PUISSANCE ET RELATION FORCE-VITESSE, BASES DE L’ENTRAINEMENT MUSCULAIRE MODERNE

La puissance musculaire est considérée comme primordiale à la performance dans de nombreuses activités sportives. Dans un but de développement des qualités musculaires, il est donc indispensable de pouvoir l’évaluer. De nouveaux outils de terrain permettent cette évaluation et déterminent avec précision les parts de force et de vitesse qui se cachent derrière le développement de cette puissance. Cet article a pour but de présenter les méthodes d’évaluation et de développement de la puissance musculaire afin de pouvoir individualiser les programmes d’entraînement.


INTRODUCTION

Dans la majorité des tâches sportives, le but est d’accélérer une masse. Cela peut être sa propre masse, comme un sprinteur; ou bien la masse d’un objet comme une balle ou un javelot. La puissance musculaire, qui peut se définir comme le produit de la force et de la vitesse, est alors un facteur déterminant pour la performance sportive (Cronin et al. 2005). L’évaluation de la puissance musculaire est donc primordiale pour connaître les qualités musculaires d’un athlète. Seulement, empiriquement et encore aujourd’hui, la principale méthode d’évaluation musculaire du sportif reste la détermination de la 1RM (répétition maximale). Cette 1RM consiste à mesurer la charge maximale qu’un athlète est capable de soulever en une seule fois, ce qui correspond à la force maximale dynamique. Or, l’évaluation de la force maximale dynamique d’un sportif ne peut renseigner, sur ses qualités de puissance et de vitesse, alors que ces paramètres sont essentiels à la compréhension de l’ensemble des qualités musculaires. Pour comprendre cela, le Dr. Samozino résume cette idée par l’analogie suivante : « un tracteur est capable de développer des forces (ou couples) bien plus élevées qu’une voiture classique, et peut donc tracter des charges beaucoup plus importantes que cette dernière. Néanmoins, lorsqu’il n’y a aucun chargement, il ne peut pas rouler plus vite que la voiture, du fait d’une vitesse maximale de moteur très limitée, et ce, même avec des capacités de force plus importante » (Samozino et al., 2014). La compréhension des limites mécaniques de la production de puissance, passe par l’étude de la relation entre la force générée et la vitesse du mouvement. Chez l’homme, plus il va vite, moins il est capable de produire de la force. Pour des mouvements pluriarticulaires, il existe donc une relation linéaire décroissante entre la force et la vitesse (Figure 1). La puissance en fonction de la vitesse est alors obtenue en multipliant la force par la vitesse à chaque point de la courbe et se présente sous une fonction polynomiale du second degré (en forme de U inversé). A partir de ces deux relations, des paramètres théoriques maximaux peuvent être déterminés (Figure 1): la force maximale théorique (F0), correspondant à la force maximale que l’individu est capable de développer à vitesse nulle (intersection de la courbe avec l’axe des ordonnées); la vitesse maximale théorique (V0), correspondant à la vitesse maximale que l’individu est capable de développer à force nulle (intersection de la courbe avec l’axe des abscisses) ; ainsi que la puissance maximale théorique (P0), correspondant à la puissance maximale qu’un individu est capable de développer à un certain pourcentage de force et de vitesse (point culminant de la relation puissance-vitesse).



En comparant les individus, pour une même puissance maximale développée, des variations dans la pente de la relation force-vitesse sont observées (Figure 1). Ces variations de pentes vont permettre de définir si un sportif privilégie la force ou la vitesse dans l’expression de sa puissance maximale (Pmax). Si la pente est importante, cela signifie que le sportif privilégie la force dans l’expression de sa Pmax. Inversement, si la pente est faible, le sportif privilégie la vitesse dans l’expression de sa puissance maximale.  Ainsi, pour développer les qualités de puissance d’un sportif, et le rendre plus performant dans son activité, une bonne connaissance de ses profils force-vitesse et Puissance-Vitesse, et des exigences de son activité sont nécessaires pour appliquer les bonnes méthodes d’entraînement.

METHODE DE DETERMINATION DE LA RELATION FORCE- VITESSE ET PUISSANCE -VITESSE

Il existe une relation bien connue entre le volume musculaire et la force maximale. Ainsi, il est possible, d’estimer la force d’un individu en regardant son gabarit. Cependant, le gabarit ne peut rien démontrer sur les qualités de vitesse et puissance d’un individu. A l’aide de « l’œil de maquignon », un entraîneur expert peut être capable d’apprécier les qualités de force et de vitesse d’un individu et ainsi savoir quelle qualité développer afin d’améliorer ses performances. Cependant, l’erreur de jugement reste possible. De plus, quand on veut tendre vers le très haut niveau, chaque petit détail a son importance dans la performance. Afin d’améliorer la performance du sportif, il est donc primordial d’objectiver le travail afin d’être le plus précis possible sur les méthodes de travail.  Afin de répondre aux demandes du terrain, des méthodes ont été mises en place pour déterminer des relations force-vitesse sur des mouvements pluriarticulaires comme le squat, le développé couché, une tâche de pédalage ou un sprint. Pour remplacer les appareils de laboratoire (e.g. plateformes de force) couteux et difficilement transportables sur le terrain, le
marché a vu naître différents types d’accéléromètres ou de capteurs filaires permettant de mesurer les variables de vitesse de force et de puissance. Dernièrement, l’application « MYJUMP » propose une méthode valide (Balsalobre- Fernández et al., 2015) et rapide afin d’obtenir une relation force-vitesse en saut vertical à l’aide d’un simple smartphone. La banalisation de ces appareils rend possible l’objectivation de relation forcevitesse de manière simple, directement sur le terrain. En respectant un protocole suffisamment précis, il suffit d’effectuer des mouvements à vitesse maximale avec différentes charges isoinertielles (e.g. constantes) puis d’établir un graphique de la force en fonction de la vitesse, puis de la puissance en fonction de la vitesse.

ENTRAINEMENT DES QUALITÉS DE PUISSANCE

Les stratégies de développement Pmax, doivent prendre en compte le fait que les capacités de puissances musculaires sont influencées par de nombreux facteurs biologiques et biomécaniques (Cormie et al. 2010a). L’amélioration de la puissance musculaire maximale ayant pour but l’amélioration de la performance sportive, nécessite donc une approche multidimensionnelle intégrant une variété de stratégies d’entraînement ciblant des domaines spécifiques de la relation force-vitesse.
Des zones de travail ont en effet été définies dans la littérature par les termes suivants (Figure 2) (Jidovtseff et al. 2009) :
- Pmax représente la zone définie par une vitesse optimale et  une force optimale qui permettent d’atteindre la Pmax.
- Vmax représente la zone des grandes vitesses qui ne  permettent pas d’obtenir 80% de la Pmax.
- Fmax représente la zone des grandes forces qui ne  permettent pas d’obtenir 80% de la Pmax
- Puissance-Vitesse représente la zone de vitesse supérieure  à la vitesse optimale et qui permet d’obtenir plus de 80% de  la Pmax.
- Puissance-Force représente la zone de force supérieure à  la force optimale et qui permet d’obtenir plus de 80% de la Pmax.



En prenant en compte une approche multidimensionnelle du développement de la Pmax, l’amélioration de la force maximale est primordiale. La capacité d’un sportif à développer sa Pmax est considérablement influencée par son niveau de force. De plus, l’entraînement en force maximale est essentiel car il permet de maximiser la puissance sur le long terme. Dans ces récents travaux, le Dr. Cormie (2010) a constaté que, pour développer la puissance, un entraînement en force maximale était aussi bénéfique qu’un entraînement réalisé avec des charges moyennes déplacées à vitesse maximale (e.g. entraînement en puissance) chez des athlètes peu entraînés en musculation. En revanche, les athlètes les plus forts répondaient de manière plus satisfaisante à l’entraînement en puissance par rapport à des athlètes ayant une force maximale plus faible. L’entraînement en force maximale permet ainsi d’augmenter la puissance développée en tout point de la relation force-vitesse pour des athlètes peu entraînés en musculation. Inversement, chez des athlètes entraînés, l’amélioration des qualités de puissance maximale doit donc être basée sur un travail spécifique. Selon la stratégie d’optimisation de Pmax, le travail peut être réalisé en Puissance- Force ou en Puissance-Vitesse afin d’optimiser la force ou la vitesse dans le développement de la Pmax. Des projets sont actuellement en cours sur l’impact des conditions d’entraînement à vitesses maximales. Les protocoles sont réalisés à l’aide d’appareils de musculation spécifiques permettant d’accélérer ou de décharger le sportif.  Quelle que soit la stratégie d’entraînement de la puissance utilisée, elle doit s’appuyer sur des exercices spécifiques (Cormie et al. 2011b). Ces exercices doivent absolument être réalisés avec l’intention de déplacer la charge de manière explosive. Les exercices doivent également être sélectionnés sur des critères qui permettent le transfert de Pmax sur l’activité. Ainsi, l’exercice classique en musculation avec des charges légères doit donc être proscrit des cycles de puissances en raison de la décélération importante en fin d’amplitude. L’entraînement doit se tourner sur des mouvements de type balistiques, pliométriques, et d’haltérophilie  Le terme balistique signifie que les mouvements doivent être réalisés avec une projection (Squat Jump, développé couché avec jeté de barre, etc.). Les charges utilisées sur ce type d’exercices varient généralement de 0 à 80% de 1RM. L’entraînement à résistance variable, c’est-à-dire avec des machines pneumatiques ou simplement à l’aide d’élastiques ou de chaines qui peuvent être ajustés sur les charges, est une alternative à la modalité d’entraînement balistique.  Les exercices pliométriques présentent l’avantage d’être très spécifiques à une variété de mouvement rencontrés dans la plupart des activités. Il ne faut cependant pas perdre de vue que pour des questions de sécurité, l’exécution de mouvements pliométriques est limitée à des charges très faibles (Giroux, 2014). Ils permettent plutôt d’améliorer les qualités de vitesse. L’haltérophilie, comme les exercices
d’arraché ou d’épaulé jeté et leurs variations, doit faire partie intégrante de tous programmes de musculation ayant pour but le développement de la puissance. Les bénéfices en termes de qualités de puissance sur ce type d’exercices sont très transférables sur la discipline. De plus, la complexité des mouvements réalisés à très haute vitesse associée à l’utilisation de charges lourdes susciterait des adaptations neuromusculaires uniques. L’articulation des cycles de travails associés à des exercices adaptés permet ainsi d’augmenter la puissance maximale d’un individu. Néanmoins, la puissance maximale ne constitue pas, à elle seule, un bon indice de prédiction. Il n’est pas rare d’enregistrer des écarts de performances en saut de plus de 20% chez deux personnes développant la même puissance maximale. Cet écart réside dans la forme du profil Force-Vitesse du sportif.

LE PROFIL OPTIMAL

Le Dr Samozino a développé le concept de profil optimal, qui consiste à trouver l’équilibre le plus adéquat entre les qualités de force et de vitesse d’un sportif pour aboutir à une production de puissance optimale permettant une performance maximale dans une discipline. En d’autres termes, pour un niveau de puissance donné, il existe un équilibre optimal entre les qualités de force et de vitesse qui permet de maximiser la performance (Samozino, et al., 2012). Le Dr Samozino a proposé une équation mathématique permettant de définir ce profil optimal à partir de trois variables principales : la puissance maximale du sportif, la distance de poussée et l’angle de poussée (e.g. saut vertical = 90°). Ce profil optimal est donc individuel.  En clair, ce profil optimal permet d’évaluer les déficits de force ou de vitesse et d’individualiser de façon très précise l’entraînement musculaire du sportif (Figure 3). Si la pente de la relation Force-Vitesse de l’athlète est plus importante que la pente du profil optimal, alors l’entraînement doit être axé sur le développement de la vitesse. Inversement, si la pente du profil optimal est plus importante que la relation Force-Vitesse du sportif, alors l’entraînement doit être axé sur le développement de la force.  Les premiers résultats présentés par Samozino (2014), sur l’amélioration de la performance en saut, grâce à un travail de rééquilibration du profil ForceVitesse en fonction du profil optimal du sportif sont prometteurs. Cela semble directement applicable aux disciplines à habiletés fermées, où les angles de poussées sont connus et la tâche est répétitive. Concernant les disciplines à habiletés ouvertes, cela semble compliqué. Il peut cependant être intéressant de définir un profil optimal en fonction de l’analyse de gestes respectant les points forts et le style de jeu d’un sportif.  L’approche apparait comme novatrice et offre ainsi à l’entraîneur de nouvelles stratégies d’optimisation de la performance quantifiables et observables.



CONCLUSION

Compte tenu de l’impact de la puissance maximale et du profil force-vitesse sur la performance sportive, il semble très intéressant d’intégrer l’évaluation de ces qualités auprès des sportifs. L’évaluation des qualités physiques doit permettre la mise en place d’un plan d’entraînement individualisé afin de rendre le sportif plus performant dans l’exécution de sa tâche.

BIBLIOGRAPHIE

Balsalobre-Fernández, C., Glaister, M., & Lockey, R. A. (2015). The validity and reliability of an iPhone app for measuring vertical jump performance. Journal of Sports Sciences, 1–6.
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2010a). Adaptations in athletic performance after ballistic power versus strength training. Medicine and Science in Sports and Exercise, 42(8), 1582–1598.
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2011a). Developing maximal neuromuscular power. Sports Medicine, 41(1), 17–38.
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2011b). Developing maximal neuromuscular power. Sports Medicine, 41(1), 17–38.
Cronin, J., & Sleivert, G. (2005). Challenges in understanding the influence of maximal power training on improving athletic performance. Sports Medicine (Auckland, N.Z.), 35(3), 213–234.
Giroux, C. (2014). Analyse des déterminants biomécaniques et neuromusculaires de la performance dans les activités sportives explosives. Thèse de doctorat, Unniversité de Rouen.
Jidovtseff, B., Quièvre, J., Hanon, C., & Crielaard, J.-M. (2009). Les profils musculaires inertiels permettent une définition plus précise des charges d’entraînement. Science & Sports, 24(2), 91–96.
Samozino, P., Rejc, E., Di Prampero, P. E., Belli, A., & Morin, J.-B. (2012). Optimal Force–Velocity Profile in Ballistic Movements—Altius: Medicine & Science in Sports & Exercise, 44(2), 313–322.
Samozino P. (2014). Profils force-vitessepuissance : nouvelles méthodes simples d’évaluation de terrain, effets sur la performance et applications originales. Communication présentée à la conférence internationale « LES ENTRETIENS DE L’INSEP ». INSEP.

RECOMMANDATIONS
Évaluer les qualités musculaires de l’athlète en déterminant son profil Force-Vitesse et son profil optimal.
Individualiser l’entraînement en fonction du profil Force-Vitesse et du profil optimal du sportif.
Développer principalement la force pour augmenter la puissance chez les athlètes peu entraînés en musculation.
Utiliser des exercices de type balistiques et pliométriques lors de l’entraînement en puissance.
Réaliser les exercices avec l’intention « d’exploser » comme consigne sur la vitesse d’exécution du mouvement.
Respecter les principes de périodisation et variation de l’entraînement lors de la mise en place d’une stratégie visant le développement de la puissance.

Article écrit par Robin HAGER, ancien cycliste du pôle espoir île de France, je me suis naturellement orienté vers un cursus sur les activités physiques. Après une licence entraînement sportif, je me suis dirigé vers les domaines de la préparation physique et de l’analyse vidéo. Après avoir passé le DU de préparation physique de Lyon et le Master S.E.P.H.N. à l’INSEP, je suis devenu préparateur physique de l’équipe de France féminine de sabre à l’INSEP et j’effectue actuellement un accompagnement de plusieurs pôles France sur l’analyse vidéo. Dans un but d’optimisation de mes méthodes de travail, je me suis orienté vers la recherche notamment dans le domaine de la biomécanique. C’est donc naturellement que je me suis tourné vers le Master STAPS, spécialité EPI, de Nantes qui fait office de référence dans ce domaine.

Mail : robin.hager00@gmail.com