Les différentes formes de travail musculaire

Lors de l'entraînement de force, on fait appel à nos muscles pour lutter contre une force extérieure. Celle-ci peut prendre différentes formes :

• notre propre poids corporel ;
• la masse de nos segments corporels que l'on mobilise autour des articulations ;
• la masse d'un haltère que l'on tient dans la main ou la masse que l'on ajoute avec une bande velcro autour de la cheville par exemple ;
• la masse d'un poids ou plusieurs poids mobilisée avec un appareil de musculation.

Dans le cas le plus simple (mouvement autour d'une seule articulation), l'effet de cette force externe est fonction de l'importance de son intensité par rapport à la force interne que peut produire les muscles eux-mêmes. Trois cas sont alors envisageables :

• Lorsque la force interne (développée par le muscle) est supérieure à la force externe (ou résistance), la force musculaire peut mobiliser les pièces osseuses sur lesquelles sont attachées les tendons et il y a rapprochement des segments autour d'une articulation donnée. En d'autres termes, le muscle se contracte tout en se raccourcissant : il s'agit d'une contraction concentrique. Le travail musculaire (déplacement d'une charge sur une distance donnée) correspondant est le travail dynamique concentrique.
• Lorsque la force interne et la force externe sont d'intensité égale, le muscle ne peut se raccourcir malgré une contraction d'intensité maximale. On parle de contraction isométrique (pas de variation de longueur) que l'on trouve dans le travail statique utilisé dans le maintien postural par exemple.
• Lorsque la force interne est inférieure à la force externe, la première ne peut s'opposer à la seconde, et ce malgré le fait que le muscle est contracté de façon maximale. Le muscle va alors être contracté tout en étant allongé. On qualifie cette contraction d'excentrique, et le travail musculaire correspondant est le travail dynamique excentrique.

Un exemple pour illustrer ces notions. On se pose la question suivante : quelle force doit développer le biceps (principal muscle de la flexion de l'avant-bras sur le bras) pour maintenir l'avant-bras à l'horizontal (coude à 90°) avec une boule de 12 kg (environ 120 N) dans la main ?

Figure 1 : Représentation schématique de la position de maintien du coude à 90° avec une boule de 12 kg dans la main

Pour y répondre, il faut se rappeler que la quasi-totalité de nos muscles entraînent, lorsqu'ils se contractent, des rotations segmentaires autour des articulations. Par conséquent, on doit utiliser une analyse dite des conditions d'équilibre s'appuyant sur des principes mécaniques de la dynamique, le calcul des moments de force (longueur du bras de levier de la force musculaire x intensité de la force musculaire) qui donnent une idée de l'effet de rotation (donc de mouvement) induit par les forces qui s'exercent autour d'une articulation donnée, les valeurs contenues dans les tables anthropométriques (longueur, masse, position du centre de gravité des segments composants le membre supérieur).

Le résultat de l'analyse est que le biceps doit développer une force 7,7 fois plus grande que le poids de la charge placée dans la main pour maintenir la position, et lutter en même temps contre la force de pesanteur qui s'exerce sur l'avant-bras, la main et la boule. Cette force est de 924 N (environ 92,4 kg de traction).
Si le biceps ne peut développer au maximum qu'une force 1000 N, un simple produit croisé nous donne la charge maximale que le sujet peut maintenir en position horizontale avec ce muscle : (12*1000)/924 = 12,98 kg.

Par conséquent, tant que la personne soulève des charge inférieure à 12,98 kg, elle pourra faire un travail dynamique concentrique. Avec une charge 12,98 kg, elle sera dans l'incapacité de fléchir son coude et ne pourra que maintenir la position (travail statique). Et pour toute charge supérieure à 12.98 kg, la force de son biceps ne pourra suffire à lutter contre cette force externe : elle ne pourra que freiner la charge trop lourde pour elle malgré une contraction maximale du biceps. Elle sera alors dans des conditions de travail dynamique excentrique.

Ca, c'est que l'on décrit en physiologie et en biomécanique musculaire. Maintenant, dans l'entraînement, la situation est un peu plus complexe. Alors, pour essayer de rendre compte de la majorité des exercices rencontrés dans une séance de renforcement musculaire, les entraîneurs ont inventé des termes permettant de définir ce qu'ils visent avec tel ou tel exercice ; ainsi :

• le travail purement concentrique est le résultat de la poussée (accélération du centre de gravité corporel) des membres inférieurs lors d'un saut vertical sur place ;
• le travail purement excentrique correspond à la flexion des genoux (freinage du centre de gravité corporel) lorsque l'on veut se mettre accroupi ;
• le travail statique est le maintien d'une articulation à un angle donné comme par exemple l'exercice de la chaise où l'on travaille le quadriceps en étant appuyer dos au mur tout en conservant un angle de 90° au niveau du genou ;
• le travail stato-dynamique consiste à passer une phase statique à une phase dynamique (excentrique ou concentrique) ou vice versa ; par exemple sauter d'une position sur-élevée (caisse) et de se réceptionner en marquant la position de flexion au niveau des genoux plus ou moins longtemps ; mais c'est aussi une situation appelée "squat-jump" : on se met en position genoux semi-fléchis, on compte 4 secondes, puis on saute le plus haut possible.
• le travail pléiométrique ou pliométrique est la succession d'une contraction concentrique et d'une contraction excentrique ou vice versa ; c'est ce que l'on fait dans une impulsion pour sauter verticalement (excentrique pour baisser le CG et concentrique pou pousser sur le sol) ou dans une réception après d'un même saut vertical (excentrique pour freiner le CG et concentrique pour se remettre en position debout) ; on le rencontre aussi lorsqu'on fait une série de traction à une barre fixe où phase d'élévation (concentrique) et de descente se succède (excentrique) grâce à la force des muscles de l'avant-bras.