Force-Velocity Profile : Escape gravity to be faster

Chaque athlète est différent. Et l’analyse des profils force-vitesse des athlètes permet de mettre en évidence une partie de ces différences. Depuis plusieurs années, la recherche scientifique s’intéresse fortement aux profils force-vitesse car ils sont l’expression de la capacité de contraction du système neuromusculaire en fonction de la vitesse de mouvement sur un mouvement donné. L’équipe du Professor Jean-Benoit Morin et Pierre Samozino a mis en évidence depuis quelques années qu’il existait pour chaque athlète un profil force-vitesse optimal (voir notre article sur le sujet ). Ainsi, il y aurait des athlètes présentant un déficit de force et d’autres, un déficit de vitesse. Le profil force-vitesse servirait donc de détecteur, et permettrait d’orienter plus précisément l’entraînement pour chaque athlète.

L’entraînement de la force permet de réduire le déficit de force et l’entraînement de la vitesse, celui de la vitesse. Il semble néanmoins plus simple d’augmenter la charge que de la diminuer. Pour lutter contre ce phénomène avec plus ou moins de succès et augmenter la vitesse de mouvement, différentes méthodes existent : la projection de la charge (saut), les charges négatives (assistance avec bande élastique, voir notre article sur le sujet) ou le travail en inertie (charge constante compensée par une assistance élastique, voir notre article sur le sujet).

Pour certains exercices impliquant la masse corporelle, comme le saut vertical, à cause de la gravité, les vitesses atteintes peuvent être limitées. D’autant plus qu’en saut vertical, la masse corporelle correspond à la charge optimale, c’est-à-dire la charge qui permet la production maximale de puissance. Pour l’entraînement de la vitesse, il faut donc diminuer la charge, c’est-à-dire s’entraîner avec une masse inférieure à celle de la masse corporelle de l’athlète. Pour cela, il est possible de réaliser des sauts verticaux avec assistance élastique ou des sauts horizontaux sur une planche à roulette. Dans ce cas, l’inertie liée à la masse corporelle reste constante, mais la résistance liée au poids est inexistante, seule la résistance de roulement de la planche s’opposera au mouvement. Mais en comparaison au saut vertical, quelle vitesse est-il possible d’atteindre en saut horizontal ?

L’étude réalisée

Pour répondre à cette question, Pierre Samozino et son équipe ont comparé la vitesse, la force et la puissance produites lors de différentes conditions de sauts verticaux et de sauts horizontaux. Pour réaliser ce protocole, les chercheurs ont recruté 13 sportifs. Tous les participants ont réalisé une séance de familiarisation au protocole et une séance de test. Les tests consistaient à réaliser des sauts verticaux et des sauts horizontaux (phase concentrique uniquement) dans quatre conditions différentes :

• Squat Jump (SJ) : Un saut vertical concentrique.
• Squat Jump à 60% de la masse corporelle (SJ₆₀) : Un saut vertical avec une charge additionnelle correspondant à 60% de la masse corporelle du sportif.
• Squat Jump horizontal (HSJ) : Un saut horizontal allongé sur une planche à roulette (9.9kg).
• Squat Jump horizontal (HSJ_Assist) : Un saut horizontal allongé sur une planche à roulette avec une bande élastique fixée 3 mètres derrière qui tracte la planche (95-110 N d’assistance) (Fig. 1). Les participants se maintenaient en place à l’aide de câbles placés de part et d’autre.

Pour chaque saut, les sujets ont réalisé 3 essais (seul le meilleur résultat a été analysé). Un capteur était placé au niveau de la crête iliaque antéro-supérieur de chaque sujet et les distances entre le capteur et les orteils jambes tendues et le capteur et le sol en position de squat étaient mesurées.

Pour obtenir les valeurs de vitesse, de force et de puissance lors des sauts horizontaux, les chercheurs ont utilisé une plateforme de force couplé à un système optoélectronique. Pour obtenir ces valeurs lors des sauts verticaux, les chercheurs ont utilisé les formules suivantes :

F=mg\left(\frac{h}{h_{p0}}+1\right)

v=\sqrt{\frac{gh}{2}}

P=mg\left(\frac{h}{h_{p0}}+1\right)\times\sqrt{\frac{gh}{2}}

Avec m, la masse totale déplacée (masse corporelle + charge additionnelle, kg), g, l’accélération gravitationnelle (9.81 m/s²), h, la hauteur du saut (en m) et calculée à partir du temps de vol mesuré par Optojump et h_po la distance de poussée correspondant à l’amplitude d’extension des membres inférieurs (en m), calculée comme la différence entre la longueur entre le capteur et la pointe des pieds et celle entre le capteur et le sol.

Résultats & Analyses

Les principaux résultats de cette étude montrent que les squat jump horizontaux permettent aux athlètes d’atteindre de plus grandes vitesses que lors des squat jump normaux : +24% sans assistance élastique (HSJ) et +48% avec assistance élastique (HSJ_Assist).

Les résultats sont présentés dans les figures 2,3 et 4. Au niveau de la force, chaque condition est significativement différente (à l’exception des deux sauts horizontaux). Au niveau de la vitesse, chaque condition est significativement différente. Et au niveau de la puissance, des différences significatives existent entre SJ et SJ₆₀, SJ₆₀ et HSJ_Assist et entre SJ et HSJ. Ces résultats sont similaires aux données obtenues lors d’études avec assistance élastique lors de sauts verticaux avec 15-20% de la masse corporelle (HSJ) et 30% de la masse corporelle (HSJ_Assist).

Cette variante du saut permet d’explorer des vitesses supérieures à la vitesse optimale (celle obtenue grâce à une charge proche de la masse corporelle) et permet ainsi d’entraîner la capacité neuromusculaire des membres inférieurs à produire une force à une vitesse de contraction élevée. De plus, cela permet d’établir des profils force-vitesse encore plus précise, et de manière très simple.

Applications pratiques

Le saut horizontal est une alternative très intéressante pour atteindre de grandes vitesses de mouvement des membres inférieurs. Un entraînement avec ce type d’exercice permettrait de réduire un déficit en vitesse grâce à la possibilité de travailler avec une charge inférieure à celle de la masse corporelle. De plus, l’exercice est simple à mettre en place en toutes conditions : il suffit d’un mur et d’une planche à roulette. Il peut également être modifiée en tractant l’athlète à l’aide d’une bande élastique (à varier en fonction de la masse de l’athlète et du degré d’assistance recherché), et/ou en plaçant un élastique entre l’athlète et le mur de poussée pour pouvoir réaliser des contre-mouvement jump (la longueur de l’élastique devra être supérieure à la longueur des membres inférieurs).

Référence

Samozino P, Riviere JR, Rossi J, Morin J-B and Jimenez-Reyes P. How fast is a horizontal squat jump ? Int J Sports Physiol Perf Article in Press.