Comprendre l'accélération lors de la course chez les athlètes pour l'améliorer

Dans cet article, nous allons tenter de voir comment améliorer l’accélération de l’athlète via différents types d’entrainements. Suivant le type de sport, nous allons rechercher différentes améliorations de la vitesse. Nous pouvons soit améliorer la vitesse maximale soit améliorer l’accélération. Pour des sports tels que le sprint (100m) c’est la vitesse maximale qui sera prioritaire alors que pour des sports comme le football, les joueurs ont rarement le temps d’atteindre leur vitesse maximale. Nous allons dans cet article nous focaliser sur l’accélération.

Partons d’une formule mathématique simple :

Puissance (W) = Force (Newton) x Vitesse (m/s)

Si l’on retourne l’équation, la vitesse est donc égale à la puissance divisée par la force. Plus la puissance est grande, plus la vitesse sera grande également.

C’est donc un travail de puissance qui permettra à l’athlète d’améliorer sa vitesse. Pour gagner en puissance d’après la première formule, il faudra donc réaliser des entrainements qui allient la vitesse et la force.

L’accélération 

Nous allons voir 2 types d’entrainements différents visant à améliorer l’accélération : l’entrainement en résistance, plus fonctionnel, lorsque des forces opposées à la direction de l’athlète l’obligent à produire un travail musculaire plus important et l’entrainement en force pure, qui repose sur une musculation spécifique des structures impliquées lors de l’accélération.

Entrainement en résistance :

Poursuivons avec un peu de mathématique très simple.

Accélération = Force / Masse

Cela se traduit par simplement par : plus on augmente la force, plus on augmente l’accélération.

Il faudrait donc réaliser un travail de sprint en y augmentant la force à générer par l’athlète. Pour cela il faut donc lui rajouter de la résistance avec du poids ou une force élastique comme avec un traineau ou un gilet lesté ce qui le poussera alors sur chaque appui à produire plus de force.

Et nous allons donc voir quelles sont les charges permettant la meilleure amélioration possible.

Le poids à utiliser pour le traîneau ne devrait pas dépasser 10-12.6% du poids de l’athlète sous peine de provoquer des changements cinématiques du sprint trop importants. Le problème c’est que beaucoup d’études se contredisent sur la charge optimale. En effet, d’autres études indiquent qu’afin d’améliorer la phase initiale de l’accélération (le départ), des charges à environ 20% du poids devraient être utilisées alors que pour améliorer la vitesse d’accélération (entre 20 et 40mètres) des charges aux alentours de 5-12,5% du poids de l’athlète seraient préférées.

Nous voyons donc que la science reste partagée sur le sujet. Beaucoup s’accordent tout de même sur le fait que pour améliorer l’accélération au départ, des charges lourdes seraient plus efficaces alors que pour améliorer l’accélération après 30 mètres des charges plus légères seront à préconiser.

Il a été également recommandé que ces équipements ne doivent pas entrainer une chute de plus de 10% sur la vitesse maximale de l’athlète, car cela pourrait aboutir à des effets adverses en entrainant des dysfonctionnements dans la technique de course. Lorsque l’on veut travailler l’accélération, il est inutile de travailler sur de trop longues distances.

Finalement, est-ce mieux que l’entrainement de sprint « normal » (sans équipements) ?

Le travail de sprint « normal » et un sprint avec un traineau lesté ont tous les deux apporté des améliorations de la vitesse sur des distances de 10 et 30 mètres avec de meilleurs résultats pour le groupe avec le traîneau indéniablement. 

Entrainement en force :

Une autre méthode d’entraînement repose plus sur la musculation de l’athlète. En effet, lorsque l’athlète court, la direction de la force sur le sol va vers l’arrière afin de permettre à l’athlète de se propulser vers l’avant. Si l’on se base sur cette interaction, il semblerait intéressant de renforcer les muscles responsables de générer les forces lors du contact avec le sol.

• Durant la phase de propulsion, les extenseurs de hanche (producteur principal de force horizontale, type de force très importante dans le sprint) et les quadriceps sont directement responsables de la génération de forces explosives.

• Les ischiojambiers jouent un rôle essentiel afin de ralentir la jambe pour préparer l’impact sur le sol en plus d’aider l’extension de hanche.

• Le renforcement des fléchisseurs de hanche (psoas) est également important, car leur force et leur puissance permettent d’accélérer plus rapidement en amenant la hanche depuis une position d’extension à une position de flexion.

• Les muscles extenseurs du dos et de la gaine abdominale sont également corrélés avec une meilleure performance de sprint.

Dans une optique d’améliorer une performance sur un sprint, nous allons préférer les exercices mimant la biomécanique du sprint plutôt que les machines visant à améliorer spécifiquement un muscle. Des exercices pluriarticulaires comme des squats, fentes ou bien step-ups en chaine cinétique fermée demanderont à l’athlète d’effectuer une stabilisation, un contrôle et une résistance aux mouvements indésirables. Voici des exemples d’exercices :

Fentes "skater" sur step: 

Fentes spécifiques:

Les squats sautés ont également fait leurs preuves dans l’amélioration de la vitesse sur 5 et 30 mètres. C’est un exercice facile d'implantation dans un programme et il ne requiert pas une exécution complexe.

Squats sautés:

La vitesse maximale sera atteinte quand le sprinter ou l’athlète réalisera les plus grandes foulées à la fréquence la plus rapide. L’accélération vise donc à augmenter la fréquence des foulées et leur longueur le plus rapidement possible afin d’atteindre la vitesse maximale.   

D’autres théories et débats sur la vitesse existent également : il s‘agirait de la vitesse de contraction, donc de rétrécissement du muscle, qui permettrait de courir très vite et non le mouvement en lui-même. Pour cela, il est important de comprendre la notion d’inertie musculaire.

L’inertie musculaire et vitesse de contraction

L'inertie peut être définie comme la tendance d'un corps à maintenir invariable son mouvement. Si les forces qui s'exercent sur un corps sont nulles, alors ce corps conservera son état initial. Si un ballon est sur le sol, il ne changera pas son état tant qu'aucune nouvelle force ne s'appliquera sur lui. Et pour déplacer ce ballon, la force nécessaire dépendra de sa masse et de l'accélération qu'il subira.

*La démonstration ci-dessous ne prend pas en compte les forces de frottement.

Sur le premier schéma ci-dessous nous voyons une bille qui dévale une pente et subit donc une accélération. Quelles sont les forces impliquées dans ce phénomène ?

• Premièrement, la bille, tout comme un muscle, possède une masse. Cette force représentée en vert est verticale et dirigée vers le bas à cause de la gravité.

• En bleu, il s’agit de la force de réaction du support qui est perpendiculaire au support lui-même.

• Ces deux forces entrainent donc une force résultante en rouge, qui modifie le mouvement dans le sens et la direction de la flèche

Mais que se passe-t-il lorsque la bille ne subit plus l’accélération de la pente ?

Comme nous pouvons le voir sur le schéma suivant, lorsque la surface est plate, les forces de réaction du support et du poids de la bille s’opposent et résultent donc en une force nulle … et pourtant la bille est en mouvement ! La bille possède donc une inertie qui lui permet de continuer son mouvement. Et si cette bille désire s’arrêter ou freiner son mouvement, elle doit donc générer une force opposée à son mouvement. Une bille n’est évidemment pas capable de générer quelconque force seule, en revanche les muscles si …

Si à présent nous faisons la parallèle de ce concept au niveau musculaire :

Les muscles, comme notre bille jaune, possèdent une certaine masse. Lorsqu’ils se contractent pour réaliser un geste particulier, cela entraîne une déformation du tissu musculaire. La contraction raccourcit le tissu musculaire pour permettre le mouvement. Cette déformation entraine donc une inertie à laquelle le muscle se doit de faire face pour contrôler le mouvement. Si l’on en suit les formules de Newton, l’inertie des tissus musculaires est proportionnelle au volume et à la masse musculaire.

Ross et Wakeling ont approfondi le sujet :  comme la taille du muscle augmente, la capacité du muscle à surmonter sa charge inertielle diminuera, en réponse au fait que la tension musculaire est proportionnelle à la zone transversale du muscle et que la charge inertielle est proportionnelle à la masse. Ainsi, les muscles de plus grande taille auront un coût inertiel plus élevé à la contraction. Ces résultats montrent que les charges inertielles dans le muscle contribuent à un ralentissement des vitesses contractiles musculaires (taux de contrainte), en particulier aux activations sous-maximales qui sont typiques du sprint.

Et concrètement ?

Concrètement plus le muscle est volumineux, plus grande sera la charge inertielle à contrer et moins rapide sera la contraction. Les méthodes d’entrainement devraient donc considérer de ce phénomène, notamment pour le sprint et l’accélération, en réduisant le travail de volume musculaire pour éviter d’altérer la cinématique de la course et la vitesse de contraction musculaire.

Nouvelles technologies :

Nous allons voir dans cette rubrique un tapis de course un peu particulier, il s’agit du HiTrainer un tapis de course non motorisé. Spécialisé dans un objectif d’amélioration de l’accélération et de la puissance, il est fait de manière à ce que le maximum de muscles soit engagés. L’athlète possède également une position particulière lors de la course : une inclinaison avant qui réduit l'impact des articulations, favorise la production de forces au sol (propulsion) et recrute la chaîne musculaire postérieure dans une position de sprint sûre qui protège les ischiojambiers lors d'un effort maximal.

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.

Cet article n'inclut pas de partenariat commercial avec les produits cités. Ils ne sont présentés qu'à titre d'exemple en rapport avec l'article.

Sources:

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Prieske, O., Krüger, T., Aehle, M., Bauer, E., & Granacher, U. (2018). Effects of Resisted Sprint Training and Traditional Power Training on Sprint, Jump, and Balance Performance in Healthy Young Adults: A Randomized Controlled Trial. Frontiers in physiology, 9, 156. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00156 Article sous licence Creative Commons. Modifications apportées: Traduction.

Martinopoulou, Klimentini & POLYXENI, ARGEITAKI & Paradisis, Giorgos & Katsikas, Christos & Smirniotoy, Athanasia. (2011). The Effects of Resisted Training Using Parachuteon Sprint Performance. Journal Biology of Exercise. 7. 7. 10.4127/jbe.2011.0040.

Dawes, Jay PhD1; Lentz, Doug MS. 2012. . Methods of Developing Power to Improve Acceleration for the Non-Track Athlete.

Bachero-Mena B, González-Badillo JJ. Effects of resisted sprint training on acceleration with three different loads accounting for 5, 12.5, and 20% of body mass. J Strength Cond Res. 2014;28(10):2954‐2960. doi:10.1519/JSC.0000000000000492

Ross, S. A., & Wakeling, J. M. (2016). Muscle shortening velocity depends on tissue inertia and level of activation during submaximal contractions. Biology letters, 12(6), 20151041. https://doi.org/10.1098/rsbl.2015.1041

Liens web:

https://www.hitrainer.com/

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