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Charge optimale pour la production de puissance maximale des membres inférieurs

par P. Debraux | 30 Juillet 2013

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Figure 1. Relations Force-Vitesse et... (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

La relation de Force-Vitesse du muscle indique que l'augmentation de la vitesse de raccourcissement entraîne une diminution de la production de force, et réciproquement. La puissance musculaire étant le produit de la force et de la vitesse, lorsque le muscle est activé maximalement contre différentes charges, il existe une charge dite optimale qui permet la production maximale de puissance. Sur une fibre musculaire isolée, Hill en 1938 a constaté que cette force optimale correspondait à environ 30% de la force maximale isométrique. Ce qui pourrait laisser penser que travailler à 30% du 1RM permettrait de développer son plein potentiel de puissance...

Malheureusement, l'analyse des nombreuses recherches sur le sujet démontre par leurs résultats qu'il n'existe pas de consensus sur un pourcentage fixe qui permettrait de produire la puissance maximale. Non seulement, cette charge optimale est différente si le mouvement est mono-articulaire ou poly-articulaire, mais une étude a montré qu'elle varie selon les muscles isolés. Cette différence serait à attribuer à des paramètres structurels, comme le type de fibres composant le muscle, le nombre de sarcomères, l'angle de pennation, la configuration anatomique de l'articulation, etc.

La relation entre la puissance et la performance sportive est bien établie. Elle est l'une des aptitudes les plus importantes à posséder dans de nombreuses activités physiques et sportives. Son amélioration permet généralement d'augmenter les performances de certaines abilités comme les sauts, les sprints, et l'explosivité. Et s'entraîner à la charge qui permet la production maximale de puissance resterait l'un des meilleurs moyens de la développer. Néanmoins, selon l'exercice choisi, la production de puissance maximale peut varier. Il est alors important de savoir quel exercice choisir selon ses objectifs.

L'étude réalisée

Pour aider à la sélection du bon exercice en fonction de l'objectif visé, une équipe de chercheurs américains a évalué la charge optimale sur 3 exercices pour les membres inférieurs (i.e., Countermovement Jump, Squat, et Power Clean) chez 12 athlètes universitaires de Division I dont les spécialités sportives étaient diverses (i.e., football US, saut en longueur et sprint).

Le protocole expérimental s'est déroulé en plusieurs étapes. Tout d'abord, chaque athlète a déterminé son 1RM sur les exercices de Squat et de Power Clean. Puis lors d'autres sessions, ils ont réalisé pour chaque exercice, différents essais à différentes charges afin d'obtenir un profil Charge-Puissance :

  • Countermovement Jump (CMJ) : Cet exercice a été réalisé avec les charges additionnelles 0%, 12%, 27%, 42%, 56%, 71%, 85% du 1RM.
  • Squat : Cet exercice a été réalisé avec les charges additionnelles 0%, 12%, 27%, 42%, 56%, 71%, 85% du 1RM.
  • Power Clean : Cet exercice a été réalisé avec les charges additionnelles 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% du 1RM.

Pour le CMJ et le Squat, 0% du 1RM correspondait à un essai avec uniquement la masse corporelle comme résistance externe. Pour les 3 exercices, les athlètes réalisaient le mouvement sur une plateforme de force, et un transducteur linéaire (i.e., un appareil qui mesure le déplacement en fonction du temps) était attaché à la barre. Ainsi, les chercheurs ont pu déterminer la vitesse d'exécution et la force développée lors de chaque essai, pour ensuite calculer la puissance maximale produite.

Résultats & Analyses

Les principaux résultats de cette étude montrent que les charges optimales (i.e., la charge qui maximise la production de puissance) sont respectivement de 0%, 56% et 80% du 1RM pour le CMJ (Fig. 2), le Squat (Fig. 3) et le Power Clean (Fig. 4).

Profil de Charge-Puissance au CMJ.

Figure 2. Profil de Charge-Puissance au CMJ...(Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Profil de Charge-Puissance au Squat

Figure 3. Profil de Charge-Puissance au Squat...(Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Profil de Charge-Puissance au Power Clean

Figure 4. Profil de Charge-Puissance au Power Clean...(Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Comme attendu, la charge optimale relative au 1RM est différente selon les exercices. Cela s'explique par la nature des mouvements réalisés. De plus, les profils Charge-Puissance possèdent des tendances d'évolution propres. Ainsi, le CMJ qui est un mouvement ballistique et qui permet donc de développer une vitesse importante, permet de produire la plus grande puissance absolue avec la charge la plus faible, c'est-à-dire, la masse corporelle uniquement. Comme nous l'avons expliqué dans le dossier sur les bandes élastiques, les mouvements avec saut permettent une accélération plus longue lors de la phase concentrique. Pour le CMJ, la puissance maximale est principalement dépendante de la vitesse d'exécution, et c'est pourquoi le profil Charge-Puissance décroît en fonction de l'augmentation de la charge.

Pour le Squat, la puissance maximale développée à 56% du 1RM est la plus faible produite parmi les 3 exercices sélectionnés dans cette étude, et ce, quelle que soit la charge. Puisque dans cet exercice, l'athlète ne doit pas sauter en fin de phase concentrique, il passe environ 40% du mouvement à décélérer avant d'arriver en pleine extension. Il n'est donc pas possible de maximiser la vitesse d'exécution comme lors du CMJ et d'obtenir donc une puissance maximale élevée.

Par contre, le Power Clean permet de produire une puissance maximale élevée (> 4000 Watts) à des pourcentages du 1RM relativement élevés (50-90% du 1RM). Cet exercice est donc très intéressant pour les sportifs qui doivent déplacer des charges élevées rapidement. Comparativement au CMJ, l'avantage du Power Clean est de pouvoir travailler avec des charges relatives plus lourdes sans problèmes d'installation. En effet, réaliser des CMJ avec des charges modérées ou lourdes peut devenir très vite problématique pour la santé de l'athlète si l'installation sportive ne possède pas un système permettant de retenir la barre en haut du saut.

Applications pratiques

Cette étude montre clairement les différences en terme de charge optimale entre différents exercices sollicitant les membres inférieurs. D'après les valeurs obtenues, le CMJ et le Power Clean montrent leur superiorité face au Squat pour le travail de la puissance musculaire. Si le CMJ servira essentiellement aux sportifs qui doivent produire une puissance importante contre une charge relativement faible (sprinteurs, sauteurs, basketteurs, volleyeurs), le Power Clean, quant à lui, sera utile pour les sportifs qui doivent produire une puissance maximale contre une charge relativement élevée.

Comme vous pouvez le constater, il serait faux de penser que la puissance maximale est produite à 30% du 1RM. La charge relative avec laquelle travailler dépendra de l'exercice, des groupes musculaires impliqués, du profil de l'athlète, etc. C'est pourquoi il est important d'évaluer les athlètes régulièrement afin de connaître leur profil musculaire, et de savoir plus ou moins précisément avec quelle charge travailler et à quelle vitesse d'exécution. Pour cela, il vous suffit d'un appareil de mesure tel qu'un accéléromètre comme le Myotest, par exemple, ou d'un transducteur linéaire, comme le GymAware, par exemple (voir notre article sur la validité de ces deux appareils). Il est même possible d'utiliser des appareils beaucoup plus simples, comme un Optojump, pour permettre de réaliser ce profil.

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Références

  1. Cormie P, McCaulley GO, Triplett NT and McBride JM. Optimal loading for maximal power output during lower-body resistance exercises. Med Sci Sports Exerc 39 (2) : 340-349, 2007.

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