Science musculaire : une histoire
Suppléments , 2025-01-10 , 15 min
Science musculaire : une histoire
Aujourd’hui, nous allons aborder des sujets incroyablement complexes qui pourraient répondre à une tonne de questions que vous ne saviez pas avoir sur la science du muscle. À la fin de cela, vous comprendrez vraiment pourquoi la première répétition d’un ensemble de soulevé de terre est plus difficile que les autres et pourquoi l’entraînement complet de l’amplitude des mouvements est si important pour des gains optimaux.
Pour apprécier la science derrière ces phénomènes, nous devons faire un voyage dans le passé et aborder les développements majeurs qui ont contribué à construire notre compréhension actuelle de la façon dont un muscle se contracte et produit de la force.
Le modèle musculaire Hill
La première avancée dans la recherche sur la contraction musculaire a été le développement du modèle musculaire de Hill en 1938. Le modèle de Hill était en mesure d'expliquer dans une certaine mesure ce qui rendait les scientifiques le plus perplexes à l'époque : un muscle peut produire plus de force en s'allongeant qu'en se raccourcissant. Le modèle musculaire Hill proposait que les éléments passifs du muscle travaillaient en tandem avec des éléments actifs, comme les protéines contractiles et les éléments en série (tendons et tissu conjonctif), pour produire plus de force lors de l'allongement (14). Cela explique également en partie comment un muscle peut produire plus de force après une action excentrique ou d'allongement, car les éléments passifs peuvent avoir une composante élastique (14).
La théorie du filament coulissant
Le modèle Hill offrait une explication décente de la raison pour laquelle le muscle pouvait produire plus de force de manière excentrique, mais nous ne savions toujours pas exactement comment un muscle se contractait. En 1954, Andrew et Hugh Huxley ont publié des articles affirmant que les muscles se contractent selon la « théorie du filament coulissant » (17,18). Cette théorie affirmait qu'il existait deux protéines contractiles, la myosine et l'actine, et que ces protéines glissaient l'une sur l'autre pour raccourcir ou allonger une fibre musculaire. Trois ans plus tard, Andrew Huxley a formulé la « théorie du pont croisé » pour décrire comment exactement l'actine et la myosine glissent l'une sur l'autre. Cette théorie affirme que la myosine possède des « têtes » qui s’attachent à l’actine et la rapprochent du centre (ligne M) du sarcomère, ou unité contractile, d’une fibre musculaire (15). Cette théorie décrivait de manière adéquate à la fois les actions de raccourcissement ou concentriques et les actions isométriques comme la flexion des biceps. Or, cela ne fournit pas suffisamment d’informations sur la façon dont les actions excentriques produisent plus de force, ce que Huxley lui-même a admis dans un livre ultérieur(16).
La théorie du filament coulissant et la théorie du pont croisé sont encore aujourd’hui largement enseignées et référencées en ce qui concerne la contraction musculaire. Sauf que il a souvent été noté qu’ils ne décrivaient pas de manière adéquate le phénomène d’augmentation de la force lors des excentriques et de l’augmentation de la force après les actions excentriques(32). L'augmentation de la force suite à une action excentrique est connue sous le nom de « renforcement de la force résiduelle (RFE) », et la théorie du pont croisé n'explique pas pourquoi cela se produirait. Andrew Huxley déclare que les têtes de myosine s'attachent à l'actine en « position x », ce qui indique une position neutre dans laquelle aucune force n'est produite. lorsque vous effectuez une action où une action concentrique est précédée d’une action excentrique, comme dans un squat, la force concentrique ne sera pas influencée par l’action excentrique précédente (7,15). Plusieurs études ont montré que ce n’était pas le cas(5), mais n’ont toujours pas pu expliquer pourquoi.
Non-uniformité des sarcomères
Le prochain développement majeur vers l’amélioration de la force résiduelle fut l’idée de « non-uniformité des sarcomères ». On sait que le sarcomère est l'unité contractile d'une fibre musculaire ; plusieurs sarcomères consécutifs constituent une fibre complète. Certaines études suggèrent que la RFE était induite par le fait que certains sarcomères sont plus longs que d'autres. Cela signifierait que certains sarcomères produisent plus ou moins de force que d’autres lorsque le muscle change de longueur, et à des longueurs musculaires extrêmes, certains pourraient produire plus de force que nous ne le pensions possible (27). Bien que la non-uniformité des sarcomères soit assez courante, elle n’est pas responsable de la totalité des RFE – elle peut contribuer jusqu’à environ 10 % (31). des études ont montré que le RFE était présenté par des sarcomères uniques, ce qui démystifie complètement la théorie (24). D'autres études ont montré que la non-uniformité des sarcomères contribue également à l'amélioration de la force dans les actions isométriques et concentriques, ce qui n'en fait plus un aspect particulier des actions excentriques et n'expliquerait pas le RFE (19).
Des études ultérieures ont commencé à confirmer qu'il pouvait y avoir des composants passifs contribuant à la production de forces excentriques, comme le modèle Hill proposé. Ces composants passifs peuvent être indépendants de la contraction musculaire, de sorte que les études portant sur des fibres musculaires incapables de se contracter activement produisaient néanmoins certaines améliorations de la force résiduelle (20,23). Les scientifiques savaient que la non-uniformité des sarcomères n’était pas la réponse(11), mais ils n’avaient pas d’autre explication alternative.
La théorie du filament d'enroulement
Entrez dans le rôle de Titin. La titine est une troisième protéine présente dans les sarcomères et on pensait à l'origine qu'elle ne jouait pas un rôle significatif dans la contraction musculaire. Nous savons maintenant que ce n'est pas le cas. La titine est mieux décrite comme une source : elle prend sa source à l'extrémité du sarcomère au niveau du disque Z et s'attache à un filament de myosine (21). À mesure que le sarcomère s'allonge, comme dans une action excentrique, la titine commence à s'enrouler autour de l'actine et s'étire à mesure que les disques Z s'éloignent de la ligne M (29,30). C’est ce qu’on appelle la « théorie du filament enroulé » et pourrait bien expliquer tout ce qui a laissé les scientifiques perplexes au cours des 70 dernières années.
Des études ont montré que la titine peut jouer un rôle à la fois actif et passif dans les contractions musculaires(4,12,13,20,22,26). Cela signifie que la titine peut représenter à la fois un élément contractile et un élément passif lorsqu'il s'agit du modèle musculaire Hill. Le calcium se lie aux protéines contractiles pour stimuler les contractions musculaires et il semble que le calcium se lie également à la titine, ce qui augmente sa rigidité et sa capacité à produire de la force à mesure que le sarcomère s'allonge. (4,20,22). l’action d’enroulement de la titine autour de l’actine crée une énergie élastique stockée qui se transforme en énergie cinétique lorsque le muscle commence à se raccourcir – c’est pourquoi vous pouvez produire une force plus concentrique suite à une action excentrique (7,21). C'est ce qui rend la première répétition d'un soulevé de terre plus difficile que les autres ; la première répétition ne contient aucun mouvement excentrique au préalable, il n'y a donc pas de stockage d'énergie élastique dû à la titine avant votre première répétition.
Nous voyons également cela se produire dans le cas d’une dépression forcée résiduelle. RFD se produit lorsque vous effectuez une action isométrique après une action concentrique – vous pouvez le faire en arrêtant un squat à mi-chemin de la partie positive. Étant donné que la titine a déjà libéré son énergie stockée et se détend de l'actine, nous constatons que la production de force diminue après la pause isométrique (7,12). Si vous souhaitez effectuer des prises isométriques pendant votre entraînement, il est préférable de descendre de manière excentrique dans la prise au lieu de faire une pause pendant la phase concentrique – vous pourrez ainsi utiliser plus de poids et obtiendrez un meilleur effet d'entraînement.
Le rôle de Titin dans la formation
Alors, qu’est-ce que cela signifie d’autre pour la formation ? Des études ont montré que RFE ne dépend pas de la vitesse de l'excentrique, donc la vitesse de l'excentrique ne modifiera pas la quantité d'énergie élastique stockée par titin (5). Mais l'expérience anecdotique montre que réaliser des levées avec un excentrique rapide rend généralement la partie concentrique plus facile, n'est-ce pas ? Cela ne semble pas avoir quoi que ce soit à voir avec la RFE, cela augmente en fait la production de force et l'élasticité du tendon musculaire qui représente la composante en série du modèle musculaire Hill. Des études montrent que les tendons produisent plus de force à des vitesses plus élevées et subissent plus de changements de longueur que les fibres musculaires lors de mouvements à grande vitesse comme les sauts(6). Les excentriques rapides facilitant les levages adhèrent également à certaines lois de Newton, mais cela dépasse le cadre de cet article.
Comment pouvez-vous influencer le RFE et, à terme, le rôle de la titine dans la contraction ? La RFE semble dépendre de la longueur du muscle (9) ; cela signifie que plus l'amplitude de mouvement effectuée pendant l'excentrique est grande, plus vous allez produire de RFE. Comme si vous aviez besoin d'une autre raison pour vous accroupir en dessous du parallèle, la voici : s'accroupir au-delà du parallèle soumettra les muscles du bas du corps à un changement de longueur important qui optimisera le RFE et pourra améliorer la fonction et les performances du titin. Cette plus grande amplitude de mouvement peut également avoir des implications majeures sur l'hypertrophie. Consultez notre article sur la biomécanique et la croissance ici pour plus d'informations à ce sujet.
Le réflexe d'étirement
Nous avons abordé le rôle de la vitesse et de l’amplitude des mouvements et comment elles peuvent affecter respectivement les tendons et les RFE. Qu’est-ce que cela signifie, globalement, pour la formation ? Je considérerais que la production de force RFE et tendineuse contribue au « réflexe d’étirement » du muscle. C'est plus facile à imaginer en considérant un élastique : lorsque vous étirez et relâchez l'élastique, il reviendra à sa longueur d'origine. Nos muscles et nos tissus conjonctifs présentent une propriété similaire et je pense que la titine joue un rôle très important à cet égard. L'optimisation de la fonction, de la force et de la puissance du réflexe d'étirement est un élément important de l'entraînement en force et de la performance.
Je crois que nous pouvons séparer le réflexe d’étirement en deux parties : les muscles et les tendons. Le muscle doit être entraîné sur une gamme complète de mouvements pour optimiser le développement et l'élasticité de la titine, tandis que le tendon doit être entraîné à des vitesses élevées pour maximiser le stockage d'énergie élastique. Si la force ou la performance athlétique font partie de vos objectifs d'entraînement, vous devez utiliser à la fois une gamme complète de mouvements et des éléments tels que la pliométrie pour développer pleinement les deux composants du réflexe d'étirement.
Alors, quel est le point à retenir ici ? Tout d’abord, comprenez que les sciences de l’exercice sont en constante évolution. Cela ne signifie pas toujours que les informations obsolètes sont fausses, nous avons probablement simplement développé davantage les idées et les théories. En réalité, le modèle musculaire Hill de 1938 n’est pas loin de notre compréhension de 2019. Nous savons simplement pourquoi le muscle agit comme il le fait maintenant. Deuxièmement, les sciences musculaires ont d’énormes implications sur l’entraînement et la performance et il est impératif de toujours rester au courant, surtout si vous êtes un compétiteur, un entraîneur ou un entraîneur. n’ayez pas peur d’expérimenter de nouvelles connaissances. Titin et RFE ont tellement d'implications pour l'entraînement qu'il vous suffit de commencer à émettre des hypothèses et à expérimenter pour voir comment vos performances réagissent.
Oeufs de Pâques
Si vous souhaitez un aperçu encore plus détaillé de RFE et RFD, consultez ces articles du Dr Chris Beardsley ici et ici.
Remarque : La plupart des anciennes références utilisées ne sont plus disponibles sous forme de liens de résumé ou de texte intégral. Si nous rencontrons des versions mises à jour à l’avenir, nous ne manquerons pas de mettre à jour les liens .
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