Follow up your progress using a technique to measure the muscle cross-sectional area

La musculation est un outil d’optimisation de la performance dans de nombreuses activités sportives. Que ce soit pour un gain de force, de vitesse, de puissance ou d’explosivité, l’entraînement avec résistance additionnelle est une base à toute planification d’entraînement avec des modes opératoires aussi nombreux que les objectifs recherchés. Lorsque l’objectif est une amélioration de la force d’un sportif, il est assez simple de quantifier les progrès réalisés au cours d’un programme d’entraînement, tout simplement en comparant les charges maximales déplacées avant et après ce programme. Cela ne nécessite aucun outil particulier.

Cependant, lorsqu’il s’agit d’évaluer les éventuels changements anthropométriques (e.g., masse musculaire, masse grasse, etc.) qui peuvent résulter de ce type d’entraînement, différents types de matériels sont nécessaires. Pour une estimation précise de la masse corporelle et de la masse musculaire, il existe plusieurs solutions très onéreuses comme les techniques d’imageries médicales (e.g., I.R.M., D.E.X.A., etc.) et des méthodes de terrain beaucoup plus abordables, comme l’impédancemétrie ou la mesure des plis cutanés. La mesure des plis cutanés nécessite une pince spécifique (Fig. 1) qui vient pincer certains sites sur le corps pour mesurer la quantité de tissu adipeux sous-cutané. A l’aide de formules, il est ensuite possible d’obtenir le pourcentage de masse grasse corporelle totale.

S’il est correctement utilisé, cet outil de terrain permet de suivre avec une grande sensibilité et une très bonne précision l’évolution de la composition corporelle globale des athlètes, mais également locale. En effet, depuis plus de 30 ans, des chercheurs ont développé des méthodes basées sur des données anthropométriques pour évaluer l’aire de section corporelle (CSA, en cm²) des membres inférieurs (Fig. 2) et supérieurs (Fig. 3). Pour les entraîneurs, les coachs, ou même les pratiquants eux-mêmes, ces méthodes de terrain permettraient de quantifier les gains ou les pertes de masse musculaire au niveau des bras et des cuisses. Il est toutefois important de connaître la fiabilité de telles formules en comparaison aux techniques d’imageries médicales et de savoir si elles sont suffisamment sensibles pour détecter les changements de CSA au cours d’un cycle de musculation.

L’étude réalisée

En 2010, une équipe de chercheurs américains¹ de l’université d’Oklahoma, États-Unis, a testé la validité de deux formules basées sur des mesures anthropométriques issues de la littérature scientifique pour déterminer la CSA (Formules 1 et 2) de la cuisse en comparant les résultats avec ceux obtenus grâce à la tomographie chez 25 hommes. Les mesures étaient réalisées à mi-distance entre l’épicondyle latéral et le grand trochanter. Les mesures nécessaires comprenaient le tour de cuisse (circonférence, en cm) et les plis cutanés antérieur, latéral, médial et postérieur de la cuisse.

Formule \:1 : CSA_{Cuisse}=\pi \times \left( \frac{Circonférence}{2\pi} - {\frac{Sommes \: des \:  4 \:  plis \:  de  \: la  \: cuisse}{4}}^2\right)

Formule\:2 : CSA_{Cuisse}= \left( 4.68 \times Circonférence \right) - \left(0.64 \times pli \:  antérieur \:  de \:  la \:  cuisse\right) - 22.69

En plus de ces tests comparatifs, ces chercheurs ont soumis les 25 participants à un entraînement de musculation de 3 jours par semaine pendant 8 semaines. Chaque entraînement était espacé de 48 heures. L’entraînement était constitué de 3 exercices (Développé couché, Presse à cuisse et Extension de la jambe). Pour chaque exercice, les participants effectuaient 3 séries de 8 à 12 répétitions, avec un repos de 2 minutes entre les séries. Les mesures anthropométriques nécessaires étaient prises avant, toutes les deux semaines et après les 8 semaines d’entraînement.

Des tests statistiques ont ensuite été réalisés pour comparer les différentes méthodes entre elles, mais également pour tester la sensibilité de chaque méthode lors du suivi de l’entraînement.

Résultats & Analyses

Les résultats des mesures de la CSA de la cuisse chez les 25 participants au cours des 8 semaines d’entraînement sont présentés en Fig. 4. Les tests statistiques montrent que les 3 méthodes de mesures permettent d’évaluer des changements de CSA à chaque évaluation. Les 3 types de mesure sont néanmoins significativement différents, même s’ils évoluent de la même façon.

Les deux formules sont fortement corrélées avec la tomographie (r= 0.91 pour la formule (1) et r= 0.95 pour la formule (2)), même si la différence entre les 3 mesures est significative. Cela signifie que bien qu’il existe une erreur de mesure entre les méthodes de terrain et la méthode de référence (i.e., la tomographie), cette erreur est constante dans le temps. Donc, vous pouvez utiliser ces méthodes pour gérer l’évolution musculaire des membres inférieurs au cours du temps et en fonction des programmes d’entraînement.

Bien que la formule (2) sous-estime le plus l’aire de section musculaire de la cuisse, elle semble mieux corrélée avec la tomographie que la formule (1). Cela peut s’expliquer par le fait que la formule 2 soit basée sur l’ I.R.M., tandis que la formule (1) soit une estimation géométrique. Il est important de noter que la formule (1) a été utilisée initialement pour évaluer l’aire de section musculaire du bras.

Applications pratiques

Ne nécessitant que peu de matériels et un peu d’expérience, ces méthodes d’évaluation de l’aire de section musculaire basées sur des données anthropométriques peuvent être utilisées très simplement sur le terrain par les préparateurs physiques et les coachs lors du suivi de leurs clients. Ces résultats peuvent aider à mieux comprendre l’évolution de la composition corporelle en fonction des entraînements. Et ils permettent de rationnaliser réellement les gains liés à l’entraînement.

Le matériel nécessaire est le suivant :

• Une pince à plis cutanés : Le modèle de référence est la pince de marque Harpenden, mais le prix est assez conséquent. Comptez plus de 400 euros la pince. Si vous n’êtes pas un professionnel, vous pouvez tout à fait opter pour un modèle de ce type. Je l’utilise personnellement. Elle est bien moins sensible que la pince Harpenden, mais elle est aussi plus simple à prendre en main et bien moins chère.
• Un mètre-ruban : Le modèle idéal pour les tours de cuisse ou de bras est un mètre-ruban avec un système de ressort comme celui-ci. Il vous permettra de prendre votre tour de bras ou de cuisse, seul, avec toujours la même tension.
• La mesure des plis cutanés : Je vous conseille la lecture de ce PDF (accessible ici). Il est très bien fait et il vous apprendra à utiliser votre pince de la bonne manière.

Voici également d’autres formules qui fonctionnent sur le même principe. La formule (3) est une formule établie et validée par rapport à l’ I.R.M. qui permet de déterminer la CSA de la cuisse². En plus de la circonférence et du pli antérieur de la cuisse, cette formule prend en compte la distance entre les épicondyles fémoraux (d_E, en cm), et donc l’ossature de la cuisse en fonction des individus. Les résultats obtenus avec cette formule sont fortement corrélés avec l’I.R.M. (r = 0.96). Cette formule est plus particulièrement adaptée aux femmes et hommes actifs, jeunes et en bonne santé.

Formule\:3 : CSA_{Cuisse}=0.649 \times \left[ {\left( \frac{Circonférence}{\pi} - Pli\:antérieur\:de\:la\:cuissse\right)}^2 - {(0.3\times d_E)}^2\right]

Les deux dernières formules ont été développées en 1982³ spécifiquement pour les bras et validées à l’aide de la tomographie. Ces deux formules conviennent pour des hommes et des femmes jeunes et en bonne santé. Elles permettent une approximation d’environ 8% de l’aire de section musculaire du bras en comparaison à la tomographie.

Formule\:4 : Homme : CSA_{Bras} = \frac{{(Circonférence - \pi \times pli \: triceps)}^2}{4\pi}-10

Formule\:5 : Femme : CSA_{Bras} = \frac{{(Circonférence - \pi \times pli \: triceps)}^2}{4\pi}-6.5

Références

• DeFreitas JM, Beck TW, Stock MS, Dillon MA, Sherk VD, Stout JR and Cramer JT. A comparison of techniques for estimating training-induced changes in muscle cross-sectional area. J Strength Cond Res 24 (9) : 2383-2389, 2010.
• Knapik JJ, Staab JS and Harman EA. Validity of an anthropometric estimate of thigh muscle cross-sectional area. Med Sci Sports Exerc 28 (12) : 1523-1530, 1996.
• Heymsfield SB, McManus C, Smith J, Stevens V and Nixon DW. Anthropometric measurement of muscle mass: revised equations for calculating bone-free arm muscle area. Am J Clin Nutr 36 : 680-690, 1982.