Vitesse 11 : L’adaptation nerveuse

Cet article est le numéro 11 sur 12 du dossier La vitesse
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    adaptation nerveuse en vitesseNous venons de voir les implications entre les différents muscles. Mais cela suppose une orchestration, une coordination pour que chacun travaille comme il faut et quand il faut. C’est le rôle du système nerveuxdans l’acquisition de la vitesse.

    Cette partie nerveuse peut être observée selon 2 aspects :

    • Le fonctionnement simple (comment le muscle se contracte et quelles sont les implications de ces contractions).
    • La coordination, le schéma moteur (comment les différentes fonctions nerveuses s’harmonisent entre elles).

    C’est ce que nous allons voir maintenant.

    Le fonctionnement et ses implications.

    Le cerveau est le centre de contrôle de notre mobilité. D’après Daniel Wolpert, l’évolution de cet organe s’est fait de manière à améliorer notre gestuelle. Pour cela, il reçoit des milliers d’informations à chaque instant, tant de l’extérieur (nos sens) que de l’intérieur (les récepteurs proprioceptifs informent le cerveau de chaque tension musculaire, de chaque emplacement de mouvement articulaire). A partir de ces informations, il déclenche ou non une réponse sous forme d’impulsion nerveuse à destination des muscles.

    C’est-à-dire qu’il envoie un signal électrique au travers les autoroutes que sont les nerfs. Lorsque cette information atteint un muscle, si cette décharge électrique est suffisamment forte, elle déclenche une contraction.

    L’importance de la décharge électrique (amplitude) est directement liée à la force du signal reçu par le cerveau (intensité, donc soit la charge sur la barre, soit la vitesse de déplacement de cette dernière) et la vitesse de réponse nécessaire (l’intensité de la réponse est un savant mélange entre l’intensité du stimulus et la vitesse que doit avoir le geste réponse). Lors d’une première réponse, le cerveau adresse une réponse anarchique (il adresse au muscle l’intensité, à toutes les fibres ; mobilisant de manière anarchique l’ensemble des fibres musculaires répondant à cette intensité). Grâce à l’apprentissage, le système nerveux apprend à adresser les impulsions électriques selon un ordre précis de manière à ce que toutes les fibres se contractent en même temps ou au contraire de manière décalée (en fonction des besoins) pour produire le geste ayant la précision, la force et la vitesse exactement nécessaire. C’est ce que l’on appelle la coordination intra-musculaire : le muscle devient rentable, il ne contracte que ce qui est nécessaire (gain d’énergie), lorsque c’est nécessaire (précision, vitesse) et avec l’intensité voulue (force).

    Pour cela, le réseau nerveux est plastique. Comme le corps change avec la pratique sportive (moins de graisse, plus de muscle, des tendons plus forts, des articulations plus résistantes, un squelette moins souple apportant plus de transfert de force), le système nerveux se transforme avec l’entraînement. D’une part le réseau s’améliore (qualité des composants des nerfs) permettant une transmission des décharges électriques plus rapide, avec moins de perte. D’autre part, il se modifie. Tout comme le réseau routier change pour créer de nouvelles désertes en fonction de la construction des zones industrielles et pavillonnaires dans les villes, le réseau nerveux va créer des ramifications de manière à être plus précis dans les acheminements des décharges électriques.

    Ainsi, nous pouvons arriver, grâce à l’entraînement, à créer de nouvelles habiletés, une précision plus importante, mais également de nouvelles utilisations (nous verrons cela lors de la partie su les fibres musculaires). Au final, le système nerveux va pouvoir être très précis (gain d’énergie), très rapide (réduction du temps entre la décision de produire un geste et la réalisation de ce dernier) et très endurant (les gains d’énergie, les optimisations du réseau vont permettre de produire une même force à une vitesse égale ou supérieure sur des durées plus importantes).

    Parallèlement à cela, le fonctionnement du système neuromusculaire implique plusieurs règles strictes :

    1- Une fibre musculaire se contracte si et seulement si l’importance de la décharge électrique correspond à ses caractéristiques propres (intensité nerveuse strictement supérieure à son Potentiel d’Action).

    2- Une fibre se contracte complètement ou pas du tout (lors d’un cycle de contraction, il n’est pas possible de ne contracter qu’une partie d’une fibre musculaire pour moduler la réponse. Cette modulation se fera pas le nombre de fibres et sur le choix des fibres qui se contractent).

    3- Selon le modèle admis actuellement (la théorie des coulissements d’Huxley ; un autre modèle est en train d’arriver, mais il demande encore des validations), une impulsion électrique engendre un raccourcissement de la fibre d’environ 1% de sa longueur. Pour provoquer un raccourcissement réel du muscle, il sera donc nécessaire de provoquer plusieurs raccourcissements successifs. Ceci sera possible si le temps entre 2 impulsions est suffisamment court (sinon il y a soit contraction isométrique, soit contraction excentrique). Nous verrons cela dans la partie suivante, section traitant des chaînes musculaires.

    4- Lorsqu’un geste (réponse) est enclenché, certaines réponses ‘réflexes’ peuvent se mettre en place pour protéger les différents éléments intervenants (les réflexes musculaires). Cela permet des réponses beaucoup plus rapides, mais aussi potentiellement qui vont à l’encontre de l’objectif. L’apprentissage va permettre d’apprend au cerveau à reconnaître et anticiper ces réflexes pour les favoriser, les limiter ou les interdire.

    Ainsi, lorsque le cerveau adresse un message à un muscle, il adresse plusieurs décharges électriques en variant l’intensité et la durée d’attente entre chaque décharge.

    L’intensité va définir les fibres qui se contracteront, l’amplitude définira ma manière dont elles se contractent (schématiquement).

    Un changement d’intensité (vitesse du mouvement, force du mouvement) impliquera nécessairement une modification des fibres qui travailleront durant le mouvement.

    Si vous souhaitez aller plus loin dans cette notion nerveuse, rendez-vous à l’article ctraitant de l’adaptation nerveuse.

    La coordination, le schéma moteur

    Tout mouvement brut est une succession de gestes individuels. Chacune de ces individualités contribue localement à un déplacement sur une amplitude, un timing, une force et un contrôle parfait. On appelle communément cela la chaîne cinétique, avec une coordination optimale. Le corps est une machine complexe.

    En relisant la description positive de la course que nous avons faite précédemment, vous le comprendrez. Voici un exemple plus simple.

    Lorsque qu’une personne lève un bras par devant, elle utilise principalement le muscle deltoïde (muscle de l’épaule). Ce muscle présente plusieurs insertions dont une sur la scapula (omoplate). Donc, en se contractant, le deltoïde va bouger la scapula. Ce n’est pas le mouvement souhaité (on ne veut que lever le bras). Il faudra donc que les autres muscles, sur la scapula, bloquent cette pièce osseuse pour éviter qu’elle ne bouge. En se contractant, ces muscles ‘fixateurs’ vont tirer sur d’autres articulations. Il faudra donc aussi immobiliser ces dernières. Si nous sommes debout, nous pouvons arriver à avoir des contractions (imperceptibles) jusqu’au bout des pieds, ceci uniquement pour lever un bras.

    L’ensemble de ces muscles participants à ce geste simple font partie d’une chaîne musculaire. L’ensemble des contractions intervenant durant la levée du bras s’appelle un schéma moteur. L’apprentissage (l’entraînement) apprendra au cerveau à optimiser les contractions de l’ensemble de la chaîne musculaire pour réduire au minimum les contractions nécessaires (optimisation de la gestion de l’énergie) et pour synchroniser ces dernières (optimisation du gainage, réduisant également l’énergie utilisée) afin de permettre un geste précis et économe.

    En fait, le cerveau ne connait pas la position, le travail d’un muscle de manière isolée. Il ne connait que la chaîne musculaire et ses différentes composantes. Ainsi il reconnaîtra la position d’une articulation (impliquant tous les muscles autour de cette dernière, même ceux qui ne sont pas la cible du geste), sa vitesse de rotation. Il connaît la tension au sein d’un muscle et sa vitesse de modification. En fonction de cela, il s’adapte pour arriver au geste global nécessaire.

    C’est exactement ça la coordination : l’utilisation d’un schéma moteur en fonction de paramètres mémorisés par le cerveau. Ainsi, comprendre chaque mouvement (la course à pied) en termes agonistes/antagonistes est une vision erronée engendrant des entraînements, des objectifs d’apprentissages faux ou au moins parcellaires. Il sera nécessaire de préparer les entraînements, les exercices en fonction du fonctionnement de chaque schéma moteur, de chaque chaîne cinétique intervenant durant le mouvement. Au lieu de créer des forces d’oppositions aux différents gestes (et donc nécessités d’augmenter toujours plus la force de tel ou tel muscle, élevant encore plus des déséquilibres et donc les actions freinatrices), il conviendra d’apprendre comment chaque geste s’additionne aux autres pour produire le mouvement global.

    Ainsi, en dehors des périodes spécifiques (retour de blessure par exemple), le travail de renforcement (musculation par exemple) devra être un mouvement global. Ce n’est que de cette manière que nous renforçons un muscle dans son action au sein d’une chaîne cinétique, et non en le travaillant de manière isolée.

    Le travail de manière isolée ne servira qu’à renforcer un muscle réellement déficient soit au niveau structurel (renforcement de sa raideur, de sa souplesse, augmentation de sa solidité), soit au niveau énergétique (amélioration de ses différents substrats, des composites telles que les mitochondries, etc.). Par définition, ce travail sera nécessairement ponctuel et nécessitera un réapprentissage des schémas moteurs pour parvenir à utiliser ces nouvelles fonctionnalités acquises.

    A la section précédente (le fonctionnement du système nerveux au niveau de la contraction), nous avons vu que chaque changement d’intensité implique un changement des fibres utilisées dans chaque muscle. Cela implique donc, au regard des schémas moteurs, un besoin de réapprentissage afin de permettre la création d’un mouvement global parfait (en terme de force, vitesse et précision).

    En reprenant les changements de fréquence entre deux décharges électriques, nous changeons le timing au sein même de ce schéma moteur. Là aussi un besoin de nouvel apprentissage intervient.

    Au final, nous arrivons à un besoin d’apprentissage d’utilisation des chaînes musculaires à chaque changement de comportement, à chaque changement de force ou de vitesse d’exécution.

    Deux conclusions peuvent donc être mises en avant, de ces points de vue nerveux et cinétiques

    La première est que la traditionnelle vision de l’entraînement PPG-PPO-PPS semble totalement erronée (Préparation Physique Générale, Préparation Physique Orienté et Préparation Physique Spécialisée). Cette utilisation traditionnelle de la préparation physique engendre un travail préalable général visant à élever l’endurance des muscles principaux avec un travail d’augmentation des synergies pour progressivement arriver à cumuler une augmentation de la force/vitesse utilisée sur cette endurance acquise. Au regard de ce qui précède, cela suppose que les schémas moteurs utilisés à faible vitesse et faible force restent des acquis où nous pouvons facilement ajouter des nouvelles fibres sans conséquence.

    L’observation globale et positive des mouvements montre exactement l’inverse : chaque changement de force et de vitesse engendre une modification des schémas moteurs. Il est donc nécessaire d’apprendre à utiliser la force maximale (la force ‘objectif’), d’apprendre à l’appliquer à la bonne vitesse (puissance). L’augmentation de l’endurance ne pourra être réellement efficace qui si le schéma moteur est en place. Nous y reviendront lors de l’analyse des fibres musculaires et de l’amélioration des filières énergétiques.

    La seconde conclusion, moins évidente, est qu’il sera nécessaire non plus de développer la force de manière localisée, mais de manière globale. Rien ne servira d’augmenter la force des quadriceps si l’ensemble de la chaîne musculaire impliquée lors de la contraction forte du quadriceps n’est pas capable de résister. Si nous contractons trop fortement le quadriceps avec des extensions de la hanche faibles, il y aura conflit (fléchissement de la hanche au lieu de la création d’un point fixe) qui créera au mieux des baisses de performances (déperdition énergétique, baisse de la vitesse du geste), au pire des blessures (lorsque deux muscles ne travaillent pas de manière synergique, il y a conflit et le plus faible se blesse). Ainsi, sauf en cas de déséquilibre important (suite à une immobilisation, à une blessure par exemple), il conviendra d’éviter les mouvements analytiques au profit des mouvements globaux.

    L’usage de tests de détection de déséquilibres, d’asymétries au sein des chaines cinétiques est devenu obligatoire. Ce thème n’entre pas dans les objectifs de cette série sur la vitesse.. Je vous propose la lecture de la section Functional Movement afin de mettre en place vos tests et vos exercices de correction des problèmes.


    La série Vitesse :

    La vitesse 1 : C’est quoi la vitesse ?
    La vitesse 2 : L’entraînement nerveux de la vitesse
    La vitesse 3 : La fibre musculaire pour la vitesse
    La vitesse 4 : La vitesse du point de vue neuromusculaire
    La vitesse 5 : Les qualités musculaires pour la vitesse
    La vitesse 6 : Les différents types d’entraînement de la vitesse
    La vitesse 7 : La méthode Chaos
    La vitesse 8 : L’entraînement de la vitesse, introduction
    La vitesse 9 : L’aspect biomécanique du sprinteur
    La vitesse 10 : Gainage et équilibre musculaire
    La vitesse 11 : L’adaptation nerveuse

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      A propos de Sébastien BÊME

      Préparateur physique depuis +20 ans. De formation Staps, diplômé BPJEPS AGFF, Certifié CrossFit Level 1, Gymnastics et Weightlifting. Formation CrossFit Judge et Scaling Auteur de nombreuses publications et propriétaire des sites internet www.gymsante.eu (et ses déclinaisons), www.fuck-genetics.fr et www.etre-conscient.com

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      Livre – Entraînement Fonctionnel