre les étages corporels. Selon Ross et al. (2001), le recrutement des UMs de type II ainsi que la fréquence de décharge de ces mêmes UMs sont entre autres des facteurs physiologiques indissociables de la performance en sprint. Développant ce type d'adaptation lors de l'entraInement au niveau des membres supérieurs, et utilisant les conclusions de Tordi et al. (2001), mais ne pouvant utiliser une étude similaire a la notre comme support, il est alors possible que de tels transferts aient lieu. La pauvreté de la littérature scientifique concernant le transfert direct de puissance musculaire entre étages corporels nous fait défaut, mais nous incite a explorer cette voie. Une autre explication, plus physique que physiologique, viendrait de l'évolution du role des segments libres (les membres supérieurs) lors de la course qui ont principalement deux roles: favoriser l'équilibre général du corps et contribuer a la propulsion de l'ensemble du corps par des actions de renforcement et d'allégement. Bien que la musculation avec barres libres favorisent dans de grandes proportions la coordination inter-segmentaire et donc l'équilibre général du corps, le second point s'avère être intéressant dans l'explication de nos résultats. Par rapport a la masse totale du corps, les bras représentent environ 7% et les membres inférieurs environ 35%. Lorsque ces masses sont animées d'un mouvement vers le haut, la force exercée par les appuis au sol augmente (transfert de quantité de mouvement), provoquant une tension musculaire plus importante par le recrutement d'un plus grand nombre d'UMs, renforcant ainsi la réponse musculaire (Hubiche et Pradet 1996). Ce phénomène décrit est celui dit du renforcement (Hubiche et Pradet 1996). Lui faisant suite, le phénomène d'allègement, intervient lorsque l'élévation des segments libres est stoppée. La quantité de mouvement acquise est alors transférée a l'ensemble du corps et l'allégement se produit. Les améliorations pourraient donc être dues aux différentes séquences renforcement - allégement, sous tendant les modifications et transfert de quantités de mouvements générées au niveau des membres supérieurs. Ce phénomène pourrait d'ailleurs être accentuer par d'éventuelles prises de masses musculaires au niveau des membres supérieurs, ce que nous n'avons toutefois pas cherché a vérifier. Aux vues de notre protocole et de nos résultats, et concernant la simple phase d'accélération initiale (directement liée a la qualité de force explosive), nous pouvons admettre le fait qu'un travail en

puissance au niveau des membres supérieurs a un impact positif au niveau de la qualité de vitesse explosive des membres inférieurs.

4.2.2 La constant de temps, 'r

L'analyse de cette variable est un peu différente des autres. La constante de temps de la relation est directement liée a la vitesse maximale et correspond a la courbe de montée de vitesse (-f~~ure ~). Paradoxalement, deux athlètes qui ont la méme vitesse

maximale n'ont pas forcement la méme valeur de
·r. La figure suivante représente volontairement deux sujets ayant une vitesse maximale identique mais une accélération démesurément opposée, ce qui permet de mieux apprécier les valeurs de

un sprint de 40 metres modélisées par une fonction mono exponentielle au
moyen d'une régression non linéaire (courbe rouge pour le suiet 1 et bleue
pour le suiet 2)

Sur la figure ci-dessus a titre d'exemple, le sujet 1 a une meilleure accélération initiale (8,18 m.s^-2) que le sujet 2 (2,81m.s-2), alors que leur vitesse maximale est la méme (9 m.s^-1). Cet exemple illustre parfaitement le fait qu'un sujet ayant une accélération initiale importante ne peut avoir également une valeur de Tau élevée. De méme qu'il sera impossible pour nos sujets qui améliorent très significativement leur accélération initiale en situation expérimentale d'augmenter significativement Tau.

Donc le fait que les valeurs post situation expérimentale (1,26 #177; 0,06 s) n'augmentent pas de façon significative par rapport aux valeurs des pré-tests de cette méme situation (1,23 #177; 0,07 s), signifie qu'elles suivent la tendance imposée par l'accélération initiale, et donc corroborent l'hypothèse initiale. Ainsi, si l'accélération initiale augmente (ce qui est le cas) lors de la situation expérimentale, Tau ne peut dans le méme temps augmenter de manière significative (ce qui est également le cas).

4.2.3 Vitesse maximale

D'un point de vue général, la vitesse globale d'un individu se compose de 3 paramètres fondamentaux, qui sont la période de latence de la réaction motrice, la vitesse d'un mouvement isolé et la fréquence gestuelle (Hubiche et Pradet 1996). Le premier de ces facteurs correspond a la vitesse de réaction, et représente donc la capacité a réagir le plus vite possible au signal sonore ou visuel, dans notre étude, ce déterminant de la vitesse ne nous intéresse pas du fait que les athlètes décident euxmémes du moment de leur départ. Le second, qui est la faculté a exprimer une force maximale dans un laps de temps minimal et ce, lors de l'exécution d'un mouvement simple de manière acyclique, s'apparente a la phase d'accélération initiale précédemment analysée. Enfin le troisième paramètre représente la vélocité ou la capacité a réitérer le plus de fois possible un cycle gestuel identique dans une seule unité de temps (exigeant implicitement une parfaite coordination inter et intramusculaire), déterminant la montée en vitesse et indirectement la vitesse maximale. Bien qu'évoluant plus lors de la seconde phase de notre protocole (11,47 % contre 8,33 % lors de la première phase), la vitesse maximale est statistiquement très significativement (P^0,0 1) en hausse après chaque session de test. Il est clair que ce phénomène est principalement imputable aux 6 séances hebdomadaires basées uniquement sur le train inférieur, et ce, au cours de nos deux situations successives. De plus il faut bien prendre en compte que notre test se déroule sur une longueur de 40 mètres. L'expert va atteindre sa vitesse maximale a partir de 30 mètres (et la soutenir jusqu'à environ 70m) tandis que notre distance test est suffisante pour les non experts de notre étude. On peut alors considérer a leur niveau que cette vitesse n'évoluera plus positivement (Hubiche et Pradet 1996). De très nombreux paramètres peuvent venir expliquer cette augmentation lors des deux sessions de tests successives. Tout d'abord, d'un point de vue qualitatif, les 6 séances par semaines pendant 12 semaines ont peut permettre, non exhaustivement, les améliorations de

force et flexibilité du complexe muscle tendon, une meilleure contraction sous tendant les phénomènes de recrutement préférentiel des UMs II, d'amélioration de la fréquence de décharge et de la synchronisation de ces mémes UMs, ainsi qu'une diminution du ratio agonistes / antagonistes (Ross et al., 2001). Ces différents principes faisant suite a un entraInement au niveau des membres inférieurs tel que le notre ~~~~~~~ 3) permettent a l'athlète de restituer lors de la phase d'appui au sol

une plus grande force, et ce, que nous soyons dans les 2 ou 3 premiers appuis (influence maximum de la force absolue) ou sur une distance de cours plus importante d'avantage influencée par la force dynamique. L'amélioration des propriétés contractiles des différents systèmes musculo-squelettiques sont en grande partie responsable du gain de vitesse enregistré.

De plus la spécificité de l'entraInement en football, répétition de sprints, et autres inclusions d'exercices propres aux deux filières métaboliques prépondérantes en match (anaérobie alactique et lactique), peut expliquer l'amélioration de la vitesse. Nous observons alors l'effet inverse des résultats de Lyttle et al. (1996), qui n'avaient pas trouvées d'augmentation significative des vitesses de sprints par manque de spécificité de l'entraInement. Il faut également tenir compte de la notion de vélocité. Partant du principe que l'entraInement du train inférieur développe les membres de cet étage corporel et que l'entraInement des membres supérieurs améliore ses propriétés contractiles par un recrutement préférentiel des UMs II, il n'apparaIt pas comme absurde de penser que le nombre de cycles de jambes associé au nombre de cycles de bras a pu être augmenté sur la méme distance, donc, de ce fait améliorer dans de grande proportion la vitesse maximale sur la méme distance en seconde partie de notre étude. La plus grande amélioration de la _Vmaxen seconde partie d'étude peut s'expliquer par l'amélioration de l'accélération initiale. La force explosive initiée au départ du sprint (force absolue) est un facteur déterminant de la vitesse maximale (ITubiche et Pradet, 1996), nous pouvons donc suggérer que la plus grande différence enregistrée lors de la dernière session de tests est due a l'amélioration de l'accélération initiale. Cette amélioration couplée a une vélocité accrue, aux paramètres liés a la contractilité musculaire et a la coordination, constituent alors la meilleure explication concernant les résultats de vitesse maximale enregistrés.

4.2.4 Temps de passage sur 40 mètres

Bien qu'observant une tendance a la baisse post situation expérimentale, cette dernière n'apparaIt pas comme significativement statistique lors des différents tests. Il ne faut cependant pas perdre de vue qu'un gain de 7 centièmes (7/100) n'est pas négligeable. Statistiquement non significatif mais sportivement très important. Le propre méme de la performance est l'amélioration des résultats, et méme si ce n'est que d' 1/100°s, cela compte. Le jour oü Asafa Powell (06/2005) et Justin Gatlin (05/2006) battent le record du monde sur 100 mètres détenu alors par Maurice Green (Tim Montgomery en ayant été destitué suite a un contrôle anti-dopage) de 2/100 le faisant ainsi évoluer de 9,79'' a 9,77'', personne n'a porté intérét a l'éventuelle significativité de l'amélioration mais bien au résultat en lui-même, qui reste la priorité d'un préparateur physique ou entraIneur. Sur le méme principe notre évolution n'est certes pas validée d'un point de vue statistique, mais ce gain de 7/100°s post situation expérimentale permet tout de méme d'apprécier l'intérêt de notre entrainement. Volontairement, aucun apprentis sage technique n'a été effectué lors de notre étude. Cet 'oubli' nous permet de quantifier d'avantage les progrès en fonction de la simple évolution des paramètres physiques et non de la technique de course. L'accélération initiale et la vitesse maximale évoluant, ces deux facteurs apparaissent alors comme paramètres entrant indéniablement en compte dans l'évolution de la performance. Les phénomènes physiologiques décrient précédemment influencent sans conteste les évolutions d'accélération et de vitesse, impliquant donc l'amélioration du temps de passage sur 40 mètres. Cependant, bien que volontairement exclu de notre expérimentation, le manque de technique, s'avère être un facteur limitant de la performance et pouvant ainsi expliquer pourquoi nous n'avons pas observé de plus grosses améliorations de temps. En effet pour d'avantage mettre en évidence l'exploitation des gains de puissance musculaire générés chez les athlètes, il s'avérerait indispensable de mener en parallèle un apprentissage technique plus approfondi pour traduire celle ci en terme de performance chronométrique.

4.3 Limites de l'étude

Bien qu'il y ait indiscutablement des variations concomitantes entre l'entraInement en musculation des membres supérieurs et l'augmentation des variables observées au niveau des membres inférieurs, nous ne pouvons déterminer avec clarté la part d'amélioration imputable au protocole expérimentale. Ceci est en fait la principale

limite de notre étude. Comme nous venons de le voire, la maItrise technique et le rendement mécanique d'un geste sportif aussi complexe que la course de vitesse, sont des facteurs également essentiels de la performance. Il conviendrait donc d'être encore plus vigilant sur les protocoles expérimentaux pour arriver a gommer au maximum cet 'impact technique'. Les pistes seraient alors a rechercher soient sur des populations stabilisées au niveau technique (sprinters de haut niveau), soient en utilisant des situations d'évaluations de la puissance explosive extrêmement codifiées comme des tests sur appareil type Cybex® , machine Ariel® ou autres, qui minimisent l'impact de la maItrise technique du mouvement.

Enfin, ce qui aurait été idéal, aurait été de pouvoir mener en parallèle cette expérimentation avec un groupe témoin qui lui, n'aurait pas été soumis aux charges de travail liées au développement du train supérieur. Pour des raisons purement matérielles et sportives, ce protocole n'a pu être mis en place.

4.4 Perspectives

Les résultats obtenus ouvrent des perspectives intéressantes. Celles ci se situent essentiellement dans deux secteurs principaux.

la gestion des blessures dans un processus d'entraInement qui permettrait de maintenir ou élever un niveau de force sur un membre ou étage corporel immobilisé

une répartition plus harmonieuse des charges de travail, protégeant mieux l'intégrité physique des athlètes pratiquant des sports, oü la sollicitation musculaire et tres prioritairement orientée sur des masses musculaire particulières.

Dans l'exemple particulier du football, ce travail a semblé particulièrement séduire les entraIneurs sur lesquels nous nous sommes appuyés, dans la mesure oü ce protocole permet d'envisager des gains de performance directement transférable dans l'activité sans surajouter des charges de travail sur le train inférieur ou prendre des risques au niveau de l'entraInement spécifique de vitesse de course.

Enfin, de même que pour les limites, pouvoir réaliser la même étude avec en parallèle un groupe contrôle, nous permettrait d'être plus précis dans l'analyse des résultats.

5. CONCLUSION

Sans tirer de conclusions définitives et péremptoires de cette étude somme toute limitée, tant sur la population choisie que sur l'activité pratiquée, ce mémoire nous semble soulever des pistes intéressantes sur une autre forme d'organisation de l'entraInement physique et de la quantification traditionnellement utilisée pour la gestion des charges de travail. En effet, l'amélioration des différents paramètres constitutifs de la qualité de force explosive (accélération initiale en chef de file) des membres inférieurs, ainsi que du temps de passage sur 40 mètres faisant suite a un entrainement des membres supérieurs, suggère des phénomènes de transfert entre les étages corporels. Il conviendrait maintenant de l'étendre a un plus grand nombre d'activités sportives et sur des niveaux d'expertise plus étendus, afin d'aboutir a des propositions plus généralisables a l'ensemble de la communauté sportive.

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Impact d'un entrainement en musculation au niveau des membres supérieurs sur qualité de force explosive des membres inférieurs