Effects of weight and inertia on muscle properties in bench press

Les mouvements dits balistiques (c’est-à-dire, avec projection de charge) nécessitent une puissance élevée (le produit de la force et de la vitesse). Dans des mouvements comme le développé couché avec projection de la barre, les charges déplacées verticalement, ainsi que les segments corporels impliqués dans le mouvement sont soumis au poids (P, en N) et à l’inertie (F_inertie, en N) de la barre. Le poids représente la force gravitationnelle. Elle est dépendante de la masse impliquée dans le mouvement (i.e., la charge additionnelle déplacée + la masse des segments corporels impliqués dans le mouvement) et de l’accélération gravitationnelle (g, 9.8065 m/s²) :

P = m \times g

L’inertie n’est pas une force à proprement parler mais elle se définit comme la tendance d’un corps à maintenir invariable son mouvement. Si les forces qui s’exercent sur un corps sont nulles, alors ce corps conservera son état initial. Si un haltère est sur le sol, il ne changera pas son état tant qu’aucune nouvelle force ne s’appliquera sur lui. Et pour déplacer cet haltère, la force nécessaire dépendra de sa masse et de l’accélération qu’il subira. Ainsi, les objets dont la masse est très grande possèdent une grande inertie contre laquelle il faut “lutter” pour les faire changer de position.

F_{inertie} \left( t \right) = m \times a (t)

En d’autres termes, lorsque vous déplacez une barre chargée au développé couché, non seulement, vous luttez contre la force gravitationnelle, le poids de la barre, mais également contre son inertie, c’est-à-dire son état (e.g., immobile ou en mouvement).

F\left( t \right) = m \times g + m \times a \left( t \right)

La manipulation des charges externes comme les disques de fonte influence les paramètres cinématiques et cinétiques d’un mouvement, mais cela affecte obligatoirement le poids et l’inertie. Les bandes élastiques, quant à elles, possèdent une masse légère et donc une très faible inertie. En revanche, elles peuvent permettre de simuler le poids d’une charge grâce à leurs propriétés mécaniques. Enfin, en combinant la fonte et les bandes élastiques, il est théoriquement possible de ne travailler qu’avec l’inertie de la charge. Qu’apporterait alors un entraînement sélectif de ces types de résistance sur les composantes de force, vitesse et puissance ?

L’étude réalisée

Pour répondre à cette question, une équipe de chercheurs serbes a étudié l’effet d’un entraînement sélectif de 8 semaines contre le poids et l’inertie, le poids seul et l’inertie seule lors d’un développé couché avec projection de la charge sur la force, la vitesse et la puissance. Pour cela, les chercheurs ont recruté 48 étudiants qu’ils ont réparti en 4 groupes :

• Poids + Inertie (Fig. 1) : Les participants (n = 12) s’entraînaient avec de la fonte (1RM = 79.6 ± 11.4 kg).
• Poids (Fig. 2) : Les participants (n = 12) s’entraînaient avec des bandes élastiques (1RM = 82.9 ± 11.5 kg).
• Inertie (Fig. 3) : Les participants (n = 12) s’entraînaient avec une barre de fonte dont la masse était compensée par des bandes élastiques fixées en hauteur (1RM = 82.9 ± 11.0 kg).
• Contrôle : Les participants (n = 12) ne faisaient rien durant toute la période du protocole.

Dans les conditions “Poids” et “Inertie”, les bandes élastiques étaient fortement étirées de manière que la résistance fournie par celles-ci ne varie que très peu (environ 6%).

Avant et après le cycle d’entraînement, tous les participants ont participé à deux séances de test. La première journée de pré-test consistait à mesurer les données anthropométriques et le 1RM au développé couché sur Smith Machine. La seconde journée de pré-test consistait à réaliser un développé couché avec projection de charge sur Smith machine contre différentes charges dans un ordre aléatoire. Les participants réalisaient ainsi 3 essais contre 8 charges qui correspondaient à 30, 37, 44, 51, 58, 65, 72 et 79% du 1RM uniquement en phase concentrique avec pour objectif de projeter la charge le plus haut possible. Cela a permis de déterminer pour chaque participant des profils force-vitesse. Une fois le protocole terminé, les participants réalisaient de nouveau ces deux journées de test. Les mesures ont été réalisé avec un transducteur linéaire (un appareil qui mesure le déplacement en fonction du temps) pour ainsi déterminer l’accélération, la vitesse, la force et la puissance.

Durant 8 semaines, les participants des 3 groupes d’entraînement se sont entraînés 3 fois par semaine au développé couché avec projection de la charge à 50% du 1RM (dont 25% de la charge étaient composés de la masse des bras et de celle de la barre). Ils ont commencé avec 6 séries de 7 répétitions les deux premières semaines, et ont augmenté une série toutes les deux semaines. Entre chaque répétition, il y avait une pause de 5 secondes, et entre chaque série, une pause de 5 minutes.

Résultats & Analyses

Les principaux résultats de cette étude montrent que les 3 conditions d’entraînement ont permis d’améliorer significativement la puissance musculaire. Et le groupe “Inertie” a amélioré la puissance de manière supérieure au groupe “Poids”. Pourtant, lors des tests d’évaluation au début de l’étude, la puissance produite lors de la condition inertielle était inférieure à celle produite lors de la condition poids. Enfin, il apparait que selon le type d’entraînement, l’augmentation de la puissance ne soit pas provoquée par les mêmes variables. Ainsi, le groupe “Poids” a augmenté la puissance majoritairement via la force, le groupe “Inertie” majoritairement via la vitesse et le groupe “Poids + Inertie” via la force et la vitesse (Fig. 4).

  Figure 4. Profils force-vitesse avant (bleu) / après (orange) de participants représentatifs de chaque groupe.

Finalement, ces conditions reflètent simplement un effort différent lors de la phase concentrique. Ainsi, lors de la condition “Poids + Inertie”, au début du mouvement, pour accélérer la charge, il faut lutter contre son immobilité (inertie) et contre son poids, mais une fois l’inertie vaincue, la quantité de mouvement de la barre augmente, et au fil de l’amplitude de mouvement, il devient de plus en plus facile de déplacer la barre et de l’accélérer. En revanche, lors de la condition “Poids”, les bandes élastiques étant étirées pour limiter la variation de résistance, cela signifie que tout au long de la phase concentrique, la résistance sera plus ou moins la même (en fait elle augmentera même légèrement, 6% de variation en plus) et ainsi l’accélération sera fortement réduite. Enfin, lors de la condition “Inertie”, les bandes élastiques sont placées en assistance pour annuler le poids de la barre, et le latex assiste à la montée de la barre, la force à produire pour déplacer la barre est donc fortement réduite et la vitesse beaucoup plus grande.

Applications pratiques

Cette étude montre qu’il est possible d’augmenter la puissance musculaire de manière significative en améliorant soit la force, soit la vitesse, soit les deux. Toutefois, comme le montre les travaux de Jean-Benoit Morin et Pierre Samozino (Lire les résumés de certains de leurs articles ici, là et ou encore ici), il existe pour chaque individu un profil de force-vitesse optimal, et les tests permettent de mettre en lumière les déficits de force ou de vitesse. Il est donc important d’orienter le travail spécifiquement en fonction des déficits de l’athlète.

Enfin, bien que théoriquement l’idée de travailler uniquement contre le poids ou contre l’inertie soit séduisante, le protocole présenté ici ne peut pas respecter parfaitement ces conditions puisque la masse des bras et la masse de la barre doivent être pris en compte (dans ce protocole, cela correspondait à 25% de la charge déplacée). Il en ressort que quelle que soit la condition d’entraînement, le type de résistance ou le matériel employé, si vous souhaitez améliorer le profil force-vitesse d’un athlète, il faut définir quel est son déficit, puis travailler avec des charges très légères voire négatives pour améliorer la vitesse et/ou travailler avec des charges lourdes pour améliorer la force.

Références

1. Djuric S, Cuk I, Sreckovic S, Mirkov D, Nedeljkovic A and Jaric S. Selective Effects of Training Against Weight and Inertia on Muscle Mechanical Properties. Int J Sports Physiol Perform 11 (7) : 927-932, 2016.