Introduction
L'action musculaire excentrique, caractérisée par une production nette de force pendant l'allongement actif du muscle, demeure un sujet d'intérêt scientifique et un élément omniprésent dans les différents programmes de renforcement musculaire, de préparation physique et de rééducation. Contrairement aux actions concentriques (raccourcissement musculaire) ou isométriques (maintien de la longueur musculaire), l'exercice excentrique se distingue par une propriété bioénergétique unique, pour une même force produite, le coût métabolique est plus faible. Cette particularité a suscité un intérêt croissant pour son application dans divers contextes.
Historiquement, l'application de l'exercice excentrique a évolué : d'un modèle initialement utilisé pour induire des lésions musculaires en laboratoire, il est devenu une forme d'entraînement de renforcement sélectionné pour améliorer la performance sportive ainsi qu'une modalité d'exercice thérapeutique pour les patients en rééducation.
Ce document synthétique vise à fournir un aperçu concis des adaptations musculaires et tendineuses à l'exercice de résistance excentrique, et à aborder les applications de cette forme d'entraînement pour faciliter les interventions de rééducation et améliorer la performance sportive.
Caractéristiques de l’activation musculaire excentrique
L'action musculaire excentrique est un processus complexe où la force nette générée pendant l'allongement actif du muscle se produit lorsque la résistance externe dépasse la force momentanée produite par le muscle. Cette spécificité, déjà mise en lumière il y a plus de 90 ans par Hill et Wallace Fenn avec le concept de l'« effet Fenn négatif », signifie qu'une action excentrique peut produire une force plus élevée avec un coût métabolique et une activation neuromusculaire moindres par rapport aux actions isométriques ou concentriques.
La performance des actions musculaires excentriques est influencée par la vitesse angulaire de l'articulation, la rigidité musculaire instantanée, ainsi que le moment et l'amplitude de la résistance externe ou de la force imposée. Pour rentrer dans le détail, l’image ci-après illustre deux comportements opposés des systèmes musculo-tendineux pendant une action excentrique, il est décrit soit comme un ressortet soit comme un amortisseur.
Description des différentes actions de l’unité muscle-tendon dans des modalités excentrique - Crédits image : Harris-Love et ses collaborateurs, 2021 (traduit et adapté par Neuroxtrain)
Dans le cas « ressort », un étirement rapide et puissant des muscles et surtout des tendons pendant la phase de mise en charge (court temps de contact, mouvement balistique comme un saut vertical) emmagasine de l’énergie élastique qui est ensuite restituée lors de la phase de raccourcissement (le saut), ce qui contribue fortement à l’accélération c’est l’effet recherché ducycle raccourcissement-étirementoù le tendon sert de réservoir d’énergie et le couplage entre étirement et raccourcissement maximise le retour d’énergie. À l’opposé, dans le cas « amortisseur », des mouvements contrôlés et plus lents (ex : descendre un escalier) entraînent une production de force excentrique destinée à freiner l’articulation : l’énergie mise en jeu est absorbée par les tissus et dissipée sous forme de chaleur au lieu d’être restituée, ce qui assure la décélération et le contrôle.
Ces deux comportements ne sont pas fixes mais dépendent de la vitesse du mouvement, de l’amplitude et de la magnitude de la force, ainsi que de la raideur des tissus (un tendon plus raide stocke et restitue différemment l’énergie), de sorte que la même unité musculo-tendineuse peut agir plutôt comme un ressort dans des tâches explosives et plutôt comme un amortisseur dans des tâches de décélération contrôlée notion importante pour comprendre la performance, la rééducation et la prévention des blessures.
Catégories et modes d'exercice excentrique
L'exercice excentrique peut être conceptualisé en deux catégories distinctes d'activité, définies par leur utilisation de l'énergie cinétique, chacune entraînant des adaptations physiologiques différentes :
1/ Récupération de l'énergie cinétique
Ces activités impliquent des mouvements balistiques avec une accélération maximale et un temps de contact au sol très court.
Elles potentialisent la production de force en facilitant la récupération de l'énergie élastique et contribuent aux phases de couplage du cycle étirement-raccourcissement.
- Exemples typiques: exercices pliométriques comme les sauts, les rebonds.
- Applications: Ces exercices sont favorables aux événements athlétiques impliquant la course rapide, le saut et d'autres manœuvres explosives, car ils induisent des adaptations physiologiques qui mettent l'accent sur le développement de la puissance musculaire maximale.
2/ Absorption de l'énergie cinétique :
Ces activités entraînent généralement la décélération de la vitesse angulaire articulaire lors de mouvements non balistiques, exercices communément appelés « excentrique ».
La production de force excentrique qui en résulte permet l'absorption de l'énergie cinétique, qui est ensuite dissipée sous forme de chaleur.
- Exemples typiques: Exercices de descente de step à 1 jambe, leg extension avec montée à 2 jambe et descente à 1 jambe, ...
- Applications: Les exercices excentriques impliquant la décélération de charges externes sont idéaux pour le développement de la capacité de force maximale et explosive chez les athlètes, tels que les skieurs alpins. Ils sont également utilisés pour la réadaptation de personnes atteintes de conditions musculo-squelettiques chroniques.
Les revues récentes de Suchomel et al. nous apportent en complément des informations sur les différents modes d'exercice excentrique basés sur les objectifs de performance physique, le statut d'entraînement individuel, et les exigences et contraintes de l'exercice. Elles soulignent que l'absorption d'énergie cinétique et le stimulus de surcharge qui en résulte, appliqué à l'unité musculo-tendineuse varient avec les différents modes d'exercice excentrique, qui incluent :
- Entraînement excentrique au tempo: Ces méthodes peuvent être relativement avantageuses pour l'augmentation de l'hypertrophie musculaire. Elle consiste en un temps de contraction excentrique long et imposé par le thérapeute en complément des autres temps de contraction. On décrit les exercices avec des numéros comme ceci par exemple 3/0/3/0 (3s de concentrique, 0s d’isométrique, 3s d’excentrique et 0s de repos entre les répétitions)
- Entraînement de surcharge par volant d'inertie (flywheel overload training) : Également bénéfique pour l'hypertrophie musculaire. L’intensité de la force maximale excentrique dépend de l’effort fourni et de l’engagement du pratiquant, les athlètes plus expérimentés produisant une force excentrique plus élevée. Cela suggère une utilité pour l'introduction d'un entraînement excentrique de faible intensité chez les jeunes athlètes ou ceux moins expérimentés.
- Entraînement pliométrique / sauts: Bien connu pour induire des adaptations physiologiques qui mettent l'accent sur le développement de la force de réaction au sol.
Par conséquent, les adaptations induites par l'exercice en matière d'hypertrophie musculaire ou de production de force maximale varient considérablement selon les différentes méthodes d'entraînement excentrique.
Suchomel et ses collaborateurs en 2019, apportent également un résumé des différents effets de l’exercice excentrique sur l’hypertrophie, la force et la puissance.
- Pour l’hypertrophie: stimulation forte de la signalisation anabolique, activation des cellules satellites (réparation et croissance musculaire) et augmentation du recrutement des unités motrices ainsi que l’activation du cortex moteur, ce qui élève la capacité de production de force. Il pourrait aussi favoriser un recrutement préférentiel des fibres à contraction rapide (fibres dites « fast-twitch »).
- Pour la force: forte activation corticale et augmentation de la production de force, du taux de décharge des unités motrices et de la raideur du complexe musculo-tendineux, tout en réduisant certains réflexes inhibiteurs. Des adaptations possibles incluent un recrutement préférentiel des fibres rapides et un changement de composition vers un profil plus explosif (des fibres de type I vers type IIx).
- Pour la puissance: adaptations morphologiques (allongement des faisceaux musculaires), augmentation possible de la vitesse de raccourcissement des fibres et des taux de couplage excitation–contraction.
En somme, l’excentrique agit à la fois sur la structure musculaire, les propriétés tendineuses et le contrôle nerveux, ce qui en fait un outil polyvalent pour améliorer masse, force et vitesse.
Applications thérapeutiques
L'utilisation de l'exercice excentrique en tant qu'intervention thérapeutique a gagné en popularité au fil du temps, ses applications pouvant être destinées au traitement des traumatismes aiguës jusqu’aux pathologies chroniques.
La mise en place de l'exercice excentrique de manière thérapeutique doit être guidée par des facteurs au niveau du patient tels que la gravité de la condition, le niveau de forme physique et le stade de la rééducation.
En effet, des actions musculaires caractérisées par une production de force élevée entraînent des lésions musculaires induites par l'exercice plus importantes. L'utilisation « sécuritaire » de l'exercice excentrique a été démontrée chez des personnes atteintes d'un large éventail de conditions, y compris la maladie de Parkinson, les affections arthritiques, les maladies pulmonaires et les maladies musculaires inflammatoires. Des chercheurs ont rapporté une mobilité accrue chez des personnes âgées vivant à domicile après un programme d’exercices excentriques, et des améliorations de la vitesse de marche ont été observées chez des personnes atteintes d'arthrose du genou engagées dans un exercice de renforcement combiné concentrique-excentrique.
Bien que l'efficacité des actions excentriques utilisées comme interventions thérapeutiques soit souvent envisagée sous l'angle des adaptations musculaires (dans le développement de la force ou de l’hypertrophie post-opératoire par exemple), les premiers travaux appliqués dans ce domaine concernaient le traitement des tendinopathies. Le mécanisme de remodelage du tissu tendineux secondaire à l'exercice excentrique comprend la réponse des ténocytes à la tension, ce qui entraîne des adaptations telles qu'une synthèse accrue de collagène et une morphologie de collagène normalisée.
Les éléments de la prescription d'exercice excentrique, tels que des vitesses de mouvement plus lentes et des charges de travail relativement élevées, peuvent affecter l'amplitude des adaptations tissulaires tendineuses post-exercice. Des recherches soulignent que les adaptations du tissu tendineux à un stimulus d'exercice excentrique sont proportionnelles à l'amplitude de la charge de travail et de la tension. De plus, il a été observé que les régimes d'exercice impliquant des charges de travail relativement faibles sont comparativement moins efficaces pour induire des adaptations du tissu tendineux que les routines intégrant des charges de travail plus élevées.
Excentrique et entraînement sportif
Il existe des preuves considérables concernant l'importance de niveaux élevés de force excentrique pour les activités sportives nécessitant des accélérations et des décélérations, comme le saut, le sprint et les changements de direction, ainsi que pour la réduction du risque de blessure. Cependant, la question de savoir comment l'exercice excentrique doit être intégré dans l'entraînement sportif global reste moins bien comprise. Les praticiens sont souvent confrontés à des questions clés :
(1) Comment limiter les courbatures (DOMS) et la fatigue après l'entraînement excentrique
(2) Quel type d'entraînement excentrique utiliser avec leurs athlètes à travers les différentes phases du plan de périodisation
(3) Comment diverses caractéristiques de l'athlète (âge, sexe, sport et historique d'entraînement) peuvent influencer la forme optimale d'entraînement excentrique
Une revue systématique de McNeil et collègues a examiné 14 études sur des athlètes de sports collectifs (basket-ball, football, handball ou rugby) qui ont effectué un minimum de trois semaines d'entraînement de surcharge excentrique ou de résistance excentrique accentuée. Ces formes d'entraînement excentrique ont généralement produit des augmentations modérées de la force musculaire, de la puissance musculaire, de la vitesse de sprint et de la capacité de changement de direction. Les augmentations en pourcentage étaient généralement plus importantes pour la force musculaire et la capacité de changement de direction que pour la puissance musculaire et la vitesse de sprint. Il est important de noter que certaines de ces études ont également trouvé des changements négligeables pour ces mesures.
La relative équivalence de certains de ces résultats suggère que de futures recherches devraient explorer comment les adaptations à l'entraînement excentrique peuvent être influencées par les capacités excentriques de base des athlètes de sports d'équipe. Des recherches supplémentaires sont également nécessaires pour comprendre comment les adaptations à l'entraînement excentrique sont affectées par des variables d'entraînement spécifiques (jeux collectifs, individuels, type de terrain, …) afin de mieux caractériser la relation dose-réponse à l'entraînement excentrique.
L’entraînement excentrique pourrait présenter une certaine spécificité selon la vitesse d’exécution. L'entraînement excentrique à haute vitesse pourrait fournir un meilleur stimulus d'entraînement pour les activités impliquant des actions excentriques rapides, telles que le sprint et le saut, par rapport à l'entraînement excentrique à basse vitesse. Cependant, même si cette spécificité de la vitesse existe, il peut toujours être utile de prescrire une variété d'exercices excentriques impliquant des actions musculaires plus lentes et plus rapides.
Conclusion
Il est largement reconnu maintenant qu'une approche progressive pour l'intégration de l'exercice excentrique dans les régimes d'exercice thérapeutique ou les plans d'entraînement sportif est essentielle. Celle-ci implique la gestion de la charge de travail ou encore de la vitesse de mouvement effectuée.
Malgré les avancées significatives dans la compréhension des bénéfices de l'exercice excentrique, un défi majeur persiste : l'absence de recommandations ou de lignes directrices communes.
Collectivement, la littérature récente appuie l'exercice excentrique comme une option viable à travers la durée de vie et dans la performance sportive pour améliorer les caractéristiques de force, la prévention des blessures et la capacité fonctionnelle. Néanmoins, malgré ces résultats positifs, plusieurs questions clés restent sans réponse concernant l'application de l'exercice excentrique, soulignant la nécessité de poursuivre les recherches.
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 :
(1) Harris-Love, M. O., Gollie, J. M., & Keogh, J. W. L. (2021). Eccentric Exercise : Adaptations and Applications for Health and Performance.Journal Of Functional Morphology And Kinesiology,6(4), 96 – Article sous License Creative Commons CC-BY 4.0
