UNIVERSITE VIRTUELLE

EN SCIENCES DU SPORT

Centre d’Etude des Transformations en APS, EA 3832

Pr C. Tourny- Chollet,

Faculté des Sciences du Sport et de l’EP, Université de ROUEN

GENOU - FORCE -FATIGUE

Evolution de la force musculaire des ischio-jambiers et du Evolution de la force musculaire des ischio-jambiers et du quadriceps lors d’un exercice d’endurance chez des quadriceps lors d’un exercice d’endurance chez des

footballeursfootballeurs

Analyse des efforts dans la Analyse des efforts dans la pratique du footballpratique du football

parcourt en moyenne une distance de 10 parcourt en moyenne une distance de 10 kilomètres à différentes intensités de course : kilomètres à différentes intensités de course : marche, course modérée, sprint (Lambertin, marche, course modérée, sprint (Lambertin, 2000).2000).

entrecoupée d’une multitude de tâches telles entrecoupée d’une multitude de tâches telles que des tacles, sauts, duels et tirs (Verheijen, que des tacles, sauts, duels et tirs (Verheijen, 1997).1997).

ceci selon une fréquence de 1000 changements ceci selon une fréquence de 1000 changements d’activité par match (Bangsbö, 1994).d’activité par match (Bangsbö, 1994).

Lors d’une rencontre, un joueur :

Toutes ces actions ont un coût énergétique qui affecte le potentiel

physique du joueur.

LA COURSE :LA COURSE :Distance et intensitéDistance et intensité

Diminution Diminution quantitative : -9% quantitative : -9% (Reilly, 1996).(Reilly, 1996).

Diminution Diminution qualitative : - 5% qualitative : - 5% (Ekblöm, 1986).(Ekblöm, 1986).

Evolution de la vitesse des sprints

7,85

7,9

7,95

8

8,05

8,1

8,15

8,2

8,25

8,3

8,35

1er mitemps

2ème mi-temps

(m.s

)

Evolution de la distance parcourue

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

1er mi temps 2ème mi-temps

(m)

Différence significative1ère Mi-temps

2ème Mi-temps

ETUDES ETUDES EPIDEMIOLOGIQUESEPIDEMIOLOGIQUES

Répartition temporelle des blessures lors

d'un match de football

05

1015202530

0-15 16-30 31-45Temps (en minute)

Ble

ssur

es (

en %

)

1er mi-temps

2ème mi-temps

L’articulation du genou subit à elle seule les 2/3 des lésions survenues lors d ’un match.

Le nombre de blessures est plus important: à la fin de chaque période et lors de la 2ème mi-temps (Hawkins, 2001; Gleeson, 1998).

L’articulation du genou doit être à la fois très mobile et stable. De par sa position intermédiaire, le genou doit être d'une grande mobilité pour permettre l'exécution de toutes les actions locomotrices.

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Le genou fonctionne à la fois en Le genou fonctionne à la fois en chaîne fermée et en chaîne ouverte chaîne fermée et en chaîne ouverte

sur deux degrés de liberté de sur deux degrés de liberté de l’articulation fémoro-tibialel’articulation fémoro-tibiale

Articulation bi-condylaire de faible congruence

La mobilité est principalement en flexion et en retour de flexion (extension). - En chaîne fermée 1ddl en flexion - En chaîne ouverte et en flexion seulement, on trouve

des rotations médiale et latérale (ceci s'explique par une faible congruence des surfaces articulaires).

Le système ligamentaire:Le système ligamentaire:Les ligaments collatérauxLes ligaments collatéraux

Empêchent l’hyper-extension et limitent les mouvements de rotation axiale

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Le système ligamentaire:Le système ligamentaire:Les ligaments croisésLes ligaments croisés

Ligament Croisé Antérieur (LCA): lors de la flexion, il empêche le fémur de glisser vers l’arrière; il s’oppose à l’hyper-extensionLigament Croisé Postérieur (LCP): il prévient le glissement du fémur vers l’avant, il évite la trop grande flexion du genou

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Les ligaments actifs péri-Les ligaments actifs péri-articulaire véritable système articulaire véritable système

stabilisateur stabilisateur

Le quadriceps a pour fonction : d’étendre et de maintenir

le genou en extension. de s’opposer au

bâillement controlatéral de l’articulation.

d’éviter les mouvements de tiroir postérieur du genou sous le poids du corps.

L’Agoniste

Les ischio-jambiers ont pour fonction :

de développer une activité frénatrice sur le tibia lors de l’extension (semi-membraneux)

de stabiliser le genou dans les mouvements rotatoires.

de s’opposer aux mouvements de tiroir antérieur.

Les ligaments actifs péri-Les ligaments actifs péri-articulaire véritable système articulaire véritable système

stabilisateurstabilisateurL’Antagoniste

Il est par conséquent l’antagoniste du quadriceps

Dans un grand nombre de situations instables, le système ligamentaire n'est pas assez puissant pour résister aux forces exercées. Dans ces situations, ce sont les tendons des muscles péri-articulaire et principalement les Quadriceps et les Ischio-jambiers qui constituent les véritables ligaments actifs du genou.

Décélération Rotations médiale et latérale du genou lors des changements de direction

Un équilibre de force entre ischio-jambiers et Un équilibre de force entre ischio-jambiers et quadriceps est donc primordial pour assurer quadriceps est donc primordial pour assurer l'intégrité physique de cette articulation: Ratio l'intégrité physique de cette articulation: Ratio Antagoniste/Agoniste ou IJ/QAntagoniste/Agoniste ou IJ/Q

QuadricepsIschio-Jambiers

Ratio Ischio J/QuadricepsRatio Ischio J/Quadriceps

Le ratio IJ/Q est un indicateur du potentiel musculaire lors de la stabilisation dynamique de l’articulation du genou

Le rapport IJ/Q est un indice de prévention des accidents musculaires.

Lorsque le Quadriceps développe une force maximale en extension, les IJ sont frénateurs en tirant le tibia vers l’arrière

Analyser le déclin de force des IJ Analyser le déclin de force des IJ et du Q des deux jambeset du Q des deux jambes

Analyser l’évolution de l’équilibre Analyser l’évolution de l’équilibre musculaire antagoniste/agoniste musculaire antagoniste/agoniste au cours des 50 répétitionsau cours des 50 répétitions

L’objectif est d’étudier l’ impact de la fatigue sur le système stabilisateur

musculaire de l’articulation du genou

Pour maintenir cette vitesse, le dynamomètre régule instantanément la résistance à opposer aux forces exercées par le sujet.

L’exercice isocinétique est réalisé à vitesse constante.

Ceci permet d’avoir une sollicitation maximale sur toute l’amplitude du mouvement.

Evaluation des forces des IJ et Q lors d’un test de fatigabilité sur dynamomètre isocinétique.

Dynamomètre isocinétique Dynamomètre isocinétique de type KIN COMde type KIN COM

Exemple d’un tracé de force Exemple d’un tracé de force isocinétique du quadriceps en isocinétique du quadriceps en

mode concentrique sur 80° mode concentrique sur 80° d’amplituded’amplitude

Intérêts et inconvénients Intérêts et inconvénients de l’isocinétismede l’isocinétisme

FiablesFiables PrécisesPrécises ReproductiblesReproductibles

Les mouvements du corps humain Les mouvements du corps humain ne sont pas isocinétiques.ne sont pas isocinétiques.

Les vitesses angulaires Les vitesses angulaires programmables, sur le programmables, sur le dynamomètre, sont inférieures dynamomètre, sont inférieures aux vitesses réelles d’exécution. aux vitesses réelles d’exécution.

Mesures :

Exemple :Exemple :- la vitesse maximale est - la vitesse maximale est

programmable programmable jusqu’à 240°. sjusqu’à 240°. s-1-1

- la vitesse lors d’un tir est de 1000 °/ - la vitesse lors d’un tir est de 1000 °/ ss-1-1

la diminution de force est linéaire la diminution de force est linéaire au cours du temps.au cours du temps.

L’ équilibre antagoniste / agoniste L’ équilibre antagoniste / agoniste diminue au cours du tempsdiminue au cours du temps

Notre protocole de recherche propose de valider 2 hypothèses

(Sangnier et Tourny Chollet,2007)

POPULATION

27 sujets masculins footballeurs de l ’équipe 1ére Universitaire (niveau CFA)

Joueurs

Ages 22,94 (± 2.58)

Taille 177.44 (± 3.53)

Poids 72.95 (±3.96)

Expérience 14.84 (±1.97)

Nbre d’heures hebdomadaires de pratique 10 (±1.12)

ProtocoleProtocole Echauffement de 10’ sur Stepper Echauffement de 10’ sur Stepper

suivi de 10 contractions Q+IJ sub-suivi de 10 contractions Q+IJ sub-maximales maximales

Test de force maximale concentrique Test de force maximale concentrique Q et IJ à une vitesse de 180°/s sur Q et IJ à une vitesse de 180°/s sur une amplitude de 80° (0° étant la une amplitude de 80° (0° étant la pleine extension).pleine extension).

Test de fatigabilité de 50 répétitions Test de fatigabilité de 50 répétitions successives de flexion-extension successives de flexion-extension

TESTS ISOCINETIQUESTESTS ISOCINETIQUES

TESTS ISOCINETIQUES: force maximale (tests discontinus), fatigue (tests continus)

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Analyse des donnéesAnalyse des données

Les moyennes de moments de force (N) Les moyennes de moments de force (N) analysées sont comprises entre 20° et analysées sont comprises entre 20° et 60° pour éviter les phases d’iso-60° pour éviter les phases d’iso-accélération et d’iso-décélérationaccélération et d’iso-décélération

Equilibre antagoniste/agoniste ou ratio Equilibre antagoniste/agoniste ou ratio IJ/Q du test de fatigabilité toutes les 5 IJ/Q du test de fatigabilité toutes les 5 répétitions.répétitions.

Le % de déclin des moyennes de Le % de déclin des moyennes de moments force (MMF)moments force (MMF)

%D=[(MMF %D=[(MMF 1à51à5 – MMF – MMF 46à5046à50)/MMF )/MMF 1à51à5] X100] X100

Analyse statistiqueAnalyse statistique

Le test des rangs de Wilcoxon a été Le test des rangs de Wilcoxon a été utilisé pour comparer les forces des utilisé pour comparer les forces des différents muscles et des 2 jambes différents muscles et des 2 jambes

Le test de Pearson a été utilisé pour Le test de Pearson a été utilisé pour construire la linéarité du déclin de force.construire la linéarité du déclin de force.

Le seuil de significativité a été fixé à Le seuil de significativité a été fixé à p<0.05p<0.05

RésultatsRésultats

Moyenne des moments de Moyenne des moments de force des Q et IJ lors du test force des Q et IJ lors du test

du force maximaledu force maximale

Jambe Dominante Jambe Non Dominante

Quadriceps 498.01 (± 37.87) 485.81 (± 64.71)

Ischio-jambiers 338.65 (± 51.58) 335.20 (± 63.47)

Ratio IJ/Q 0.68 (± 0.10) 0.69 (± 0.14)

NS

NS

NS

La jambe dominante est définie comme la jambe de frappe, la jambe non dominante comme la jambe d’appui.

La diminution de la force est linéaire La diminution de la force est linéaire

au cours du temps.au cours du temps.

Endurance de force des Endurance de force des quadricepsquadriceps

0

100

200

300

400

500

600

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Répétitions

Fo

rce

(N)

Qdom

Q non dom

**

**

La diminution de la force est linéaire au cours La diminution de la force est linéaire au cours du tempsdu temps..

Endurance de force des Ischio-Endurance de force des Ischio-jambiersjambiers

0

50

100

150

200

250

300

350

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Répétitions

Fo

rce

(N)

IJ dom

IJ Non Dom* *

***

La diminution de force est linéaire au cours du temps.La diminution de force est linéaire au cours du temps.

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

0 10 20 30 40 50 60

Répétitions

Fo

rce

(N) IJ non dom

Q non dom

Q dom

IJ dom

Le taux de développement de la fatigue peut être assimilé à un modèle linéaire quel que soit le groupe musculaire.

Seuil de fatigue fixé à Seuil de fatigue fixé à 50% du potentiel de 50% du potentiel de

reposrepos

• Tous les sujets observés ont une décroissance de force comprise entre 40% et 70% en fin d’exercice.

En moyenne le seuil de 50% des capacités optimales du sujet a été atteint :

• Et après 30 répétitions pour les quadriceps des deux jambes.

• Après 25 répétitions pour les ischio-jambiers des deux jambes

Les IJ sont toujours plus affectés par le test de fatigabilité quelle que soit la jambe. Ce résultat peut être expliqué par la composition différentes des fibres musculaires.

Les ischio-jambiers possèdent plus de fibres « rapides » (Fast Twitch :FT) que de fibres « lentes » (Slow Twitch :ST) par rapport aux quadriceps. Or les fibres rapides ont pour principales caractéristiques d’être très puissantes mais aussi très fatigables.

L’équilibre antagoniste IJ / agoniste Q diminue au cours du temps.

Evolution de l'équilibre (IJ/Q) des deux membres inférieurs

0,4

0,5

0,6

0,7

1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Répétitions

Ratio

Ratio dom

Ratio non dom

L’équilibre de force décroît pour la jambe dominante pour atteindre 0.46 en fin de test soit une baisse de 32%.

L’équilibre antagoniste / agoniste L’équilibre antagoniste / agoniste diminue au cours du temps à cause diminue au cours du temps à cause

du déclin de force supérieur des du déclin de force supérieur des ischio-jambiers.ischio-jambiers.

Les résultats soulignent qu’après seulement 25 répétitions, l’équilibre antagoniste / agoniste est inférieur à 0.6 quelle que soit la jambe. Les valeurs de cette équilibre atteignent un rapport égal à 0.46 après 50 répétitions soit une diminution de 32% pour cette jambe.. La littérature estime qu’un rapport inférieur à 0.60 représente un facteur de risque de survenue des lésions des ischio-jambiers.

L’équilibre de force L’équilibre de force antagoniste/agoniste (IJ/Q) du antagoniste/agoniste (IJ/Q) du

genougenou

Conseil pratique: Il est nécessaire de mettre en place des programmes d entraînement pour minimiser la décroissance de force des ischio-jambiers en état de fatigue.

La spécialisation d’une jambe dans les actions de frappe semble être à l’origine d’une différenciation musculaire entre les deux membres lors d’un état de fatigue.

Interprétation des résultats

Les joueurs de haut niveau participent en moyenne à 3600 minutes de compétition (soit 15% du temps de pratique du football) et à 19800 minutes d’entraînements par saison (soit 85% du temps de pratique).

Les modifications musculo-squelettiques sont principalement dues à la charge de travail effectuée en période d’entraînement.

L’entraînement peut être divisé entre préparation athlétique et préparation technico-tactique. Si les programmes athlétiques sollicitent de façon similaire les deux membres inférieurs, il n’en est pas de même pour les exercices technico-tactiques. Lors de ces séances spécifiques, les défenseurs répètent les gestes de tacles, les sauts et duels alors que les attaquants multiplient les dribbles, les changements de direction et les frappes de balle. Tout au long de la formation du footballeur, la répétition de ce type de séance impose une charge physique divergente entre les membres dominant et non dominant.

La répétition d’un geste stéréotypé La répétition d’un geste stéréotypé et la spécificité de l’entraînement et la spécificité de l’entraînement occasionnent des adaptations occasionnent des adaptations affectant préférentiellement les affectant préférentiellement les muscles propulseurs (Croisier, 2000).muscles propulseurs (Croisier, 2000).