La Force

Cadre théorique

La force maximale

La Force est considérée comme une qualité essentielle, pour nous, elle est la base « neuro-musculaire » de l’athlète, celle dont découlent la puissance, la vitesse, l’explosivité.

La tension musculaire est influencée par plusieurs paramètres :

→ nerveux : Stimulation et coordination des unités motrices

→ musculo-tendineux : génération et transmission de la tension musculaire

→ hormonal : apport en énergie, croissance et multiplication cellulaire

→ ostéo-ligamentaire : intéraction interne et externe des jonctions musculo-tendineuses et ostétendineuses.

La Force maximale dynamique est la Force la plus grande que le système neuromusculaire peut réaliser par contraction volontaire au sein d’un développement gestuel. L’entraînement de la Force se définit comme l’utilisation de méthodes incluant différentes modalités d’exercices qui utilisent le poids de corps, les charges libres et divers systèmes créant une résistance dans le but d’accroître la force musculaire et la performance athlétique.

Le développement de la force maximale

Les mécanismes de la Force :

La possibilité pour un athlète de développer une force importante dépend de 3 facteurs différents selon G. Cometti : les facteurs structuraux, nerveux et liés à l’étirement.

Les facteurs structuraux : Ils sont liés aux composants du muscle. Les fibres (lentes, intermédiaires et rapides), les myofibrilles, les sarcomères, les aponévroses et les tendons.

Ils font intervenir 3 principaux facteurs :

➢ l’hypertrophie que l’on peut expliquer par une augmentation des myofibrilles et de la vascularisation, un développement des tissus conjonctifs et l’hyperplasie qui est à ce jour encore discutée chez l’Homme.

Pour développer sa masse musculaire, il faut jouer sur 3 facteurs (et « jongler » avec) : le stress métabolique, le stress musculaire et les dommages musculaires. Le stress métabolique correspond à une faible récupération entre les séries empêchant l’évacuation des déchets par le sang. Le stress musculaire est provoqué grâce à des charges lourdes (supérieures ou égales à 80%). Les dommages musculaires sont provoqués par un nombre important de séries traumatisantes ou l’athlète va à l’échec musculaire.

Pour Folland et coll (2007), un entraînement en force permet une augmentation de 3 à 5 % de la densité des muscles squelettiques sur un cycle de 12 semaines.

➢ Les fibres musculaires : la transformation des fibres musculaires s’effectue très facilement du rapide vers le lent, mais très difficilement du lent vers le rapide. Un entraînement avec charge lourde semble donc inévitable. Un entraînement en force permet d’augmenter la proportion des fibres rapides mais avec un effet réversible en cas d’arrêt de l’entraînement. En 1988, Gilles Cometti dit « Avec une charge légère, seules les fibres I interviennent. Avec une charge moyenne, on sollicite les fibres I et les IIa, c’est seulement avec une charge maximale qu’on est sûr de solliciter les IIb ». Pour Folland et coll (2007), un entraînement en force permet d’augmenter le nombre de fibres IIa et IIx (anciennement nommées IIb). Un entraînement en résistance augmenterait le nombre de fibres IIa mais diminuerait le nombre de fibres IIx. Les charges lourdes semblent donc inévitables.

➢ L’augmentation des sarcomères en séries permet d’être plus fort et rapide. Pour augmenter notre proportion de sarcomères en séries, il faut travailler en excentrique, en pliométrie, à grande amplitude, en isométrie dans la phase excentrique et gagner en souplesse. Il faut tenir compte du fait que le nombre des fibres qui composent chaque muscle ne varie pas sauf par la myoplasie qui correspond aux fissures des fibres et à la régénération des cellules musculaires. L’énergie élastique est due non seulement aux aponévroses et aux tendons, mais également aux ancrages inter filamenteux actine-myosine.

Il y a une adaptation neuronale après un entraînement en force. Les facteurs nerveux font intervenir 3 principaux facteurs :

➢ Le recrutement des fibres : les fibres lentes sont recrutées avant les fibres rapides quelque soit le type de mouvement. Il faut soulever des charges lourdes (supérieures à 80 % d’une répétition maximale) afin de recruter les fibres rapides IIx. Cependant, même avec des charges lourdes, nous recrutons d’abord les fibres lentes et intermédiaires excepté pour les contractions excentriques, les sollicitations balistiques et l’électro-stimulation.

Un débutant en musculation va d’abord améliorer son recrutement des unités motrices et donc l’innervation puis ensuite développer sa masse musculaire.
Le recrutement des unités motrices, c’est le mécanisme qui permet de produire une force. Pour développer beaucoup de Force, on recrute beaucoup voir toutes les unités motrices. Quand tout le muscle est concerné, on va activer toutes les unités motrices avec des impulsions répétées permettant d’augmenter la force. Le muscle réagit à une seule impulsion nerveuse par secousse. Si on envoie une deuxième impulsion alors que le muscle n’est pas encore relâché, le muscle produit une secousse supérieure. Il y a d’abord une adaptation nerveuse puis une hypertrophie significative. Le recrutement des fibres chez un individu serait dépendant des facteurs neuro-génétiques.

➢ La synchronisation des unités motrices : Une unité motrice (UM) est constituée par un motoneurone et l’ensemble des fibres qu’il innerve. L’unité motrice est le plus petite unité de mouvement : la plus petite contraction résulte de l’activation d’une seule unité motrice. Toutes les fibres d’une unité motrice sont excitées et se contractent en même temps. Nous pouvons passer de 20 à 80 %, d’UM synchronisées grâce à l’entraînement. Mais au cours de l’évolution, un principe d’inhibition se met en place avec la cellule de Renshaw. Cette cellule envoie des influx négatifs aux UM voisines et brouille le système. Par une action volontaire, on peut interrompre cette action négative et ainsi retrouver la synchronisation initiale. Un entraînement en force permet d’améliorer la synchronisation des unités motrices d’un individu. Pour lui, le circuit de Renshaw permet la désynchronisation des unités motrices lors d’une contraction afin d’éviter une suractivité musculaire par une stimulation excessive des motoneurones. L’inhibition de ce circuit va entraîner une augmentation de la force par synchronisation d’un maximum d’unités motrices lors d’une contraction. Il faut travailler avec des charges lourdes proche d’une répétition maximale voir supérieure grâce au travail excentrique et à la pliométrie pour améliorer cette synchronisation des unités motrices.

Il faut donc créer dans les muscles des tensions maximales avec des charges maximales ou des charges inférieures au maximum mais jusqu’à la fatigue ou à vitesse maximum. L’isométrie, le travail par contraste lourd-léger, le travail explosif permettent aussi d’améliorer cette synchronisation.

➢ La coordination intermusculaire : l’amélioration de la force peut être due à des coordinations intermusculaires spécifiques aux mouvements réalisés (capacité à contracter uniquement le muscle concerné par le mouvement et à relâcher les antagonistes. Aujourd’hui, l’entraînement de la force doit être combiné avec des exercices se rapprochant de la technique spécifique de la discipline de l’athlète.

L’entraînement en force permet une meilleur coordination, un meilleur recrutement des fibres et une activation des muscles spécifiques.

Les facteurs liés à l’étirement : Un muscle préalablement étiré produit une force supérieure. Cela est expliqué par :

➢ Le réflexe myotatique : L’intervention du réflexe myotatique justifie un travail de pliométrie pour améliorer la force. Le réflexe n’est efficace que s’il s’ajoute à une contraction volontaire. Lorsque le muscle est étiré, s’allonge une structure sensible à l’étirement qui s’appelle le fuseau neuromusculaire. Ce fuseau transmet un message nerveux jusqu’à la moelle épinière. A ce niveau, un autre nerf transmet un influx nerveux qui va provoquer la contraction. Les travaux de Schmidtbleicher ont prouvé que le réflexe myotatique est présent dans les mouvements des sportifs.

➢ Élasticité du système tendon-muscle : il existe une fraction passive de l’élasticité située dans les tendons et une fraction active qui se situe au niveau de la Titine (protéine contractile du muscle) . La Titine stocke de l’énergie et la restitue. Cette énergie s’appelle « l’énergie élastique » L’élasticité du système tendon-muscle dépend donc de 2 facteurs : le nombre et la qualité des ponts actine-myosine générateurs de force, et la protéine « Titine » ou « Connectine » dont le rôle est de maintenir la myosine dans l’axe, ramener le sarcomère dans la position initiale et produire de la force lors d’une contraction excentrique lorsqu’il n’y a pas assez de ponts actine-myosine. Par ailleurs, il y a des différences entre les muscles au niveau tendineux, par exemple, lors d’un drop Jump, les parties tendineuses et musculaires n’interviennent pas dans les mêmes proportions entre le triceps sural et le quadriceps. Il y a un allongement musculaire et tendineux du quadriceps alors qu’il n’y a pas d’allongement tendineux au niveau du mollet. Le muscle régule donc sa raideur par une tension plus ou moins importante pour permettre au tendon d’emmagasiner de l’énergie dans la phase excentrique et la restituer dans la phase concentrique.

Les régimes de contraction

Les méthodes concentrique de développement de la force de Zatsiorski

Pour développer la force maximale d’un individu avec une contraction concentrique, il faut soulever la charge dans cette phase en allant le plus vite possible dans l’intention.

Pour Zatsiosrki, il y a 3 méthodes pour développer notre force Maximale. Les efforts maximaux : une méthode qui permet l’intervention des mécanismes nerveux (surtout la synchronisation) alors que l’individu est frais. Les efforts répétés jusqu’à la fatigue (6 à 10 séries de 6 répétitions à 80%) ou il faut attendre les dernières répétitions pour obtenir ce phénomène mais il se produit sur un muscle fatigué par les premières répétitions. L’effort sur le système nerveux est donc moins efficace que pour les efforts maximaux. Les efforts dynamiques ou la charge est plus légère (70%) ou le fait d’être à vitesse maximum permet de gagner en montée en Force.

La pliométrie :

Il n’y a pas que la contraction concentrique qui permet de développer sa force maximale. La pliométrie a de nombreux effets et semble indispensable dans la préparation physique moderne. Ce type de contraction permet de développer 1,5 à 2 fois plus de force qu’une contraction maximale volontaire ce que l’on explique par l’intervention supérieure des facteurs nerveux, l’élasticité du système tendon-muscle et l’intervention du réflexe d’étirement. La pliométrie est définie comme l’enchaînement d’une contraction excentrique suivie d’une contraction concentrique sans temps d’arrêt. Elle est constituée d’un étirement rapide puis d’une contraction concentrique maximale des muscles agonistes. Un entraînement en pliométrie est très traumatisant. Un renforcement musculaire au préalable est indispensable tout comme l’apprentissage du travail de pieds dans un premier temps.

Pour les garçons, les bénéfices d’un entraînement en pliométrie sont plus élevés entre 10 et 13 ans ainsi qu’entre 16 et 18 ans plutôt que lors de la période du pic de croissance. Il attribue cela aux effets délétères de la poussée de croissance sur la coordination motrice et l’efficacité du système étirement-détente. Il en va de même pour les filles. Nous savons par ailleurs que les fibres rapides sont plus compliantes et stockent plus d’énergie alors que les fibres lentes stockent moins d’énergie. Plus le muscle est compliant, plus il va emmagasiner de l’énergie. Plus le tendon est raide, plus il va restituer cette énergie élastique.

Un entraînement en pliométrie et en excentrique permet d’augmenter cette raideur du tendon tandis qu’un entraînement en Force maximale permet au muscle d’être plus compliant. L’adaptation du tendon prédomine sur la raideur globale du système musculo-tendineux. La pliométrie permet aussi de diminuer les inhibitions du réflexe myotatique et élever le seuil des récepteurs de golgi. Ce régime de contraction semble donc intéressant pour développer la puissance (force x vitesse) et l’explosivité des athlètes.

Le régime excentrique :

Le régime excentrique est considéré comme le meilleur moyen pour gagner en force maximale. Nous pouvons en théorie travailler avec 140 % de notre 1 répétition maximale en concentrique. Cependant, ce régime de contraction est très traumatisant et ne donnera aucun effet sur un individu qui n’est pas entraîné en Force.

Le régime excentrique permet d’augmenter le nombre de cellules satellites. Bien que ce soit encore discuté, beaucoup d’études prouve un gain plus important en masse musculaire après un cycle excentrique qu’un cycle en concentrique. Le couplage excentrique/concentrique a montré les meilleurs résultats en force et en masse.

Le régime isométrique :

Le régime isométrique est aussi un moyen pour gagner en Force à une angulation donnée. Dans le cadre des sports de puissance (force x vitesse) , il semble intéressant de coupler ce mode de contraction avec des mouvements dynamiques et viser une angulation spécifique à l’activité de l’athlète (point fort, point faible, angulation prédominante, etc..).

L’électro-stimulation :

Selon l’étude de Maffiuletti (2000), 4 semaines d’entraînement en électro-stimulation en complément de la pratique normale du basket-ball ont permis d’augmenter la force du quadriceps, d‘améliorer la détente verticale, d’obtenir un gain de force plus important aux angles proches de l’angle d’entraînement. Un entraînement en électro-stimulation a permis d’augmenter les performances des joueurs de rugby en Squat Jump, countermouvement jump, drop jump en 12 semaines. Cependant, au bout de 6 semaines, les performances de l’individu semblaient avoir baissé. À l’inverse, la performance en mêlée de ces joueurs semble avoir baissé après 12 semaines d’entraînement. L’électro-stimulation n’est donc pas plus efficace qu’un travail volontaire. Il y a des résultats intéressants sur la détente et le développement de la Force maximale du quadriceps.

La contraction imaginaire :

S’inspirant des écrits de différentes écrits, la science nous montre qu’une contraction imaginaire provoque une adaptation du système nerveux central et peut provoquer une petite augmentation de Force (+ 36 % entre un individu entraîné avec ce type de contraction comparé à un sédentaire).

Sur le terrain :

Pour développer notre Force Maximale de manière optimale, il faut au moins 2 séances par groupes musculaires dans la semaine avec au moins 48 heures de récupération entre 2 séances de force pour un même groupe musculaire afin d’optimiser la performance.

« l’alternance est le mot clé du développement de la Force ». Il faut onduler la charge de travail, alterner l’intensité et le volume efficacement et travailler le plus vite possible en concentrique afin de « booster » les facteurs nerveux. La récupération doit être supérieure à 2 minutes et 30 secondes afin de ne pas perdre « nerveusement ».

Le travail « nerveux » (force, vitesse, puissance, explosivité) se fait sur un organisme le plus frais possible. Les exercices pluri-articulaires sont essentielles (isoler un muscle en force… Quels intérêts nerveux – coordination – synchronisation ???? pas intéressant..) et tout cela doit être individualisé selon le profil de l’athlète, son activité, son planning, son état de forme, etc…

Il faut au préalable évaluer la force maximale, pour cela, le plus simple est de mettre en place un test « 1 RM » ou l’athlète cherchera le poids maximal soulevé sur une seule répétition d’un exercice. Il existe aussi une mesure indirect ou l’athlète soulève une charge sous maximale à l’échec (entre 1 et 6RM), il faut ensuite utiliser la formule de Brzycki (1RM = charge soulevée / 1,0278 – 0,0278 x nombre de répétitions).

Cette mesure indirecte est moins traumatisante pour un athlète débutant ou débrouillé. La phase d’adaptation est essentielle pour habituer le corps à soulever une charge lourde, en particulier chez l’enfant / adolescent. La phase de développement de la force maximale doit être parfaitement planifiée afin d’obtenir le plus possible de gains en force.

Il y a deux types de séances : les séances destinées à développer la force maximale où l’athlète ne travaille qu’avec les barres et les séances destinées à développer la force spécifique aux différentes disciplines où l’athlète alterne des exercices avec charges lourdes et des situations spécifiques. Il est souhaitable d’alterner les exercices de musculation avec les exercices techniques ou la course dans la semaine. En effet la musculation sollicite les articulations de manière intense, il est bon le lendemain de faire fonctionner ces éléments de manière plus relâchée. La durée idéale du cycle, quant à elle, est aujourd’hui de 3 semaines pour les disciplines de force explosive.

L’étude de Higbie (1996) montre avec un entraînement isoscinétique que varier les régimes de contractions permet une plus grande amélioration du 100 % d’une répétition maximale.

La planification moderne consiste à alterner les méthodes et les régimes de contraction au cours de l’année en tenant compte des effets respectifs des différentes méthodes et de la spécificité de l’athlète. De nos jours, les séances sont souvent des séances construites sur la base d’un enchaînement des différents régimes à l’intérieur même de la séance et/ou dans la même semaine.

Il faut varier les charges de travail et les régimes de contraction afin d’obtenir une augmentation du 100 % de charge maximale optimale. Une périodisation ondulée provoque une amélioration en force maximale supérieure à celle d’une périodisation linéaire. Mon étude de 2018, « différence entre le développement de la force maximale chez les filles et les garçons entre 15 et 17 ans » (A. Metzger), m’a conduit à la conclusion que les filles développent leur force maximale avec une hypertrophie moindre que les garçons. On peut déduire que l’adaptation nerveuse est plus grande chez les filles notamment sur les exercices ou les filles ont des performances jugées faibles au départ. Les garçons semblent cependant progresser plus que les filles en fin de cycle pour le haut du corps. Étant encore dans la phase de pic de croissance ou de post pic de croissance ou les gains en force sont encore importants, les garçons devraient gagner en force de manière plus grande que les filles par la suite. Nous pouvons en déduire que si l’étude avait été prolongée, les résultats auraient été en faveur des garçons pour le haut du corps en terme de pourcentage d’évolution. Cette différence de développement aurait été bien plus accentuée pour les tests de développé militaire et de soulevé de terre ou les filles ne progressent plus (≈ 0,5%) après quelques mois d’entraînements. Il n’y a que en squat ou les filles progressent encore plus que les garçons après quelques mois d’entraînements. Me servant des joueurs du centre de formation de rugby du club professionnel d’Aurillac, mon expérience, de 5 semaines, menée en 2019 m’a conduit à observer une amélioration de la force maximale plus importante en développé couché chez les athlètes pratiquants un programme ondulé avec différents régimes de contractions et différentes intensités entre 70 et 97% ainsi que pour le groupe s’entraînant avec une charge de 90 % uniquement (+15 % et +14%). Les groupes « 80 % d’une RM » et « 70 % d’une RM » ont moins progressé sur ce cycle (+11 % et +5 %). Cette étude montre cependant certaines limites, en effet, la population n’était pas nombreuse et sujette à des blessures dues à l’activité. De plus, elle ne portait que sur un mouvement de musculation et les athlètes ont un quotient de force et un niveau de pratique antérieure différents.

L’isométrie est intéressante en fonction de l’activité de l’individu mais ne semble pas être un régime prédominant dans la planification de l’augmentation de la force maximale dynamique concentrique.

Varier différentes méthodes et régimes est bénéfique mais le contrôle des récupérations, des effets retardés et immédiats est primordial afin de ne pas induire des effets négatifs sur la performance de l’athlète.

La pliométrie et l’excentrique sont très traumatisants et doivent être utilisés avec parcimonie. Les effets immédiats d’une séance et les effets retardés d’un cycle de travail avec régime concentrique sont de 2 à 7 jours pour 3 à 6 semaines. Les méthodes d’explosivité voient leurs effets immédiats et la durée de récupération plus petite que les méthodes de force maximale. Un athlète en compétition ne soulèvera pas de charges lourdes dans le but de développer sa force maximale à deux jours de la compétition. Les effets immédiats et retardés du régime pliométrique sont variables selon l’intensité, ils peuvent être de 10 jours pour de la plio intense, 3 jours de la plio simple pour des effets retardés de 3 semaines pour de la plio intense et 2 semaines pour de la simple.

Quant à lui, le régime excentrique voit ses effets immédiats de 8 à 10 jours et retardés de 6 semaines pour une séance et 10 à 12 semaines pour un cycle. Cependant, ces effets varient d’un individu à l’autre. Il est important d’écouter l’athlète et contrôler son état de forme lors d’une planification. Le travail de core training (ceinture pelvienne) n’est pas à négliger comme le travail de rééquilibrage s’il y a déséquilibre afin d’obtenir une « harmonie » et prévenir les blessures. Utiliser des exercices pluri-articulaires et des séances « full-body » semblent plus cohérent lors d’une séance d’un cycle de développement de la force ». Le travail de force est nerveux et doit donc être effectué sur organisme frais montrant l’intérêt d’une récupération suffisante variable selon les sportifs (minimum 48 heures).

La planification, l’effet de potentiation, la force et la musculation chez l’enfant, la masse etc.. sont des thèmes développés dans nos différentes rubriques.

Bibliographie

Babault, N. Cometti, G. Bernardin, M. Pousson, M. Chatard, J.(2007). Effects of Electromyostimulation Training on Muscle Strength and Power of Elite Rugby Players. Journal of Strength and Conditioning Research, 21(2), 431–437.
Cometti, G. Petit, G. Pougheon, M. (1989). Sciences biologiques. Paris, France : Vigot
Cometti, G. (1990). les méthodes modernes de musculation. tome 2, Dijon, France : UFR Staps Duchateau, J. Thiébault, C. (1997). L’entraînement des qualités physiques chez l’enfant. ed DeBoeck Université.
Duchateau J. (1984) Isométric or dynamic training: différential effects on mechanical properties of a human muscle, Journal of applied physiology, 56, (2), 296-301.
Folland, J. Williams, A. (2007). The adaptations to strenght training : morphological and neurological contributions to increased strenght. Sports medicine, vol 37, p 145-168.
Fox, E. Matthews, D. (1981). Bases physiologiques de l’activité physique. Montréal, Canada : décarie
Higbie, E. Kirk, J. Cureton, G. Prior, B. Effects of concentric and eccentric training on muscle strength, cross-sectional area, and neural activation. J. Appl. Physiol. 81(5): 2173–2181, 1996
Komi, P.V. Strength and Power in Sport / Paavo V. Komi (ed.). – Osney Mead, Oxford: Blackwell Science Limited, 2003. – 184-202s.
Kraemer, W. Streght training basics. The physician and sport medicine. 2003, Vol 31 no 8,
Kraemer, W. Hakkinen, k. Strenght training for sport. Oxford, Angleterre, backwell science, 2002, pp 1186
Le Chevalier, J. Pradet, M. (2004). La force. Revue EPS. Paris, France : pour l’action.
Leroux, P. Ferré, J (2009). Bases anatomiques et physiologiques de l’exercice musculaire et méthodologie de l’entraînement. Paris, France : Amphora
Lloyd, R. Faigenbaum, A. Myer, G. moody, J. (2012). UKSCA position statement : youth resistance training. UK strenght and conditionning association, vol 26 Millereau, L (2007). La préparation physique du rugbyman. Paris, France : Chiron
Monod, H. Flandrois, R. Vandewalle, H (2007). Physiologie du sport. Paris, France : Masson O, J. Mikesky A, Surburg, P (1994). Neuromuscular adaptations following prepubescent strength training. Med sci sports exerc 26(4):510-4

Metzger, A. (2018). Différence entre le développement de la force chez les filles et les garçons de 15 à 17 ans. Mémoire. Dijon, France.
Pineau, J. (1991). Importance de la puberté sur les résultats aux tests physiques chez les jeunes sportifs garçons et filles. Cah. d’anthrop, 5 : 91-111. Paris, France.
Pletnev, B. (1975) The effectivness of différent regimens of muscle work with equivalent loads. Theory and practice of Physical Culture, 10, 20-23
Pletnev, B. (1976) The dynamics of muscle strength using différent combined work with equivalents loads.Theory and practice of Physical Culture, 9, 19-22
Ratel, S. (2018). Préparation physique du jeune sportif. Paris, France : Amphora
Reiss, D. Prevost, P. (2013). La bible de la préparation physique. Paris, France : Amphora.
Schmidtbleicher D. (1985) L’entrainement de force; 2ème partie: l’analyse structurelle de la force motrice et de son application à l’entrainement. Sciences du sport, septembre 1985
Tschiene P. (1986) Modifications dans la structure du cycle annuel d’entrainement. In traduction Insep n°547. (edited by Insep)
Wilmore, J. (1975). Body composition and strenght development. J. Phys. Educ. 38-40.
Wilmore, J. (1974). Alterations in strenght, body composition and anthropometric measurements consequent to a 10 week weight training program. Med. Sci. Sport 133-138.