Anatomie musculaire et entraînement basé sur la résistance

L'anatomie musculaire et la compréhension des mécanismes de développement de la force vont de pair. Cet article vise à expliquer les mécanismes des contractions musculaires d'un point de vue anatomique, ainsi que le lien direct qui existe entre ces principes et les objectifs de l'entraînement axé sur la vitesse.

L'entraînement par résistance au volume (VBT) et les contractions musculaires

Tout ce qui suit a pour but de vous donner une compréhension très concrète de l'anatomie et de la physiologie musculaires afin de comprendre comment celles-ci s'appliquent spécifiquement à l'entraînement de force et à l'entraînement axé sur la vitesse. Nous avons abordé dans des articles précédents la question du profil force-vitesse. La relation force-vitesse désigne simplement le rapport entre la vitesse à laquelle la longueur d'un muscle varie (régulée soit par une charge externe, soit par d'autres muscles) et la quantité de force générée par ce même muscle. Les propriétés du tissu musculaire d'un individu déterminent la forme de la courbe du profil force-vitesse, et cette courbe peut à son tour évoluer soit en mobilisant davantage d'unités motrices à chaque contraction, soit en augmentant la fréquence de décharge de chaque contraction. Ces deux variables peuvent être modifiées par l'entraînement, et plus particulièrement par un entraînement spécifique et ciblé, comme c'est le cas avec l'entraînement basé sur la vitesse.

Grâce aux retours d'information immédiats et objectifs fournis par un appareil de VBT tel que Perch, l'intention derrière un mouvement est non seulement quantifiée, mais également suivie dans le temps. Ces données permettent aux entraîneurs d'avoir un aperçu ou une compréhension de base de ce qui se passe réellement au plus profond des muscles d'un athlète. Attribuer une valeur numérique à l'effort peut aider les athlètes à comprendre ce que l'on ressent lors d'une contraction musculaire à différents niveaux d'effort et les encourager à être plus à l'écoute de leur corps. Entraîner les muscles à générer plus de force est simple, mais pas facile. Votre programme doit apprendre aux athlètes à :

1. Mobiliser DAVANTAGE d'unités motrices à chaque contraction
2. Augmenter la fréquence de décharge d'un groupe d'unités motrices déjà actif

La technologie d'entraînement basée sur la vitesse se généralisant dans divers contextes liés à la musculation et à la performance sportive, les progrès sont accélérés et les athlètes peuvent exploiter pleinement leur potentiel. Ce qui suit vous aidera à comprendre pourquoi et comment les muscles se contractent.

TYPES DE CONTRACTIONS MUSCULAIRES

Il existe quatre types de contractions musculaires :

1. Contraction isométrique : le muscle génère une tension sans modifier sa longueur
2. Contraction isotone : le muscle génère une tension constante malgré une variation de sa longueur.
3. Contraction concentrique : la tension musculaire l'emporte sur la charge externe qui s'y oppose et le muscle se raccourcit en se contractant
4. Contractions excentriques : la tension musculaire n'est pas supérieure à la charge externe qui s'y oppose et le muscle s'allonge pendant la contraction.

ANATOMIE DES MUSCLES SQUELETTIQUES

Chaque contraction des muscles squelettiques (à l'exception des réflexes) trouve son origine dans le cerveau. Un signal électrochimique est transmis par le système nerveux à un motoneurone qui innerve plusieurs fibres musculaires. L'anatomie d'un muscle pris individuellement est illustrée ci-dessous :

Du plus petit au plus grand, les couches de tissu musculaire sont les suivantes :

Sarcomère: unité la plus petite, la plus élémentaire et la plus fonctionnelle d'un muscle, qui détermine la contraction. Il est constitué de fibres entrelacées (actine et myosine) et est à l'origine des stries des fibres musculaires. Une seule myofibrille peut contenir de nombreux sarcomères.

Myofibrille: unité allongée et parallèle d'une fibre musculaire, composée de myofilaments épais et fins (protéines contractiles appelées actine et myosine, et protéines régulatrices appelées troponine et tropomyosine). Elle est entourée du réticulum sarcoplasmique (ou RS).

Fibre musculaire: cellule cylindrique allongée contenant de nombreuses myofibrilles. Elle est entourée du sarcolemme. Également appelée cellule musculaire.

Sarcolemme: membrane cellulaire ou plasmique qui entoure chaque fibre musculaire.

Endomysium: la plus petite structure de tissu conjonctif qui enveloppe une fibre musculaire isolée.

Fascicule musculaire: faisceaux de fibres musculaires entourés par le périmysium.

Périmysium: tissu conjonctif de taille moyenne qui enveloppe plusieurs fibres musculaires au sein de leur structure fasciculaire.

Épimysium: la plus grande structure de tissu conjonctif, une gaine élastique et fibreuse qui enveloppe l'ensemble du muscle, lui permettant à la fois de conserver son intégrité et de bouger indépendamment des autres tissus et organes voisins.

Fascia: couche de tissu conjonctif épais qui recouvre l'ensemble d'un muscle et se trouve au-dessus de la couche d'épimysium.

JONCTION NEUROMUSCULAIRE

La jonction neuromusculaire (également appelée jonction myoneurale ou plaque motrice) est essentiellement une synapse chimique qui se forme au point de contact entre un motoneurone et une fibre musculaire. L'unité la plus élémentaire est appelée « unité motrice » ; elle se compose d'un seul motoneurone alpha et de toutes les fibres musculaires qu'il peut innerver, comme illustré ci-dessous :

Le motoneurone se compose du soma (corps cellulaire), de dendrites, d'un noyau, d'un axone (enveloppé d'une gaine de myéline) et du terminal axonal. L'axone se termine par un bouton synaptique (du côté présynaptique), où se forme la jonction ou synapse, avec une fente synaptique entre l'extrémité du bouton et le début de la cellule cible, du côté postsynaptique. Dans le muscle squelettique, la cellule cible du côté post-synaptique présente une série de plis jonctionnels recouverts de récepteurs. Vous trouverez ci-dessous un résumé étape par étape de ce qui se passe au niveau de la jonction neuromusculaire :

1. Le potentiel d'action se propage le long du motoneurone, ce qui provoque la libération, par le bouton synaptique, d'un neurotransmetteur appelé acétylcholine dans la fente synaptique.
2. L'acétylcholine se lie aux récepteurs de l'acétylcholine situés dans les plis jonctionnels du côté post-synaptique.
3. Une fois liés, les canaux ioniques s'ouvrent et permettent aux ions sodium (Na+) de pénétrer dans la cellule post-synaptique. Cela dépolarise la cellule et génère un potentiel de plaque motrice.
4. La dépolarisation entraîne l'ouverture des canaux sodiques (Na) voltage-dépendants, transformant ainsi le potentiel de la plaque motrice en un potentiel d'action.
5. Le potentiel d'action se propage le long de la fibre musculaire et provoque sa contraction grâce au couplage excitation-contraction.

COUPLAGE EXCITATION-CONTRACTION

Le couplage excitation-contraction désigne la succession d'événements qui se déroule du côté post-synaptique ; en voici un résumé étape par étape :

1. Le potentiel d'action déclenché par la dépolarisation du potentiel de la plaque motrice se propage à travers le reste du sarcolemme, à la surface de la cellule
2. Le potentiel d'action se propage dans des structures appelées tubules T, qui sont adossées au réticulum sarcoplasmique (RS)
3. Le potentiel d'action déclenche la libération de calcium (Ca) depuis les citernes terminales du réticulum strié vers le cytoplasme de la cellule
4. Le Ca se lie ensuite à la troponine, ce qui déplace la tropomyosine et expose les sites de liaison à la myosine sur l'actine.
5. Les têtes de myosine forment des ponts transversaux avec l'actine et déclenchent la contraction musculaire
6. L'ATP se lie aux têtes de myosine, ce qui les amène à se détacher et à se réinitialiser
7. Une fois que le Ca a été réintroduit dans le SR par des processus enzymatiques, une relaxation se produit

THÉORIE DES FILAMENTS COULISSANTS

La théorie des filaments glissants décrit le processus de contraction musculaire à son niveau le plus élémentaire. Bien qu'elle recoupe en partie le couplage excitation-contraction, nous allons en présenter ici un résumé étape par étape :

Le potentiel d'action stimule la libération de calcium dans la cellule musculaire

La Ca se lie à la troponine (qui était auparavant liée à l'actine), ce qui libère le brin de tropomyosine de l'actine, libérant ainsi des sites de liaison pour la myosine.

Une fois que les têtes globulaires de la myosine se sont liées aux sites d'actine disponibles à l'aide d'ATP transformé en ADP + P, un « coup de force » se produit, tirant le filament d'actine vers le centre ou la ligne M

Un nouvel ATP se lie alors à la myosine, ce qui provoque le détachement du pont transversal formé du site d'actine.

Le muscle peut continuer à se contracter s'il y a davantage d'ATP et qu'un autre pont transversal peut se former, ou bien il peut se relâcher et le Ca sera renvoyé dans le réticulum strié.

DIFFÉRENCES DANS LES CONTRACTIONS DES MUSCLES SQUELETTIQUES

Les contractions musculaires sont contrôlées par des potentiels d'action (comme vous l'avez lu plus haut) et peuvent généralement être classées comme suit :

1. Twitch : cycle unique de contraction et de relâchement qui se produit au sein même de la fibre musculaire
2. (Onde) Sommation : se produit lorsque plusieurs contractions successives s'additionnent pour produire une contraction musculaire plus importante et plus forte
3. Tétanos : plusieurs contractions simultanées produisant une contraction continue et intense ; celles-ci peuvent être fusionnées ou non.

Il est important de garder à l'esprit qu'au niveau le plus élémentaire, il n'existe que deux façons de modifier la force générée par les muscles squelettiques :

1. Mobiliser DAVANTAGE d'unités motrices à chaque contraction
2. Augmenter la fréquence de décharge d'un groupe d'unités motrices déjà actif

Une fois que toutes les unités motrices possibles sont mobilisées et fonctionnent à leur fréquence maximale, vous avez atteint votre répétition maximale (1RM). Sous l'effet d'une contrainte, le corps choisira toujours de mobiliser davantage d'unités motrices plutôt que de désactiver celles qui sont déjà sollicitées. La durée et l'amplitude d'une contraction peuvent également être régulées par la mobilisation des unités motrices grâce à :

1. Augmenter le nombre de motoneurones actifs
2. Activer d'abord les unités motrices les plus petites/les plus faibles, puis les unités motrices plus grandes

CONCLUSION

Chez Perch, nous sommes de fervents défenseurs de la recherche du « pourquoi » derrière chaque chose. Ainsi, même si nous pensons que l'entraînement basé sur la vitesse devrait faire partie intégrante de toute salle de musculation afin de travailler les muscles avec précision et d'améliorer les performances sportives globales, nous estimons qu'il est important de bien comprendre l'anatomie musculaire pour en saisir pleinement le sens. Nous espérons que cela vous aura également été utile !

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SOURCES

1. Baechle, T., Earle, R., et National Strength & Conditioning Association (États-Unis). (2008). Les fondamentaux de la musculation et du conditionnement physique (3e éd.). Champaign, IL : Human Kinetics.
2. Gardiner, P. (2011). Physiologie avancée de l'exercice neuromusculaire (Série « Physiologie avancée de l'exercice »). Champaign, IL : Human Kinetics.
3. Gonzalez-Friere, M., Rafael, de C., Stephanie, S., & Luigi, F. (août 2014). L'architecture d'une jonction neuromusculaire. Consulté le 23 octobre 2019, sur https://www.researchgate.net/figure/The-architecture-of-a-neuromuscular-junction-NMJ-A-B-The-NMJ-is-composed-of-three_fig1_265056822.
4. Gray, H., Williams, P. et Bannister, L. (1995). Anatomie de Gray : Les fondements anatomiques de la médecine et de la chirurgie (38e éd.). New York : Churchill Livingstone.
5. Scanlon, V., & Sanders, T. (1999). Les bases de l'anatomie et de la physiologie (3e éd.). Philadelphie : F.A. Davis.
6. Scientist, C. (s.d.). Laboratoire sur les muscles et les réflexes. Consulté le 23 octobre 2019 sur https://www.scientistcindy.com/muscles-and-reflexes-lab.html.