La vitesse 9 : L’aspect biomécanique du sprinteur

Cet article est le numéro 9 sur 12 du dossier La vitesse
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    biomécanique de la vitesseLe corps humain fonctionne de manière dynamique, élastique et organique, et non comme un modèle rigide et mécanique. Traditionnellement, on nous apprend que lorsqu’un muscle travaille, il se raccourcit et produit un mouvement de l’articulation. Ce mouvement étire le muscle antagoniste.

    Nous en arrivons à élaborer des notions séparatistes lorsque nous abordons ces erreurs : le geste est moteur, producteur de déplacements, il convient donc d’élaborer les gestes de manière synergique, complémentaire pour arriver à engendrer un mouvement global. Dès que nous voyons des notions de contre-effort, d’antagonisme et autres, nous créons immédiatement des résistances, des besoins de forces supplémentaires qui à leur tour impliqueront d’autres déséquilibres.

    Mais nous pouvons aussi observer les mouvements comme une succession de composants synergiques de la vitesse et non comme des éléments dissociés de type ‘moteurs’, ‘stabilisateurs’, ‘antagonistes’, ‘agonistes’, etc.

    Un regard différent.

    Observons le geste du sprint d’une manière différente de l’image négative dont nous avons l’habitude de lire.

    Pour cela, il faut un point de départ à la foulée. Subjectivement, prenons la fin de poussée.

    En fin de poussée, les fessiers, ischios-jambiers et abducteurs tendent la hanche vers l’arrière.

    Au même moment, l’autre jambe entame sa descente, les muscles extenseurs de la hanche (qui étaient étirés) bénéficient de l’énergie élastique emmagasinée. La force est libérée par la bandelette du TFL (muscle Tenseur du Fascia Lata). Les fessiers sont en extension au niveau de la hanche, engendrant un effort de flexion du genou par ces derniers (lorsque le genou et la cuisse sont en flexion, le rôle des fessiers et du TFL).

    C’est à ce moment-là qu’intervient le premier rôle des quadriceps : fixer le genou pour le stabiliser. Cela permettra d’empêcher l’abaissement du centre de gravité (qui remonterait inévitablement lors de la suite du mouvement) au moment du contact entre le pied et le sol, mais surtout bloquera la fonction ‘flexion du genou’ du grand fessier qui pourra alors se concentrer sur l’extension de la cuisse sur le bassin. C’est ici qu’apparait la force horizontale du sprint.

    Les quadriceps sont alors assistés par les grands fessiers et plus généralement les abducteurs qui provoquent une extension de la hanche. Cette extension réduit progressivement l’effort de flexion du genou. Nous avons la composante verticale du geste du sprinteur.

    L’hyper extension de la hanche est produite par le balancement des bras qui se transfère sur les hanches au travers les dorsaux et les érecteurs du rachis. Ainsi, penser à tirer le bras opposé loin en arrière permet d’être plus productif sur l’extension de la hanche.

    Le mouvement de la jambe opposée aide également à la stabilisation des mouvements latéraux du bassin. En effet, le bassin n’est pas un os rigide, il possède une articulation permettant un faible jeu d’avant en arrière (l’articulation responsable de la pubalgie).

    Lorsque l’on arrive en fin de poussée (extension de la jambe), il y a un étirement important des muscles couturier, droit antérieur, adducteurs et TFL. Cet étirement permettra un stockage d’énergie (énergie élastique) qui sera libérée pour la phase de retour avant de la jambe. Ceci intervient également au niveau du Psoas-Iliaque et des abdominaux du côté de la hanche en extension.

    Ainsi, lorsque les pieds se rapprochent des fessiers (légère flexion du genou), le psoas et les abdominaux servent de ‘’gâchette’’ pour amorcer le cycle de retour ; gâchette appuyée et poursuivie par les muscles précités sous tension, permettant ainsi un geste puissant qui provoque à nouveau l’extension de la jambe opposé et la recharge élastique des fessiers, ischios-jambiers et adducteurs de ce membre.

    Dans cette présentation sommaire du cycle de course, qui n’est qu’un exemple possible de présentation positive, nous voyons bien que chaque muscle n’est pas dans un effort opposé à un autre, qu’il n’y a pas de transition brutale d’un effort vers un autre. Au contraire, chaque geste s’appuie, comme au judo, sur la force des autres muscles pour produire un maximum d’effet.

    C’est la différence entre un athlète fort et moyennement rapide et un athlète moyennement fort et très rapide : la capacité d’utiliser toutes les forces mises à sa disposition de manière optimale, plutôt que d’emmagasiner de la force en espérant qu’une partie servira à l’objectif final.

    Maintenant, voyons pourquoi ceci pourrait-être plus intéressant du point de vue de l’optimisation du geste.

    Exemple de l’extension du genou.

    Ce qui compte, lorsque l’on produit un geste, ce n’est pas la vitesse des membres intermédiaires qui ne font que créer une force qui sera appliquée à un autre endroit du corps (souvent les pieds ou les mains). Pour le sprint, il s’agira des pieds. Ce qui compte réellement, c’est la vitesse et la force que ces extrémités appliqueront sur le sol, peu importe la vitesse du genou, de la tête, des bras, etc. (même si tout est fortement corrélé).

    En école d’athlétisme, nous avons l’habitude de voir des montées de genoux avec extension du genou durant cette phase aérienne (consigne souvent donnée par les éducateurs). L’objectif est clairement de créer un schéma moteur qui sera reproduit lors de la course à pied.

    Que se passe-t-il lorsque nous cherchons à tendre les genoux, soit lorsqu’il est levé, soit pendant l’abaissement de la cuisse ? Nous avons les ischios qui se contractent pour provoquer (avec les fessiers) une extension de la hanche. Cette contraction va induire une flexion du genou (mécanique), même chose pour la bandelette de Maissiat (jonction des TFL et grand fessier vers le tibia). Les quadriceps ne devront plus se contenter de tendre le genou au fur et à mesure que les muscles postérieurs se raccourcissent; ils devront inverser leurs effets.

    Ceci va donc provoquer :

    – Un supplément de dépense d’énergie, néfaste à la performance.

    Un conflit entre les ischios et les quadriceps autour du genou. Les ischios étant toujours plus faibles que les quadriceps, ils lâcheront (la contraction ou en se blessant). Cette blessure passe souvent pour une mauvaise synchronisation agoniste-antagoniste (qui n’est qu’une erreur de moment d’utilisation des muscles).

    – Le fait de tendre le genou lorsque la cuisse est encore fléchie provoque une contraction plus puissante du droit antérieur (déjà pré-contracté par son effort pour lever la cuisse). Ceci engendre un effet très pénalisant : l’un des rôles du droit antérieur est de fléchir la cuisse (donc ralentissement de son extension). On va donc indirectement pénaliser l’accélération du pied qui se dirige vers le sol.

    – La vitesse des pieds va immédiatement chuter. En recherchant une extension du genou, nous provoquons un mouvement de la jambe qui va à l’opposé de celui de la cuisse. Au final, nous obtenons une vitesse du pied réduite au moment du contact au sol, nécessitant une production de force/vitesse supplémentaire des muscles extenseurs de la cuisse afin de contrecarrer cette décélération.

    –  Toujours au niveau du pied, nous avons un muscle du mollet (jumeaux) qui a pour rôle de fléchir le genou (entre autre). Lorsque l’athlète tend le genou, le réflexe de ce muscle sera de se contracter (réflexe myotatique) ce qui provoquera une flexion plantaire de ce dernier (pied ‘’tendu’’). Ainsi, lorsqu’il touchera le sol, il lui faudra d’abord effectuer une flexion dorsale avant de pouvoir produire un effort moteur de poussée. Cela induira une quasi-annulation de l’énergie élastique du tendon d’Achille (perte de force potentielle), mais également ce qui s’appelle un amortissement (de la force créée par le mouvement de descente du membre inférieur), donc une baisse de raideur musculaire. Donc une perte de force transmise au sol et plus spécifiquement la composante horizontale de la vitesse.

    Tendre complètement les genoux très en amont du contact au sol est inutile car cela correspondrait à un effort antagoniste au mouvement des fessiers (ils cherchent à ramener les pieds en arrière ; en tendant le genou complètement avant le contact au sol, il y aurait automatiquement réduction de la vitesse du pied au moment du contact au sol : il faut dissocier la vitesse de la cuisse et la vitesse du pied). Cela peut également être dangereux (générateur de blessures aux ischios puisque ces derniers cherchent à produire une extension de la cuisse sur la hanche, et involontairement fléchir le genou, les quadriceps étant nécessairement plus forts que les ischios, le muscle le plus faible casse).

    Les exemples engendrant des conflits lors des gestes sportifs sont légions (et à plus forte raison lorsque la force et la vitesse d’application de cette force, donc la puissance, sont importantes). L’objectif n’est pas ici d’en faire la liste, mais plutôt de bien comprendre la logique de la ‘force positive, synergique’ face à la gestion négative, segment par segment, engendrant des conflits d’intérêts et donc des baisses de performance.

    Comment est-il possible d’appréhender l’aspect biomécanique de manière à produire des ajouts de force et non des tensions contradictoires ?

    Tout d’abord, après ce qui précède, nous pouvons dire que l’aspect ‘antagoniste’ provoque une recherche de type 1+1=2 (l’athlète part d’un niveau équivalent à 1+1<2 que l’entraîneur cherche à améliorer pour atteindre 1+1=2). A contrario, l’aspect positif visera l’équation 1+1>2 (autrement dit l’union fait la force). Non, non, Vandamme n’a pas pris possession de mon corps^^.

    Il convient donc de penser le geste à chaque moment afin de voir comment un muscle fonctionnera seul mais également avec les muscles ayant les mêmes fonctions biomécaniques. Ensuite, il faut observer leurs effets sur les muscles que l’on pense antagonistes et comprendre comment nous pouvons améliorer le geste pour que les effets des uns potentialisent les possibilités des autres (soit immédiatement, soit à terme). Cela nous montrera comment le schéma moteur (movement pattern) optimal doit être.

    Après, et seulement après, nous pourrons en déduire les exercices qui permettront de créer ce schéma moteur optimal (avec les indications à donner aux athlètes). Cela suppose également de soit modifiés les exercices actuels (comme pour les montées de genoux précédemment observées), soit les abandonner sans remords, même s’ils font partie de la coutume, de l’archétype du sport.

    Voici une proposition pour les montées de genoux, qui reprend la présentation positive. Nous débuterons la présentation à partir de la fin de la montée du genou lors du cycle avant.

    Arrivés au sommet de l’ascension de la cuisse, les muscles psoas, adducteurs et droit antérieur doivent se relâcher (le droit antérieur et les adducteurs stoppant leurs raccourcissements aux environs de la parallèle, tout dépendra de la hauteur d’élévation du genou pour connaître le rôle exact de ce muscle : stabilisateur ou moteur). En même temps, les fessiers sont dans un état d’étirement important. Le relâchement des muscles fléchisseurs de la hanche engendre une libération de l’énergie (élastique) emmagasinée par ces fessiers. L’effet de gâchette est alors important et provoque un abaissement violent de la cuisse.

    Cette contraction, avec le genou fléchi, engendre un maintien de ce fléchissement. Afin de conserver un maximum d’efficacité à l’extension de la cuisse, il convient de réduire (ou annuler) cette flexion du genou. Les quadriceps sont là pour cela. Ils permettent de créer un point fixe au niveau du genou, ils donnent plus de raideur à la force d’extension de la cuisse.

    Au fur et à mesure que la cuisse s’abaisse, le rôle fléchisseur du grand fessier disparaît, permettant au quadriceps de tendre le genou sans utilisation d’énergie supplémentaire (étant déjà en pré-tension).

    Lorsque le fémur approche un angle spécifique (propre à chacun selon sa morphologie et en relation avec l’angle d’extension de la cuisse sur le bassin), les ischios-jambiers atteignent une longueur que l’on nomme longueur optimale. Ils vont pouvoir avoir un rôle plus important et aider au maximum les fessiers jusqu’à ce que la jambe ait dépassé la verticale d’environ 20°. Les mollets (jumeaux et soléaires) remplaceront les ischios-jambiers après cet angle.

    En fin de poussée, les fessiers et ischios-jambiers tendent la hanche vers l’arrière.

    Les adducteurs participeront au maintien de la posture (les fessiers sont également abducteurs de la hanche) en recentrant l’axe du genou et donc le sens du mouvement. Leur étirement (extension de la cuisse) permettra ce rôle à moindre coût énergétique.

    Entre ces 2 moments (abaissement de la cuisse et extension complète), nous avons un contact entre le pied et le sol (aux environs de la verticale des hanches) ; Ce pied devient le point fixe d’application des forces. Les mollets et ischios intervenant alors plus fortement. Une de leurs actions est la flexion du genou, le quadriceps est en position forte (extension du genou). Ceci permettra de maintenir la posture tendue de cette articulation. Ainsi, la force des ischios s’applique à continuer l’extension de la cuisse sur la hanche qui fut initiée par les fessiers.

    C’est là que débute la force dite horizontale du sprint.

    Les ischios-jambiers travaillent alors de concert avec les fessiers et les abducteurs pour provoquer une extension de la hanche, réduisant progressivement l’effort de flexion du genou (les ischios étant sur une longueur de moins en moins grande donc de moins en moins performante).

    Pendant ce temps, les bras ont également produit un effort (le coude droit étant en arrière durant que la cuisse gauche est en avant et inversement). Lorsque le bras part en avant, il provoque un étirement du grand dorsal du même côté ce qui tend (lordose) la zone lombaire, relâchant la tension des érecteurs du rachis du même côté, libérant ainsi l’os iliaque de ce côté (accentuant la possibilité d’extension de la cuisse sur le bassin).

    À l’inverse, lors du retour (très puissant grâce au pré-étirement donc de l’énergie élastique emmagasinée), le grand dorsal projettera le bras vers l’arrière. Cette contraction du grand dorsal va se transmettre à la colonne lombaire (points de terminaison de ce muscle). Cette force se transmettra aux érecteurs du rachis qui la prolongeront jusqu’au sacrum (point de passage des transferts de force du buste vers le sol). Fixés au sacrum, nous retrouvons le pyramidal, qui transfèrera cette force aux membres inférieurs et par prolongement vers le sol. Dans le même temps, l’érecteur du rachis facilitera le travail du grand fessier par reprise de la position de la hanche (création d’un point fixe permettant aux fessiers de s’étirer durant la montée de la cuisse et ainsi emmagasiner de l’énergie).

    Le balancement de la jambe opposée aide également à la stabilisation des fluctuations latérales du bassin.

    En fin de poussée, le psoas se retrouvera en position d’étirement important. Il limitera une extension supplémentaire de la cuisse sur le bassin. Le grand fessier ne pouvant plus produire d’extension supplémentaire, le fémur reviendra par effet retour vers l’avant. Les ischios-jambiers reprennent leur rôle de fléchisseur du genou (de même que les jumeaux qui ont quitté le sol). Cela engendre un étirement du quadriceps et plus précisément du droit antérieur (ainsi que du couturier et du TFL) le temps que le fémur revienne aux environs de la verticale. Lorsque la course motrice des ischios-jambiers sera terminée, l’étirement engendré sur ces 2 muscles permettra une prolongation de l’énergie élastique produite par le psoas.

    Ainsi, lorsque les pieds se rapprochent des fessiers (flexion du genou), le psoas et les abdominaux servent de ‘gâchette’ pour amorcer le cycle de retour, gâchette appuyée et poursuivie par les muscles sous tension (droit antérieur, TFL et couturier), permettant un geste puissant qui provoque à nouveau l’extension de la jambe opposé et recharge les fessiers, ischios-jambiers et adducteurs.

    La hauteur de montée du genou est importante pour garantir une flexion suffisante de la cuisse sur la hanche afin d’améliorer la force de pré-tension des muscles postérieurs. Celle-ci dépendra des éléments morphologiques du coureur, de sa capacité de poussée loin en arrière (force des extenseurs de la hanche, souplesse du psoas, amplitude possible des os iliaques, etc.).

    Le travail des muscles de la jambe est également très important. Tout d’abord durant la phase de descente de la cuisse. Le genou s’ouvre progressivement, il est primordial d’avoir une flexion dorsale du pied durant cette phase (i.e. pied flex). En effet, les muscles jumeaux étant également fléchisseurs du genou, l’ouverture de ce dernier permettra la création d’une pré-tension.

    Ensuite intervient une phase dite de contact au sol où le pied percute ce dernier (plus ou moins fortement en fonction de la vitesse acquise lors de la descente du membre inférieur) et absorbe cette énergie engendrée.

    En prenant l’image d’une balle de tennis qui rebondie sur le sol, celle-ci se déforme et grâce à ces qualités élastiques, elle rebondie par la libération d’énergie emmagasinée lors de la déformation. Dans le cas de la balle de tennis, c’est la plasticité de sa structure qui implique la libération de l’énergie (reconstitution de sa forme initiale). En observant bien la balle de tennis, seule la surface de contact au sol subit une forte déformation. Le reste de sa structure est plus ou moins homogène (les déformations sont minimes).

    Quant à lui, le pied est plus ou moins en position de flexion dorsale au moment de l’impact avec le sol. L’objectif de l’athlète est de limiter au maximum la déformation (celle que subit la balle de tennis). En effet, si une telle déformation existe, cela impliquerait un accroissement de la flexion dorsale. Or, l’articulation n’est pas plastique comme la balle de tennis: le retour à sa position d’origine engendrera une nécessaire consommation d’énergie (néfaste à l’endurance de force) mais également et surtout une perte de temps (ce temps de déformation correspondra à une période passive, non motrice, donc frénatrice).

    Ainsi une partie de la structure restera sensiblement ‘rigide’ (le muscle) tandis qu’une autre subira cette déformation propre à restituer une énergie ‘gratuite’ à savoir l’énergie élastique (le tendon d’Achille).

    Après cette phase d’amortissement, le tendon se raccourcira avant le corps charnu.

    Sommairement à l’amortissement, le mollet s’allonge (excentrique) pour grande part au niveau tendon et pour une part plus faible au niveau du corps charnu. À la suite de cette phase très brève, la phase concentrique débutera par un raccourcissement du tendon en amont du corps charnu.

    Ce moment très bref permet à la cuisse de poursuivre son mouvement vers l’arrière, permettant une position favorable à la flexion plantaire (pousser sur la plante des pieds) et donc à l’action motrice des muscles formant le mollet.

    Comme nous pouvons le voir, il n’existe pas de muscles antagonistes lors de de la course. Il existe différentes fonctions des muscles qui permettent d’optimiser la fonction des muscles ‘principaux’ aux différents moments du mouvement des membres inférieurs. Chaque muscle devenant principal à un moment donné ou un autre.

    Le préparateur physique n’ayant pas les possibilités de travailler la technique de course aussi parfaitement qu’un entraîneur d’athlétisme (rares sont les sports qui laissent ce temps à la préparation physique), il conviendra de créer des exercices (gammes ou autres) qui permettront de créer les bons ‘movement pattern’ (schémas moteurs) pour que le sportif les applique durant ses gestes.


    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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      Deja paru sur Gymsante

      Livre – Entraînement Fonctionnel