Récupération de la force musculaire des fléchisseurs du

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Récupération de la force musculaire des fléchisseurs du
Mémoire
Récupération de la force
musculaire des fléchisseurs
du genou par sollicitations
dynamiques excentriques
Ann. Kinésithér.,
Y. CHATRENET
1982,9,
319-329
1
L'idée de récupérer la forçe musculrJire des isçhio-jambiers (muscles
freinateurs du segment jambier dans la marche) par des contractions excentriques s'appuie sur le fait qi/une telle contraction développe une tension
musculaire supérieure, facilitant le recrutement d'unités motrices.
L'étude porte sur trente sujets avec diminution de force des muscles
fléchisseurs du genou. Elle montre que 10 contractions excentriques maximales permettent de récupérer la force antécédente avec un nombre de
séances peu élevé (de/3 à 12 avec une moyenne de 7).
Le principal intérêt d'un tel mode de récupération musculaire semble
être la rapidité de récupération que procurent les contractions excentriques.
INTRODUCTION
Les fibres musculaires peuvent se contracter:
- sans variation de longueur de la fibre. C'est la contraction isométrique.
Le travail fourni est un travail statique;
- avec raccourcissement de la fibre. C'est la contraction concentrique fournissant un travail dynamique positif;
- avec allongement de la fibre. C'est la contraction excentrique fournissant
un travail dynamique négatif (1) ou résistant (11-20). On parle également
d'un régime récessif, plyométrique (6),
1. Kinésithérapeute,
Centre de Rééducation, F 74790 Sancellemoz.
Travail réalisé à l'Hôpital Principal de Dakar (Sénégal), Service de Kinésithérapie,
MM. A. SOW - S. DIALLO et B. SAMBOU.
avec la collaboration
de
319
Si le renforcement musculaire utilise largement les deux premiers
types de contraction (isométrique et concentrique) on doit reconnaître que
les études utilisant la contraction excentrique sont peu nombreuses, ceci
malgré les réelles qualités de ce type de contraction.
D'autre part, l'étude de la physiologie musculaire des ischio-jambiers
montre l'importance du rôle freinateur, c'est-à-dire excentrique de ces muscles.
Ce rapprochement nous a conduit à l'étude d'une récupération de la
force musculaire des fléchisseurs du genou par un travail dynamique résistant.
a. Action des muscles ischio-jambiers
L'étude EMG pendant la marche montre que l'action des ischio-jambiers est surtout freinatrice de l'énergie emmagasinée pendant le balancement en avant du segment jambier, l'action la plus intense prenant place
juste avant l'attaque du talon. Ces muscles agissent également en ligaments actifs, chargés de limiter les rotations inverses, comme des courroies
de rappel (16).
Les ischio-jambiers protègent dynamiquement les coques condyliennes. Ils sont en alerte à partir d'un certain seuil de mise en tension capsulaire postérieure, protégeant ainsi l'articulation contre une extension excessive notamment en chaîne ouverte quand le pied n'est pas en appui sur
le sol (27).
Par leur contraction excentrique ils freinent donc le segment jambier
libre avant que l'inertie n'amène l'extension complète. Ceci est d'autant
plus important chez le sportif où ils devront lutter contre une extension
puissante et rapide comme chez le footballeur, ou seulement rapide comme
chez le sprinter.
b. La contraction
excentrique
Une des principales caracteristiques de la contraction excentrique
résulte de la supériorité de tension intrinsèque développée par ce type de
contraction comparativement à celles développées par les contractions isométriques et concentriques (5-11).
Appliquée à la mécanique articulaire, cette notion de physiologie musculaire se traduit concrètement lorsqu'on mesure la force des différents
types de contraction (4-21-15-2-6).
Ainsi. on peut supposer que lors d'une contraction excentrique maximale, le développement d'une tension supérieure permet un recrutement
d'unités motrices (U.M.) lui aussi supérieur.
320
Bien que n'étant pas unanimes (10-6-3), beaucoup d'auteurs s'accordent à penser que l'utilisation de forces ou tensions musculaires maximales
est de première importance pour le gain de force musculaire.
Il nous apparaît donc intéressant d'utiliser la tension d'une contraction
excentrique maximale dans la récupération de la force musculaire,
La contraction excentrique présente également un caractère économique. En effet, à tension égale, la contraction excentrique nécessite un nombre de fibres actives inférieur et donne une impression subjective d'aisance
par rapport à la contraction concentrique et isométrique. Ceci est confirmé
par l'EMG pour lequel une contraction avec allongement produit une activité électrique moins importante qu'avec une contraction isométrique de~
même force (11),
Depuis le début du siècle, il a été prouvé que le coût énergétique du
travail négatif était inférieur au coût du travail positif - Chauveau 1896
- Zuntz 1906 - Johanson 1901 (1-20-12),
Vers les années 1950 Abbott, Bigland, Ritchie et Asmussen (1) ont
montré l'influence de la vitesse sur le coût énergétique d'un travail négatif
par rapport à un travail positif: plus la vitesse augmente, plus le coût énergétique par rapport au travail positif diminue.
MATÉRiEl
ET MÉTHODE
L'étude porte sur 30 sujets de sexe masculin, âgés de 18 à 48 ans qui présentaient
une diminution de force des fléchisseurs du genou, post-traumatique, consécuvite à une
immobilisation du genou.
a.
Position du sujet
Les études (8-19) sur la position du sujet pour le travail des ischio-jambiers établissent
que la position préconisée par Sauvagnat: assis, hanches fléchies, cuisses sanglées, genou
fléchi à 350, est celle qui donne expérimentalement la meilleure efficacité mécanique aux
ischio-jambiers (Hg. 1J,
b. Protocole de travail
La récupération de la force musculaire des fléchisseurs
l'amplitude de flexion active atteignait 1000,
du genou débutait dès que
Nous avons calculé après échauffement:
- la résistance maximale (R,M.) statique des fléchisseurs du genou (genou fléchi à 350) ;
- (RM initiale) qui servira de base et de paramètre à j'expérimentation;
- la RM statique des fléchisseurs du genou contro-Iatéral sain, qui servait d'objectif à
atteindre - (RM récupération). Cette RM était vérifiée lors des séances suivantes.
Une étude annexe portant sur 10 sujets sains nous a montré qu'il n'y avait aucune
dominance de force statique maximale des fléchisseurs d'un genou sur l'autre.
321
.--
FIG. 1. - Position du sujet.
Circuit résistant: première poulie fixée pour que le filin
fasse un angle de 90° avec le segment jambier, genou fléchi
à 35° (secteur de force des ischio-jambiersJ .
Circuit de rappel: moufle permettant
une traction plus
facile.
c. Déroulement des séances
Échauffement
La séance débutait par un échauffement en travail statique intermittent (T.S.I.) avec
un temps de repos égal au temps de travail de 6 secondes. Afin. d'éviter le phénomène
de fatigue musculaire locale (17-13-23). la charge opposée représentait 33 % de la R.M.
statique de la précédente séance. La durée totale de l'échauffement était de 5 minutes.
Ce mode d'échauffement a été préféré pour 2 raisons. D'une part, il permettait de préparer le muscle pour le calcul de la R.M. statique (critère de référence). D'autre part, les
études sur la force critique (17-23-13)
permettaient d'opposer une résistance précise
n'engendrant pas de fatigue musculaire locale, chose plus aléatoire avec, un échauffement
excentrique. Quel que soit le mode d'échauffement, l'importance des déchirures musculaires des I.J., sans doute en rapport avec un double étirement au niveau de la hanche et
du genou, nous oblige à ne pas négliger cette étape.
A ·l'issue des séances de récupération musculaire précédées d'un échauffement en
T.S.I., aucune douleur, crampe ou autre manifestation qui auraient pu provoquer une inhibition consciente lors des prochains exercices (18) n'ont été notées. Tout au plus chez quel322
ques sujets un léger endolorissement certainement en rapport avec l'étirement du muscle
et en particulier de son tissu conjonctif (Asmussen-20) apparaissait quelques heures après
les exercices.
R.M. Statique
de début de séance
Les muscles étant échauffés, la R.M. statique des fléchisseurs du genou était recherchée" genou fléchi à 35° ; le temps de contraction était de 6 secondes.
Travail dynamique
résistant
Le travail dynamique résistant était obtenu, à partir d'un genou fléchi passivement à
100° à l'aide du circuit de rappel, par des contractions excentriques forcées freinant
l'extension complète.
1
-
Charge opposée
Afin de vaincre la résistance statique maximale et d'obtenir une contraction
que forcée, une charge de 2 kilogrammes était ajoutée à la R.M. statique.
excentri-
2 - Nombre de contractions
Dans la grande majorité des cas l'accroissement de la force musculaire après quelques
contractions excentriques permettait au sujet de tenir par une contraction statique la
charge opposée. Considérant cette résistance comme la nouvelle R.M. statique des fléchisseurs du genou, une charge supplémentaire de 2 kilogrammes était ajoutée de façon à
obtenir une nouvelle contraction excentrique forcée. Cette manœuvre était répétée chaque
fois qu'il était nécessaire dans une limite de 10 contractions.
A noter que pour 2 sujets l'apparition de la fatigue nous a fait baisser cette limite à
8 contractions.
3 -
Vitesse d'allongement
La tension développée par un muscle est fonction de sa vitesse d'allongement. Afin
d'assurer une même tension au cours des différentes répétitions tout en assurant un
contrôle du mouvement une durée de 6 secondes a été choisie arbitrairement.
Ce temps peut varier en fonction des qualités recherchées par le rééducateur, par
exemple: diminution de ce temps chez un sprinter afin de'placer les muscles dans le
contexte d'une extension rapide du genou freinée par les ischio-jambiers.
4 - Temps de repos
Chaque contraction
5 -
était séparée par une minute de repos.
Fréquence des séances
Les séances avaient une périodicité de 3 à 5 par semaine afin d'obtenir un maximum
d'efficacité (7).
d. Remarques
1 - L'importance, sur les résultats, de l'encouragement du sujet par l'expérimentateur
nous a fait maintenir le « tonus psychologique»
du patient tout au long de l'étude
(5-10-14-22).
2 - L'entraînement d'un groupe musculaire agoniste tant par des contractions isométriques, concentriques qu'excentriques entraîne une augmentation de la force musculaire des
antagonistes (21-3-14). Pour cette raison, la récupération musculaire du quadriceps ne
débutait que lorsque la R.M. de récupération des fléchisseurs du genou était atteinte, ceci
afin de mieux canaliser l'effet du mode de récupération musculaire par un travail dynamique résistant sur les fléchisseurs du genou.
323
RÉSULTATS
Les résultats individuels sont consignés dans le tableau 1.
Il ressort de ce tableau que, pour la population étudiée, une moyenne
de 7 séances était nécessaire pour récupérer la force des !.J. avec un nombre minimum de 3 (2 sujets) et un maximum de 12 (1 sujet).
Pour les 3/4 de la population étudiée, cette force était récupérée à la
se séance.
La confrontation du degré de pré-entraînement (perte de force en %)
et du nombre de séances ne permet pas d'établir une corrélation précise
et significative. Néanmoins, les sujets ayant une perte de force supérieure
à 50 % ont mis en moyenne S séances pour récupérer leur force, alors que
ceux qui avaient une perte inférieure à 50 % ont mis 6 séances en
moyenne.
Étude graphique des résultats
Pour chaque sujet, les données de l'entraînement séance par séance
étaient rapportées graphiquement. Nous présentons les courbes caractéristiques de 4 sujets (fig. 2).
RM
st.!
1
kg)
RM st •• (kg)
36
M .. 8 •..
.............................
14
8
g
Nombre
RM
10
11
12
de séances
sta! 1 kg)
RM
st., ( kg
1
G
.
Ch
•.
Il
FIG. 2. - Représentation
--............
324
RM statique
RM statique
graphique des résultats séance par séance pour 4 sujets.
de début de séance
maximale enregistrée
au cours de la séance
TABLEAU
1. -
Gain de force musculaire
au cours du programme
de travail.
-1
, force
RH
Coeff
12
2
11
28
8
20
22
26
18
20
RM
22
initiale
26
20
endede
6
6
33
31
4
3
9
26
40
8
749
7
30
11
14
13
16
17
29
8
40
33
23
27
21
25
18%
29
32
32
perte
2,50
10
32
2,37
2,35
29
32
61
4,33
2,57
1,70
33
1,83
1,12
11
748
23
2,14
'II>
1,81
528
21
23
30
36
34
5,33
3,50
'fa
%
1,80
%
%
27
2,20
1,77
37
36
3,28
58
34
J1
24
17
48
f,
70
4,75
1,75
48
3
4,12
72
2,71
Récupérat
progression
33
1,54
66
1,62
J9
15
9
24
4
9
36
2,08
2,28
50
'II>
'fo
52
68
23
45
38
29 %nombre
%
%
44
53
59
57
48
41
61
65
%
%
65
58
35
')io
%
Age
1,75
325
L'étude des 30 courbes ne montre pas une progression exponentielle
comme on aurait pu s'y attendre mais, pour la récupération musculaire, une
progression linéaire du type y = ax + b
b : représentant la force initiale (RM initiale) ;
a : représentant le coefficient de progression (tableau 1) propre à chaque sujet. Il traduit en quelque sorte la réceptivité de chaque sujet à la
méthode.
Les valeurs de « a })varient de 5,33 à 1,12 avec une moyenne de 2,50.
Ainsi. les meilleurs coefficients sont retrouvés chez les sujets dont le
nombre de séances était peu élevé pour des pertes de force importantes.
Exemple: M ... Ma ... ; y = 5,33x + 16 ; 3 séances pour 48 % de perte
de force.
A l'inverse, les valeurs de « a }) sont les plus faibles pour des sujets qui,
ayant une perte de force relativement faible, ont un nombre de séances
assez élevé.
Exemple:
de force.
M ... As ... ; y = 1,12x + 22; 8 séances pour 29 % de pèrte
DISCUSSION
Les résultats de ce mode de récupération sont à rapprocher de certaines conditions expérimentales favorables, en particulier la moyenne d'âge
des sujets qui correspond à la période pendant laquelle les meilleurs gains
sont obtenus (5-7).
Au vu des résultats du tableau 1 le principal intérêt d'une telle forme
de récupération musculaire des ischio-jambiers semble être la rapidité de
récupération pour des muscles faibles. Cet intérêt avait été soupçonné par
Efther-Espinas-Maratrat (6) et Mannheimer (12).
Petersen (15) démontre que les contractions excentriques maximales
n'ont pas d'effet supérieur sur la quantité de force par rapport au travail
isométrique. Les études de Mannheimer, entraînant le triceps brachial par
des contractions concentriques ou excentriques, montrent également que
l'augmentation de la force n'est pas supérieure avec les contractions excentriques, mais plus rapide. Il semblerait donc que les contractions excentriques ne musclent pas plus, mais plus vite.
Il peut sembler illogique, à priori, de faire travailler les I.J. avec des
contractions excentriques et de mesurer les résultats avec des contractions
isométriques.
En fait, ne disposant pas d'un matériel sophistiqué, il nous était impossible de quantifier objectivement la R.M. excentrique quand on connaît
l'importance que joue la vitesse d'allongement sur la tension développée.
Ainsi. la R.M. statique apparaissait comme le seul critère objectif pouvant traduire l'augmentation de force des fléchisseurs du genou.
326
La seconde remarque concernant le choix de ce critère de référence
est de savoir si un entraînement par contractions excentriques influence la
force isométrique maximale. Si les recherches concordent sur la spécificité
de travail (7) ou de contractions (5) pour avancer que les gains de force obtenus par des exercices dynamiques concentriques n'entraînent pas de
gains proportionnels en force isométrique, il semble que la contraction
dynamique excentrique développe mieux la force statique que ne le fait la
contraction dynamique concentrique (7-25). Les études de Singh et Karpovich (21), en montrant qu'un entraînement par contractions excentriques
maximales entraînant par contractions excentriques maximales entraînant
une augmentation supérieure de la force statique par rapport à la force
excentrique, sont en faveur de notre choix de référence.
D'autre part, l'équation de Hill selon laquelle les indices de force statique maximale déterminent la force que l'on peut exercer en régime dynamique (6) justifie la détermination de la résistance appliquée (R.M. statique
+ charge additionnelle) pour le travail excentrique à partir de la R.M. statique.
Il est évident que l'établissement de la R.M. statique en début de
séance ainsi que les éventuelles contractions statiques lorsque la force
musculaire augmente pendant la séance, participent à la récupération musculaire dans une proportion qui reste à déterminer. Hislop (9) étudiant la
récupération musculaire après immobilisation plâtrée, par une contraction
isométrique maximale par séance, chez des sujets ayant une perte de force
de 28 % en moyenne, atteint la force préalable après 21 jours d'entraînement. Sans sous-estimer l'apport des contractions isométriques dans
l'expérimentation, il faut convenir de l'importance du complément excentrique dans la rapidité de la récuoération musculaire.
Les pertes de force enregistrées (tab/eau!)
appellent quelques
commentaires. Dans sa revue de la littérature Gravel (7) estime que la diminution de force isométrique représente 30 à 40 % de la force initiale pour
une période d'immobilisation d'un mois, la diminution étant effective surtout lors de la première semaine. Hislop (9) immobilisant des fléchisseurs
du coude sains pendant 4 semaines, sans contraction d'entretien sous plâtre, note une perte de force de 28 % seulement. Les mesures des pertes
enregistrées par les fléchisseurs du genou sur nos 30 sujets (tab/eau /)
ayant subi des immobilisations de diverses durées confirment la perte
importante lors des premiers jours mais sont en désaccord avec les chiffres
annoncés. Il apparaît donc que les pertes de force après immobilisation
sont plus importantes pour les muscles ischio-jambiers.
La recherche de la force-limite préconisée par Rohmert et Muller (7-5-6) c'est-à-dire la force maximum pouvant être obtenue d'un muscle, n'a pu être effectuée pour des raisons socio-professionnelles. Ainsi le
pouvoir musclant de la méthode ne peut se prêter à aucune comparaison.
La recherche de la force limite est d'ailleurs sujette à caution puisque pour
327
un même muscle elle atteint des valeurs différentes suivant le mode d'entrainement (14).
La méthodologie, sans remettre en cause la globalité des résultats,
appelle néanmoins quelques remarques quant à la forme de "exercice tel
qu'il est décrit. Il semblerait, en effet, moins empirique d'harmoniser la
résistance opposée avec le degré de pré-entraînement en ajoutant à la R.M.
statique une charge correspondant à un certain pourcentage de cette R.M.
(10 à 25 % selon les sujets). Une telle forme d'exercice, avec utilisation de
charges supra-maximales présente une intensité réelle qui le réserve aux
personnes volontaires et la contre-indique chez les personnes âgées.
CONCLUSION
Parent pauvre du renforcement musculaire, la contraction excentrique,
par la rapidité de récupération qu'elle semble produire sur les I.J., ouvre
des possibilités nouvelles dans le renforcement des muscles faibles, répondant à un souci majeur du rééducateur placé, comme le précise Dotte
« ... dans l'obligation technique et morale de s'imposer une réelle efficience
dans son choix de méthodes et dans leur application)} (5).
La méthode expérimentale perfectible et adaptable quant à la charge
opposée, à la vitesse d'allongement et au balayage articulaire notamment,
si elle donne des résultats encourageants au niveau des !.J., demande
confirmation et adaptation sur des muscles réceptifs à ce mode de contraction.
Remerciements
.. L'auteur remercie M, Bernard Joly (M.C.M.K.) pour ses précieux conseils.
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