Force explosive et « Rate of force development » (RFD)

Article rédigé par Thibaut Garçon

Dans de nombreuses situations sportives, l’athlète se doit de réagir de manière instantanée et développer très rapidement une force pour en contrer une autre. On peut le retrouver par exemple lors de déclenchement de sprint, de contact joueur-joueur ou alors pour un haltérophile au moment de soulever sa charge. Ces athlètes doivent donc développer une force explosive importante. L’amélioration de force maximale est une chose, cependant savoir comment développer cette force de manière plus rapide nécessite la connaissance de certains paramètres.

Parmi ces paramètres, le RFD ou « rate of force development », représente l’augmentation de la force du moment T0 ou aucune force n’est présente jusqu’à l’atteinte de la force volontaire maximale. Le RFD est de plus en plus évalué, car, par rapport à la force de contraction volontaire maximale, le RFD possède une meilleure corrélation à la plupart des performances des mouvements sportifs qui nécessite des réactions rapides/explosives ainsi qu’aux tâches plus « fonctionnelles ».

Le RFD peut être mesuré grâce à des dynamomètres reliés à des logiciels informatiques ou grâce à des analyses isocinétiques. Cependant, de nombreuses variables sont à prendre en considération notamment sur le choix du dynamomètre, la précision de l’enregistrement et enfin l’interprétation des résultats. En effet, le RFD est une variable plus difficile à enregistrer/quantifier comparativement à une contraction maximale volontaire. Pour plus d’informations à ce sujet, nous vous recommandons de lire la revue de Maffiuletti et al. (référence dans la section « Sources » de l’article).

Les paramètres physiologiques qui influencent le RFD

Facteurs neurologiques — Recrutement et activation des unités motrices

L’activation musculaire et la force produite par un muscle dépendent du nombre d’unités motrices recrutées et du taux auquel les motoneurones délivrent leurs potentiels d’action. L’ordre de recrutement des unités motrices lors de contractions rapides ou lentes suit le « principe de taille » (c’est-à-dire que les unités motrices qui possèdent un « petit » seuil d’activation sont recrutées avant les unités motrices avec un seuil d’activation plus « grand »). À noter que lors de mouvements explosifs, les seuils d’activation pour n’importe quel type d’unité motrice sont plus bas en comparaison à des contractions musculaires plus « lentes » souvent retrouvées dans les sports d’endurance.

Facteurs neurologiques — Association entre activations musculaires et RFD

Les données de la littérature montrent que l’activation musculaire est un facteur majeur influençant le RFD. En effet, les résultats indiquent que la capacité à produire rapidement une force dépend principalement de l’augmentation de l’activation musculaire au début de la contraction et moins sur les caractéristiques comme le volume ou l’élasticité du muscle par exemple. Pour certaines populations, une activation musculaire par influx électrique via des électrodes de surfaces induit un RFD plus important en comparaison à une contraction volontaire. L’activation rapide du système nerveux est donc fondamentale pour la production de force explosive. C’est dans cette idée que, lors du vieillissement, les performances liées au RFD diminuent du fait d’une vitesse de transmission neurale plus faible.

Facteurs neurologiques — Exemples de mécanismes de limitation du développement de la force

Une inefficacité de l’activation analytique ou en synergie des muscles agonistes et antagonistes peut entraîner une diminution du RFD.

Le niveau d’entraînement peut aussi être une limitation à la performance musculaire. En effet, il existe des différences d’activation musculaire entre des sujets non entraînés (novice) et entraînés (expert). Cependant, ces différences peuvent être réduites rapidement par l’apprentissage, avec des mouvements simples (analytiques) exécutés sur des muscles fonctionnant sur une seule articulation (uni-articulaire). Le RFD peut être amélioré significativement lors des premiers entraînements pour un novice et dans le temps, si l’athlète est régulier, il pourra maintenir et améliorer son RFD également.

Facteurs musculaires — Composition du type de fibre musculaire

Le type de fibre musculaire est souvent considéré comme un facteur majeur influençant le RFD. Le RFD est plus rapide pour les fibres de type II en comparaison aux fibres de type I. Ce phénomène est lié au fait que les fibres de type II ont un potentiel de libération totale de calcium (Ca2+) par potentiel d’action plus important et possèdent également des isoformes (différentes formes d’une protéine issues d’un même gène) plus rapides de myosine, troponine et tropomyosine et donc de cycles de pont actine-myosine plus efficients.

Facteurs musculaires — Taille et architecture des muscles

L’effet de l’architecture musculaire sur le RFD est actuellement encore mal compris, mais l’angle de pennation d’un muscle (angle que forment les fibres musculaires par rapport à l’axe du muscle) ainsi que la longueur des faisceaux musculaires pourraient théoriquement influencer le développement de force.

Généralement les muscles avec un angle de pennation faible auront des faisceaux musculaires courts et donc un développement de force rapide. Alors que les muscles avec un angle de pennation plus grand des faisceaux musculaires plus longs et donc un développement de force plus lent.

Facteurs musculaires — Raideur musculotendineuse

La vitesse de transmission de la force à travers un matériau est influencée par la rigidité de ce dernier. Ajoutée à cela, comme la rigidité des tissus est inversement proportionnelle à leur longueur, les tissus plus longs (muscles et tendons) sont plus souples et la transmission des forces peut être plus lente. Par exemple, la transmission de la force musculaire est plus lente pour les fléchisseurs plantaires, car ils travaillent à travers de longs tendons comme le tendon d’Achille et l’aponévrose plantaire alors que le quadriceps va transmettre la force au tendon rotulien, plus courts et donc bien plus rapidement.

Voici donc un schéma qui synthétise l’ensemble des paramètres décrits précédemment et pouvant avoir un impact sur le RFD :

Schéma adapté de Maffiuletti et al.

Comment améliorer son RFD en pratique ?

L’entraînement « explosif » (mouvement rapide, accélération maximale, pliométrique) ainsi que l’entraînement de force avec une résistance lourde semblent avoir un effet positif sur le RFD. Il est important d’ajouter que les améliorations sont possibles pour tous les genres, à tout âge et à n’importe quel niveau.

Concernant l’exercice excentrique, que savons-nous ?

Les données actuelles suggèrent qu’un entraînement avec de l’excentrique rapide (charges légères à modérées tout en conservant une exécution parfaite) peut induire une augmentation significative du RFD. Un exemple de programme d’entraînement, pour un déficit de RFD détecté sur le quadriceps, pourrait être six semaines de squat excentrique rapide deux fois par semaine. Les paramètres d’entraînement peuvent être de neuf séries de neuf répétitions de squats excentriques.

Dans notre exemple du squat rapide, il est recommandé d’associer à cet exercice des « Countermovement Jumps » à chaque séance pour induire des adaptations neurales significatives.

Enfin l’entraînement excentrique lent devrait être évité pour l’amélioration du RFD, car il réduit la capacité de développement rapide de la force. En revanche, lorsque l’objectif principal de l’entraînement est l’augmentation de la masse musculaire, l’entraînement excentrique lent est une intervention utile.

Conclusion

Le RFD est une notion fondamentale à connaitre. Il représente au mieux les performances explosives des athlètes lors de leur performance sur les terrains ou en rééducation. Il est donc utile de le travailler si l’on souhaite développer de la force rapidement ou de l’analyser lors du return to play de l’athlète après une rééducation.

Néanmoins, de nombreux facteurs à la fois neurologiques et musculaires interviennent et peuvent limiter la progression dans nos différentes prises en charge. Une meilleure connaissance de ces aspects est essentielle pour concevoir des interventions visant non seulement à augmenter la production de force explosive chez les athlètes, mais aussi à améliorer les fonctions physiques et à réduire les risques de blessure ou de récidive.

Nouvelle technologie

La plateforme VertiMax est une plateforme possédant des bandes de résistance qui s'étendent jusqu’à 45 mètres. La longueur des bandes permet à l’athlète d’exécuter des exercices sur des temps de travail plus important. Les différentes bandes disponibles permettent d’adapter notre charge en fonction de l’exercice souhaité. Cette technologie permet à la fois de travailler sur le plan horizontal, mais aussi de manière verticale.

Crédits: Vertimax

Vertimax est une alternative intéressante pour le travail de la force explosive, le but étant d’induire des résistances constantes sur des mouvements fonctionnels fondamentaux chez le sportif

Tout le contenu de cet article est présenté à titre informatif. Il ne remplace en aucun cas l’avis ou la visite d’un professionnel de santé.

Sources

Maffiuletti, N. A., Aagaard, P., Blazevich, A. J., Folland, J., Tillin, N., & Duchateau, J. (2016). Rate of force development: physiological and methodological considerations. European Journal of Applied Physiology, 116 (6), 1091–1116 – Article sous Licence Creative Commons 4.0 CC-BY

Stasinaki, A.-N., Zaras, N., Methenitis, S., Bogdanis, G., & Terzis, G. (2019). Rate of Force Development and Muscle Architecture after Fast and Slow Velocity Eccentric Training. Sports, 7(2), 41 – Article sous Licence Creative Commons 4.0 CC-BY