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Giuseppe Rabita Laboratoire de Biomécanique et Physiologie Propriétés mécaniques actives et passives: Aspects théoriques et évaluation.

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1 Giuseppe Rabita Laboratoire de Biomécanique et Physiologie Propriétés mécaniques actives et passives: Aspects théoriques et évaluation

2 Références utilisées - Biomécanique Goubel-Lensel (Masson) - Posture et mouvements Bouisset-Maton - Entrez Pubmed

3 PLAN 1 - Élasticité – raideur : généralités Définitions Loi de Hooke Normalisation : module de Young 2 - Structures élastiques ( ou viscoélastiques ) Le tendon Le muscle Le système musculo-tendineux Le système musculo-articulaire système musculo-squelettique 3.1 – Raideur tendineuse 3 - Méthodes de mesures 3.2 – Raideur de la C.E.P. 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES) 3.4 – Raideur musculo-articulaire 3.5 – Raideur du système musculo-squelettique

4 PLAN 4 - Facteurs dinfluence 4.1 – Effet de la typologie musculaire 4.2 – Effet de lâge 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau 4.4 – Effet de lentraînement

5 1 - Élasticité – raideur : généralités fait référence à la souplesse fait référence à la souplesse Raideur : limitation plus ou moins grande de la mobilité dune articulation 1 ère définition Définitions

6 2 ème définition (mécanique) : La tension (F, en N) dun ressort est proportionnelle à sa déformation élastique ( L, en m). La constante de proportionnalité est la raideur k (en N.m -1 ) F = k. L F = k. L Elasticité n. f. 1. Propriété des corps qui tendent à reprendre leur forme première après avoir été déformés (syn. réversible) 1 - Élasticité – raideur : généralités L Définitions

7 1.2 - Loi de Hooke 1 - Élasticité – raideur : généralités A: La relation F-L est linéaire - la raideur correspond à la pente de la relation : K = F / L - son inverse est la compliance : C = L/ F Une structure répond à la loi de Hooke lorsque la variation de la force (ou de la tension) est directement proportionnelle à lallongement de la structure (comportement hookien)

8 1 - Élasticité – raideur : généralités B: Structure présentant un comportement non-linéaire (structure élastique ne répondant pas à la loi de Hooke) : Loi de Hooke - pour un même incrément de la longueur ( L 1 = L 2 ) la variation de force est de plus en plus importante ( F 2 > F 1 ) k1k1 k2k2 Dans ce cas, la raideur sobtient en calculant la dérivée (dF/dL) pour chaque valeur de F

9 1.3 - Normalisation : module de Young 1 - Élasticité – raideur : généralités La technique de normalisation la plus utilisée consiste à exprimer - la force par unité de section : CONTRAINTE ou stress (, en Mpa= ) avec u CONTRAINTE ou stress (, en Mpa= le mégapascal (MPa) : (1 MPa = 10 6 Pa= N m -2 ) avec une pression dun pascal est une contrainte uniforme qui, agissant sur une surface plane de 1 mètre carré, exerce perpendiculairement à cette surface une force totale de 1 newton.mètre carrénewton Cette unité sexprime en unités de base comme étant le N.m -2 = N/ m 2 = kg / ms 2. - la longueur en fonction de la longueur initiale : DEFORMATION ou strain ( = L-L 0 /L 0 ) Le module de Young (E) est déterminé par le rapport contrainte / déformation (E = /, en Mpa)

10 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) Niveau organique Le tendon Le muscle Le système musculo-tendineux Niveau poly-articulaire Le système musculo-articulaire Le système musculo-squelettique Niveau cellulaire Fibres collagènes Fibres musculaires

11 2.1 - Le tendon : constitution constitué principalement de fibres collagènes constitué principalement de fibres collagènes 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) organe de transmission organe de transmission jonctions jonctions musculo-tendineuse musculo-tendineuse continuité en superficie avec le périmysium en profondeur avec lendomysium ostéo-tendineuse ostéo-tendineuse continuité du collagène tendineux, du fibro-cartilage puis de los cortical (changement tissulaire qui induit un changement graduel des propriétés mécaniques)

12 2.1 - Le tendon : considérations mécaniques 2 - zone ascendante presque linéaire déformation élastique, réversible (le tendon transmet une grande tension à los en subissant une petite déformation) 3 - zone plastique à partir du point de limite élastique - grande déformation pour une petite variation de charge - rupture irréversible des liaisons moléculaires et dissociation des fibrilles 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) Soumis à une charge axiale, sa déformation nest pas linéaire. 1 - zone initiale incurvée réorientation des fibres étirées

13 2.2 - Le muscle: constitution Le comportement du muscle (en dehors de toute considération nerveuse) dépend des propriétés mécaniques liées à sa structure 2 - Structures élastiques (ou viscoélast.)

14 2.2 - Le muscle: modèle mécanique La composante contractile (CC) La composante contractile (CC) rend compte de la production de force générée par les cycles attachement-détachement entre actine et myosine 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) Modèle du muscle à trois composantes (daprès Shorten 1987)

15 2.2 - Le muscle: modèle mécanique La composante élastique série (CES) La composante élastique série (CES) - la fraction passive rend compte principalement des propriétés élastiques des structures tendineuses. - la fraction active représente la résultante des raideurs élémentaires qui existent au niveau des ponts 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) Modèle du muscle à trois composantes (daprès Shorten 1987)

16 2.2 - Le muscle: modèle mécanique La composante élastique parallèle (CEP) La composante élastique parallèle (CEP) - représente les effets des tissus conjonctifs et du sarcolemme - rend également compte : de l'interaction résiduelle entre les protéines contractiles de l'interaction résiduelle entre les protéines contractiles de la titine de la titine 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) Modèle du muscle à trois composantes (daprès Shorten 1987)

17 2.2 - Le muscle: modèle mécanique La composante élastique parallèle (CEP) La composante élastique parallèle (CEP) - représente les effets des tissus conjonctifs et du sarcolemme - rend également compte : de l'interaction résiduelle entre les protéines contractiles de l'interaction résiduelle entre les protéines contractiles de la titine de la titine 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques)

18 2.3 - Le système musculo-tendineux N.B. Si le modèle du muscle à 3 composantes rend également compte du comportement mécanique des parties tendineuses, il est parfois utile de distinguer le muscle du système musculo-tendineux Si le modèle du muscle à 3 composantes rend également compte du comportement mécanique des parties tendineuses, il est parfois utile de distinguer le muscle du système musculo-tendineux Par exemple - chez lanimal, le comportement mécanique de la fibre musculaire isolée peut être caractérisée en dehors des structures tendineuses - chez lhomme (in vivo), des méthodes permettent de caractériser spécifiquement soit - la raideur du tendon soit - la raideur du complexe musculo-tendineux ( ~ CES) 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques)

19 2.4 - Le système musculo-articulaire Niveau hiérarchique supérieur au système musculo-tendineux Niveau hiérarchique supérieur au système musculo-tendineux Caractérise également les autres éléments de larticulation (ligaments, différents liquides, peau) Caractérise également les autres éléments de larticulation (ligaments, différents liquides, peau) Les propriétés dun tel système peuvent être caractérisées Les propriétés dun tel système peuvent être caractérisées - in vivo - sur une articulation pseudo isolée 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques)

20 2.4 - Le système musculo-articulaire Utilisation dun modèle qui comporte - une composante élastique (K) - une composante visqueuse (B) - une composante inertielle (M) 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) A la différence du modèle à 3 composantes - pas de correspondance entre les élément mécaniques (M, K, B) et les différentes structures musculaires (tendons, tissus conjonctif, matériel contractile…) - il complète le modèle classique en décrivant le comportement du muscle soumis à des perturbations spécifiques (sinusoïdales) (Shorten et al., 1987)

21 2.5 - Le corps en tant que système masse-ressort Le corps en tant que système masse-ressort Système musculo-squelettique pris dans sa globalité modèle masse-ressort. Chez lhomme, ce modèle permet de rendre compte du comportement du corps ou des membres inférieurs lors - de la locomotion (marche et course) - de sauts verticaux 2 - Structures élastiques (ou viscoélastiques) (Farley et Morgenroth., 1999)

22 3 - Méthodes de mesures Le sujet doit être fixe et doit pouvoir réaliser des contractions isométriques sans mouvements de larticulation considérée Le sujet doit être fixe et doit pouvoir réaliser des contractions isométriques sans mouvements de larticulation considérée Principe: Une sonde envoie un faisceau dultrasons. Selon la nature des tissus, les ondes sont réfléchies avec plus ou moins de puissance. Une sonde envoie un faisceau dultrasons. Selon la nature des tissus, les ondes sont réfléchies avec plus ou moins de puissance. Chez lhomme (in vivo) : - imagerie par ultrasons 3.1 – Raideur tendineuse (Rosager et al., 2002)

23 3 - Méthodes de mesures Un point caractéristique (P) est repéré sur le tendon. Un point caractéristique (P) est repéré sur le tendon. Le déplacement de P correspond à lallongement (L) des structures du tendon Le déplacement de P correspond à lallongement (L) des structures du tendon L est mesuré pour différents niveaux de contraction isométrique. L est mesuré pour différents niveaux de contraction isométrique. Chez lhomme (in vivo) : - imagerie par ultrasons 3.1 – Raideur tendineuse La force exercée sur le tendon (F) peut être obtenue à partir du couple (C) développé par le sujet. La force exercée sur le tendon (F) peut être obtenue à partir du couple (C) développé par le sujet. (Kubo et al., 2002)

24 3 - Méthodes de mesures La relation force / déplacement est tracée pour chaque niveau de contraction maintenue La relation force / déplacement est tracée pour chaque niveau de contraction maintenue La raideur tendineuse est calculée à partir du rapport F/L La raideur tendineuse est calculée à partir du rapport F/L Chez lhomme (in vivo) : - imagerie par ultrasons 3.1 – Raideur tendineuse Module de Young Afin de normaliser les données de force en fonction de la section du tendon, une méthode dimagerie par résonance magnétique (IRM) est associée. Afin de normaliser les données de force en fonction de la section du tendon, une méthode dimagerie par résonance magnétique (IRM) est associée. (Rosager et al., 2002)

25 3 – Méthodes de mesures Sur muscle isolé Sur muscle isolé La relation force-longueur passive : s'obtient en plaçant le muscle inactivé à différentes longueurs et en mesurant pour chacune d'elles la force développée. La relation force-longueur passive : s'obtient en plaçant le muscle inactivé à différentes longueurs et en mesurant pour chacune d'elles la force développée. Chez lanimal (in vitro) 3.2 – Raideur de la C.E.P. La courbe obtenue montre que la contribution de la CEP est nulle aux alentours de la longueur de repos (L 0 ) La courbe obtenue montre que la contribution de la CEP est nulle aux alentours de la longueur de repos (L 0 ) Au-delà de cette longueur, la tension augmente de manière exponentielle (Jewell et Wilkie, 1958) Au-delà de cette longueur, la tension augmente de manière exponentielle (Jewell et Wilkie, 1958) (Woittiez et al., 1993)

26 3 – Méthodes de mesures Relation couple-angle passif Relation couple-angle passif S'assurer de l'absence d'activité musculaire (EMG) S'assurer de l'absence d'activité musculaire (EMG) l'interprétation en termes d'évaluation de la CEP doit être réalisée avec précaution (in situ, expression mécanique de la CEP peu importante (Goubel, 1992). l'interprétation en termes d'évaluation de la CEP doit être réalisée avec précaution (in situ, expression mécanique de la CEP peu importante (Goubel, 1992). Chez lhomme (in vivo) 3.2 – Raideur de la C.E.P. Sur muscle–pseudo isolé Sur muscle–pseudo isolé (Gadjosik et al., 1999)

27 3 – Méthodes de mesures Le muscle (ou la fibre) isolé(e) est maintenu(e) dans un état de contraction à une longueur proche de L 0 (afin déviter lintervention de la CEP). 1 - la CES est étirée lors de la contraction musculaire. 2 - on impose très rapidement : une diminution de tension (P, technique du quick-release), une diminution de tension (P, technique du quick-release), on mesure alors la variation de longueur (L) une variation de longueur (L, technique du controlled-release) on mesure la variation de tension correspondante(P). une variation de longueur (L, technique du controlled-release) on mesure la variation de tension correspondante(P). Chez lanimal (in vitro) - Quick-release - Controled release 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES)

28 3 – Méthodes de mesures La mesure des paramètres est effectuée immédiatement à la fin de la perturbation mécanique afin que seules les propriétés de la CES soient prises en compte afin que seules les propriétés de la CES soient prises en compte (avant que la composante contractile, toujours activée, nait pu ré-étirer la CES). Chez lanimal (in vitro) - Quick-release - Controled release 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES)

29 3 – Méthodes de mesures Les courbes sont de nature exponentielles Les courbes sont de nature exponentielles croissance de la raideur avec la force croissance de la raideur avec la force Chez lanimal (in vitro) - Quick-release - Controled release 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES) Les paramètres retenus sont: Les paramètres retenus sont: - la raideur à P 0 (tension lorsque le muscle est à sa longueur de repos L 0 ) - lextension négative maximale ( Lmax) nécessaire pour annuler la tension - Laire comprise sous la courbe : qui correspond à lénergie potentielle élastique que peut emmagasiner la CES

30 3 – Méthodes de mesures Les méthodes in vitro sont adaptées à l'étude in vivo Les méthodes in vitro sont adaptées à l'étude in vivo - le sujet exerce une contraction isométrique sur un bras de levier immobile - l'expérimentateur provoque la variation rapide de tension en débloquant le bras de levier 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES) Chez lhomme

31 3 – Méthodes de mesures 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES) Chez lhomme Les premières millisecondes du déplacement de l'ensemble "membre-bras de levier" dépendent principalement de la restitution d'énergie potentielle emmagasinée par la CES lors de son étirement pendant la contraction isométrique initiale

32 3 – Méthodes de mesures 3.3 – Raideur musculo-tendineuse (CES) Chez lhomme Traitement des données: Dans une fenêtre de 20ms après la libération du moteur Dans une fenêtre de 20ms après la libération du moteur - "/ - "/ - Ciso K MT = " / I En vertu de RFD M = I '' M = I '' on obtient la relation classique permettant de caractériser une raideur angulaire on obtient la relation classique permettant de caractériser une raideur angulaire K MT = M / K MT = M /

33 3 – Méthodes de mesures La méthode utilise le modèle K B I et permet de caractériser les propriétés viscoélastiques du système musculo- articulaire considéré 3.4 – Raideur musculo-articulaire Perturbations sinusoïdales

34 3 – Méthodes de mesures Principe : 3.4 – Raideur musculo-articulaire Lergomètre impose des perturbations de position de larticulation dans - des conditions actives, (ex : 20, 40, 60 ou 80% du CMV - ou passives (sujet relaché) Les perturbations sont imposées à différentes fréquences ex chez lhomme : de 4 à 16Hz

35 3 – Méthodes de mesures Traitement des données : 3.4 – Raideur musculo-articulaire C Sont calculés pour chaque fréquence: - le rapport damplitude entre la variation de couple et la variation de position - le déphasage de ces deux signaux

36 3 – Méthodes de mesures 3.4 – Raideur musculo-articulaire Les ajustements montrent que le système musculo-articulaire (ici de la cheville) peut être représenté par un modèle de second ordre doù sont extraites les constantes K, B et I qui représentent la contribution de la raideur, de la viscosité et de linertie au couple (C) en réponse à la perturbation ( ) 20 log 10 ( / C) C (t) = I·(t) + B·(t) + K· (t) Compliance (dB)

37 3 – Méthodes de mesures 3.5 – Raideur du système musculo-squelettique Lors de la course ou dune suite de sauts les actions des éléments du corps dans son ensemble (muscles, tendons, ligaments) sont intégrées par le SNC de manière à ce que le système musculo-squelettique global se comporte tel un simple système masse - ressort

38 3 – Méthodes de mesures 3.5 – Raideur du système musculo-squelettique Une plateforme de force recueille les forces de réaction au sol (reflet des forces exercées par le corps) La synchronisation des données cinétiques et cinématiques permet de quantifier la raideur spécifique de chaque articulation permet de quantifier la raideur des membres inférieurs Une analyse vidéo à haute fréquence (100 à 500 images par secondes) peut être associée. Elle permet à laide de réflecteurs disposé sur les axes articulaires (cheville, genou hanche, épaule) de connaître les positions articulaires instantanées.

39 3 – Méthodes de mesures 3.5 – Raideur du système musculo-squelettique La raideur des membres inférieurs K leg est calculée par le rapport entre - la force maximale de réaction au sol (F max ) - le déplacement maximal du CG pendant le contact au sol ( L) (L est obtenue par double intégration du signal daccélération déduit du signal de force daprès F = ma) Ceci est possible du fait que F et L sont maximaux au même moment (Farley et al., 1999)

40 3 – Méthodes de mesures 3.5 – Raideur du système musculo-squelettique La raideur articulaire K J est calculée par le rapport entre - le Moment articulaire ( M J ) - le déplacement angulaire de larticulation ( J ) Les Moments articulaires sont obtenus par lutilisation - dun chaînon rigide - de modèles anthropométriques - de lutilisation de la dynamique inverse (J = M) Farley et Morgenroth., 1999 Kuitunen et al

41 4 - Facteurs dinfluence Chez lanimal La variabilité des relations F-L passives peuvent être attribuées à la quantité du tissu conjonctif : plus le muscle est fourni en tissus conjonctif - plus la longueur à partir de laquelle la tension passive commence à se développer est petite - plus la pente de la relation est grande un muscle riche en fibres lentes contient davantage de collagène quun muscle riche en fibres rapides un muscle riche en fibres lentes contient davantage de collagène quun muscle riche en fibres rapides Exemple: chez le rat, la raideur de la CEP du muscle soléaire est 2 fois plus importante que la CEP du muscledroit antérieur (Kovanen et al., 1984) Exemple: chez le rat, la raideur de la CEP du muscle soléaire est 2 fois plus importante que la CEP du muscle droit antérieur (Kovanen et al., 1984) 4.1 – Effet de la typologie musculaire Relation F-L Passive (CEP)

42 4 - Facteurs dinfluence Chez lanimal Un telle différence pourrait également provenir de différents isoformes de titine La partie extensible de cette protéine varierait dun type de fibre à lautre La partie extensible de cette protéine varierait dun type de fibre à lautre 4.1 – Effet de la typologie musculaire Relation F-L Passive (CEP)

43 4 - Facteurs dinfluence Chez lhomme 4.1 – Effet de la typologie musculaire Relation F-L Passive (CEP) Difficulté à tester leffet de la typologie musculaire sur la relation F-L passive Les expérimentations in vivo imposent de tester des articulations croisées par des muscles de typologie différente Lexpression mécanique de la CEP est peu importante in situ chez lhomme (Goubel, 1992).

44 4 - Facteurs dinfluence Chez lanimal 4.1 – Effet de la typologie musculaire Relation tension - extension (CES) Wells (1965) : étude comparative des relations T-E du tibial antérieur et du soléaire du rat A contrainte équivalente, la CES dun muscle riche en fibres lentes (soléaire) présente une raideur plus importante quun muscle riche en fibres rapides (tibial antérieur A contrainte équivalente, la CES dun muscle riche en fibres lentes (soléaire) présente une raideur plus importante quun muscle riche en fibres rapides (tibial antérieur) cependant, il ne faut pas exclure une explication des différences observées en terme de longueur de tendon cependant, il ne faut pas exclure une explication des différences observées en terme de longueur de tendon Mais leffet de la myotypologie sur la relation T-E a pu être envisagé de manière moins contestable : - sur un même muscle, leffet dune modification de la typologie musculaire (due à une hyper ou une hypoactivité)

45 4 - Facteurs dinfluence Chez lanimal 4.1 – Effet de la typologie musculaire Relation tension - extension (CES) Canon et Goubel (1995) : étude comparative des relations T-E du soléaire du rat avant et après une période dhypoactivité (réduction de lactivité de ce muscle imposé par 3 semaines de suspension) Les tests post-expérimentation montrent une diminution significative de la raideur du complexe musculo-tendineux Origine des adaptations : - diminution de la raideur des tendons - enrichissement relatif du muscle soléaire en fibres rapides (Canon et Goubel (1995)

46 4 - Facteurs dinfluence Chez lhomme 4.1 – Effet de la typologie musculaire Actuellement, il est difficile de tester de manière directe linfluence de la typologie sur la raideur musculo-tendineuse chez lhomme les études sur lhyper ou lhypoactivité qui sont supposées induire des adaptations myotypologiques dans un sens ou dans lautre sont en contradiction avec les études menées chez lanimal les études sur lhyper ou lhypoactivité qui sont supposées induire des adaptations myotypologiques dans un sens ou dans lautre sont en contradiction avec les études menées chez lanimal Cf. Lambertz et al. (2001) Relation Raideur-couple (CES)

47 4 - Facteurs dinfluence Chez lhomme 4.1 – Effet de la typologie musculaire Relation Raideur-couple (CES) Lambertz et al. (2001) ont évalué des astronautes après une réduction dactivité musculaire des fléchisseurs plantaires provoquée par un séjour sur la station orbitale MIR Après le séjour en apesanteur, la raideur musculo-tendineuse des fléchisseurs plantaires (test Quick-release) est augmentée. Lambertz et al. (2001) Les auteurs attribuent ces modifications à une possible diminution de la longueur des fléchisseurs plantaires

48 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Augmentation de la raideur de la CEP avec lâge (Kovanen et al., 1989) Chez lanimal Raideur CEP Chez lhomme Augmentation de la raideur de la relation force longueur passive avec lâge (Gajdosik et al., 1999)

49 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Augmentation de la raideur tendineuse avec lâge chez le rat (Nielsen et al., 1998) Chez lanimal Raideur tendineuse Chez lhomme Diminution de la raideur tendineuse avec lâge (Narici et al. 2003). Ils attribuent cette diminution à une réduction des fibres de collagène, qui constituent de manière principale la structure tendineuse. Les résultats sont différents entre ce qui est décrit chez lanimal et chez lhomme

50 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Raideur CES Peu de données dans la littérature Peu de données dans la littérature Les hypothèses dune augmentation de la raideur de la CES avec lâge sappuient sur les modifications de la demande fonctionnelle qui entraîne notamment une augmentation de la proportion de fibres lentes Les hypothèses dune augmentation de la raideur de la CES avec lâge sappuient sur les modifications de la demande fonctionnelle qui entraîne notamment une augmentation de la proportion de fibres lentes Chez lanimal

51 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Raideur musculo-tendineuse (CES) Ochala et al. (2004) ont utilisé la technique du quick release pour quantifier leffet de lâge sur la raideur musculo- tendineuse Ochala et al. (2004) ont utilisé la technique du quick release pour quantifier leffet de lâge sur la raideur musculo- tendineuse Chez lhomme Ochala et al. (2004) Leurs résultats montrent une augmentation de lindex de raideur MT de 55% chez les personnes agées Leurs résultats montrent une augmentation de lindex de raideur MT de 55% chez les personnes agées Pour la partie active de la CES, ils attribuent cette augmentation à laugmentation de la proportion de fibres lentes Pour la partie active de la CES, ils attribuent cette augmentation à laugmentation de la proportion de fibres lentes

52 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Raideur musculo-tendineuse (CES) Chez lhomme Ochala et al. (2004) Cette augmentation de raideur est contradictoire avec la diminution observée sur la partie passive de la CES Cette augmentation de raideur est contradictoire avec la diminution observée sur la partie passive de la CES Les auteurs concluent que laugmentation de la raideur MT avec lage est principalement due aux modifications des fibres musculaires

53 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Raideur musculo-articulaire (CES) Chez lhomme Ochala et al. (2004) 20 log 10 ( / C) La même équipe (Ochala et al. 2004) a utilisé la technique des perturbations sinusoïdales pour quantifier leffet de lâge sur la raideur musculo-articulaire La même équipe (Ochala et al. 2004) a utilisé la technique des perturbations sinusoïdales pour quantifier leffet de lâge sur la raideur musculo-articulaire

54 4 - Facteurs dinfluence 4.2 – Effet de lâge Raideur musculo-articulaire (CES) Chez lhomme Ochala et al. (2004) Ils ne trouvent pas de différences entre le groupe jeune et le groupe plus âgés Ils ne trouvent pas de différences entre le groupe jeune et le groupe plus âgés Ils concluent que labsence de modification de la raideur MA pourrait être induit par un mécanisme de régulation de la structure articulaire, qui compenserait laugmentation de la raideur MT afin de maintenir une raideur globale stable Ils concluent que labsence de modification de la raideur MA pourrait être induit par un mécanisme de régulation de la structure articulaire, qui compenserait laugmentation de la raideur MT afin de maintenir une raideur globale stable 20 log 10 ( / C)

55 4 - Facteurs dinfluence 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau Raideur tendineuse (Kubo et al., 2000) Plusieurs études ont comparés la raideur tendineuse (imagerie par ultrasons) entre des sportifs de haut niveau issus de différentes activités et des sujets sédentaires Par exemple, Kubo et al., (2000) ont observé une raideur tendineuse du vaste externe augmentée chez des coureurs de fond de haut niveau

56 4 - Facteurs dinfluence Raideur tendineuse Rosager et al., (2000) nobservent pas de modification de la raideur du tendon dachille chez des coureurs de fond de très haut niveau, après normalisation par lunité de section Lorsque lon considère la relation F-L (ou F est la force isométrique et L la déformation du tendon) les deux groupes ne présentent pas de différence de pente entre 90 et 100% de Fmax. (Rosager et al., 2000) 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau

57 4 - Facteurs dinfluence 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau Raideur tendineuse Les auteurs aboutissent aux mêmes conclusions quand la relation contrainte déformation est analysée ( - contrainte ou stress (, en MPa) : force par unité de section - déformation ou strain ( = L-L0/L0, en %) : longueur en fraction de la longueur initiale) - déformation ou strain ( = L-L0/L0, en %) : longueur en fraction de la longueur initiale) (Rosager et al., 2000)

58 4 - Facteurs dinfluence 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau Raideur tendineuse Les auteurs expliquent les différences avec létude de Kubo et al par le fait que ce ne soit pas le même groupe musculaire testé Par ailleurs, la grande variabilité inter- individuelle dans un groupe (dont les caractéristiques sont identiques) semble montrer quil existe un facteur génétique qui influence les propriétés du tendon dAchille (Rosager et al., 2000)

59 4 - Facteurs dinfluence 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau Raideur tendineuse (Kubo et al., 2000) Kubo et al., (2000)nobservent pas de différences entre des sprinters de haut niveau et le groupe témoin. Kubo et al., (2000) nobservent pas de différences entre des sprinters de haut niveau et le groupe témoin.

60 4 - Facteurs dinfluence 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau Raideur musculo-tendineuse (CES) A laide de la méthode du quick release, on a pu montrer que des sauteurs et triple sauteurs internationaux avaient une raideur musculo-tendineuse supérieure à celle de sujets sédentaires Loptimisation du processus stockage restitution de lénergie élastique lors du cycle étirement-raccourcissement pourrait provenir dune meilleure transmission de la force aux structures squelettiques. (Rabita et al., 2003)

61 4 - Facteurs dinfluence 4.3 – Effet de la pratique sportive de haut niveau Raideur musculo-squelettique globale Cette raideur plus élevée se retrouve également lorsque lon analyse les sauteurs pendant des sauts verticaux Il semble donc cohérent que lon observe à la fois une augmentation de K MT et de K MI (Rabita et al., 2003) (Farley et al., 1999)

62 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de la CEP Peu étudiée Peu étudiée A part Kovanen et al. (1984) ont pu montré quun entraînement en endurance pratiqué chez le rat augmente la raideur des muscles testés (Kovanen et al., 1984) Chez lanimal

63 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de la CEP Cependant cette évolution est nettement plus élevée pour le soléaire que pour le droit antérieur Cette évolution, qui se retrouve tout au long de la vie de lanimal (effet de lâge) est vraisemblablement liée à une accélération du métabolisme du collagène musculaire (Kovanen et al., 1984) Chez lanimal Peu détudes ont été réalisées sur le sujet Chez lhomme

64 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de la CES Létude de linfluence de lentraînement sur la relation T-E à permis de montrer limportante adaptation de la CES Goubel et Marini (1987) ont montré quun entraînement en endurance chez le rat aboutit à une diminution de lextension maximale de la CES ce qui traduit une augmentation de la raideur de cette structure ce qui traduit une augmentation de la raideur de cette structure Chez lanimal

65 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de la CES Sur la même préparation (soléaire de rat), Pousson et al.(1991) ont montré que lapplication dun programme dentraînement à base de sauts pliométriques menait à une diminution de la raideur de la CES (Pousson et al.1991) Chez lanimal

66 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de la CES Par ailleurs, Almeida-Silveira et al.(1994) ont montré que lapplication dun programme de renforcement musculaire à base de contrations isométriques menait également à une diminution de la raideur de la CES Chez lanimal Il ressort clairement de ces études que ladaptation de la CES dépend du type dentraînement auquel cette structure est soumise

67 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de musculo-tendineuse (CES) Pousson et al. (1990) ont montré quun entraînement de type pliométrique conduit à augmenter la raideur musculo-tendineuse (résultat inverse de ce qui est trouvé chez lanimal) Ces contradictions peuvent sexprimer en terme de différences entre les adaptations des fractions active et passive de la CES Les auteurs attribuent ces modifications à la fraction passive de la composante élastique série, qui réside principalement dans les structures tendineuses Chez lhomme

68 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de musculo-tendineuse (CES) Lentraînement excentrique conduit à une augmentation de la raideur (Pousson et al.1990) A linverse Lentraînement concentrique induit une augmentation de compliance Poulain et Pertuzon (1988) (Pousson et al.1990) Chez lhomme

69 4 - Facteurs dinfluence 4.4 – Effet de lentraînement Raideur de musculo-articulaire Lentraînement pliométrique conduit à une diminution de lindex de raideur musculo-articulaire évalué à laide de la méthode des perturbations sinusoïdales (Cornu et al.1997) (Cornu et al.1997) Chez lhomme


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