Description du comportent mécanique du muscle à l'étirement

Cas de l'allongement passif

Le muscle est un organe composé de tissus (contractile et conjontif) qui lui confèrent un comportement viscoélastique. Considérons un muscle allongé progressivement de façon passive, jusqu'à la position correspondant au seuil de douleur tolérable. On mesure dans le même temps l'angle articulaire et la force de résistance passive correspondant à cet angle, c'est-à-dire le moment de la force (ou force de rotation). L'enregistrement que l'on obtient alors (figure 1) permet de distinguer deux phases : la phase dynamique (phase 1) qui correspond à la mise en tension du muscle jusqu'à l'angle cible, et une phase statique (phase 2) correspondant au maintien (ici 90 s) de l'angle articulaire une fois la position douloureuse atteinte. La réaction passive du muscle à l'allongement et à son maintien n'est pas linéaire.

Figure 1 : Les différentes phases d'un étirement passif statique. La ligne pointillée représente la variation de l'angle
articulaire, la ligne pleine correspond à la variation du moment de la force de résistance, c'est-à-dire la résistance du
muscle à la rotation articulaire. La mise en tension se fait dans le cas présent en 20 s et le maintien de la position finale
dure 90 s (d 'après Magnusson et coll., 1996a).

Pour caractériser chacune de ces phases, on mesure trois paramètres biomécaniques.
Le premier (figure 2) est la raideur (dont l'inverse est la compliance, c'est-à-dire l'extensibilité), que l'on obtient facilement en calculant la pente de la relation angle-moment de la force à une position donnée (notamment dans sa partie rectiligne). Elle correspond donc à la force de tension que le muscle oppose à son allongement passif.
Le second (figure 2) est l'énergie absorbée par le tissu lors de l'allongement, donnée par l'aire sous la courbe. Elle crrespond à l'énergie absorbée par les tissus musculaires lors de l'allongement ; c'est en quelque sorte un indice de (la déformation subit par le complexe musculo-tendineux pendant l'étirement. Plus cet indice est élevé, plus le tissu est capable d'absorber d'énergie par sa déformation. Cela signifie aussi qu'il résistera mieux aux tensions qui lui sont imposées.
L
e troisième (figure 3) est la viscoélasticité et s'obtient en mesurant la différence entre la valeur maximale et la valeur finale du moment de résistance ; il s'agit donc de la diminution de tension passive qui se manifeste avec le temps lorsque l'on maintient le muscle dans une position allongée : on appelle cela la relexation du stress viscoélatique. Elle permet de démontrer que la tension passive que le muscle oppose à son allongement ne reste pas constante.

Figure 2 : Description de la méthode calcul de la raideur musculaire et de l'énergie absorbée par le tissu
(d'après Magnusson et coll., 1996b).

Figure 3 : Description de la méthode utilisée pour mesurer la viscoélasticité tissulaire. Le symbole Delta signifie que l'on mesure une différence entre le maximum obtenu en position maximale et le minimum obtenu après le maintien de l'angle articulaire (d'après Magnusson et coll. 1998).

 

Effet de la répétition de l'étirement passif sur la raideur
Si l'on répète l'étirement, la viscoélasticité va diminuer (figure 4) ainsi que le montrent les figures 4 et 5. Ces adaptations aiguës disparaissent en une heure (Magnusson et coll. 1996b) et le muscle revient à son niveau initiale de résistance.

Figure 4 : Exemple de variation de raideur dans la phase dynamique chez un sujet ayant réalisé
5 étirements. Seuls sont représentés le 1er et le 5e. On notera l'abaissement de la courbe et son
décalage vers la droite, ce qui rend compte d'une diminution de la raideur musculaire. Dans le même
temps, l'énergie accumulée (aire sous la courbe) est plus petite, donc le tissu oppose moins de
résistance à l'allongement (d'après Magnusson et coll. 1996b).

Figure 5: Exemple de variation de la viscoélasticité dans la phase statique chez un sujet ayant réalisé 5 étirements.
On notera la diminution de la résistance passive de façon non linéaire avec le temps. Elle rend compte du comportement
viscoélasticité et de la relaxation musculaire qui en découle (d'après Magnusson et coll. 1996b).

Ces résultats ont été également démontrés chez l'animal. La répétition d'étirements passifs statiques (donc avec maintien d'un même angle articulaire jusqu'au seuil de douleur tolérable pendant 30 s) entraîne des changements significatifs au niveau de la longueur musculaire et de la force musculaire : la première augmente progressivement jusqu'à dépasser de 3.5% de la longueur initiale puis marque un plateau au-delà de 10 étirements successifs, alors que la seconde diminue pendant les 4 premiers étirements pour se stabiliser autour de 80% de la force initiale de résistance passive à l'étirement (figure 6 ; Taylor et coll. 1990).

longueur et cycle étirement
force et cycle étirement
Figure 6 : Changements induits par l'étirement sur la longueur et la force
de l'unité muscle-tendon (d'après Taylor et coll., 1990, p. 303 et 304)


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