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​ISCHIO-JAMBIERS, ISOMÉTRIE ET SPRINT ?

Les preuves indiquent que les ischio-jambiers ne se comportent pas de manière isométrique pendant la phase de swing du cycle de sprint : une revue narrative



Il a été récemment émis l'hypothèse que les ischio-jambiers se comportent de manière isométrique pendant la phase de swing du sprint. Partant de ce principe, beaucoup se sont précipités à justifier la place d’exercices isométriques pour les ischio-jambiers. Kinesport a publié plusieurs fois sur la non utilité des exercices isométriques des ischio-jambiers après une lésion musculaire pour différentes raisons comme, de manière non exhaustive,  la non-conformité des preuves sur l’isométrie pendant le sprint, le non respect des déformations tissulaires, les non spécificités des activations par rapport aux localisations… 

​ISCHIO-JAMBIERS, ISOMÉTRIE ET SPRINT ?
La version isométrique des ischio-jambiers décrite par Van Hooren & Bosch suggère que suite à un allongement passif des muscles ischio-jambiers dans les phases initiale et intermédiaire du sprint, les ischio-jambiers se comportent isométriquement dans la phase de fin de swing immédiatement avant contact au sol. Ces suggestions sont apparues malgré l'absence de preuves à l'appui, ainsi que la majorité des recherches publiées suggérant que les ischio-jambiers se comportent de manière excentrique dans la phase de swing. Kinesport a d’ailleurs à plusieurs reprises exprimé son désaccord sur ces publications du fait de manque de preuves. La théorie isométrique est principalement supposée par un groupe de recherche, avec trois articles récents proposant le relâchement musculaire et l'étirement des tendons comme principaux contributeurs à l'apparition du comportement musculaire décrit.
 
Rappelons que les phases de late-swing et early-stance sont largement considérées comme les principales étapes du sprint au cours desquelles des blessures aux ischio-jambiers se produisent. Les théories sur le sujet notamment du mode de contraction excentrique influencent grandement la compréhension des mécanismes des blessures aux ischio-jambiers. Ces cadres conceptuels ont une incidence sur l'entraînement des ischio-jambiers et les protocoles d'atténuation des blessures. La croyance que les ischio-jambiers se comportent isométriquement pendant le sprint a abouti de manière fondée à une variété d'exercices des ischio-jambiers proposés comme étant les plus efficaces pour la prévention des blessures. Plus particulièrement, en réponse à ces suggestions, les exercices isométriques ont gagné un attrait supplémentaire pour l'atténuation potentielle du risque de blessure aux ischio-jambiers d’une part, et d’autre part un argument pour les vendeurs d’équipement à exercice isométrique. 
 
Une équipe australo-anglaise vient de publier le 12 mai 2020, une revue narrative  « The evidence indicates that the hamstrings do not behave isometrically during the swing phase of the sprint cycle: a narrative review »  encore au stade de pre-proof, afin de mettre en évidence les défauts théoriques dans les récentes suggestions selon lesquelles les ischio-jambiers s'allongent passivement avant de se comporter isométriquement pendant la phase de swing tardif du cycle de sprint. En effet, les preuves selon Van Hooren & Bosch  suggèrent une absence de relâchement musculaire des ischio-jambiers (et donc un allongement passif) tout au long du cycle de sprint. En tenant compte de la fonction musculaire mécanique, du comportement des sarcomères, du coût énergétique, de la vitesse de contraction ainsi que de la cinématique et de la cinétique des ischio-jambiers pendant le sprint, les preuves indiquent une action musculaire excentrique pendant la phase de swing du sprint. Leur étude examine chacun de ces aspects pour s'appuyer sur la compréhension conceptuelle de la fonction ischio-jambiers pendant le sprint. 
 
Cette publication de Kalkhoven et al. démonte dans les règles celle de Van Hooren & Bosch et par la même occasion tout ce qui en découle, à commencer par le travail isométrique des ischio-jambiers. L’argumentation repose en quatre temps. 
 
Les auteurs expliquent dans un premier temps comment la notion de Slack a été faussement interprétée et qu’en aucune manière il ne pouvait y avoir de relâchement musculaire et d’isométrie des ischio-jambiers, arguments utilisés par Van Hooren & Bosch. Les auteurs expliquent que ces critiques ne sont pas fondées car les données d'électromyographie (EMG) mesurant directement l'activité électrique des ischio-jambiers pendant le sprint contredisent ces suggestions. En effet, ces études ont révélé que les ischio-jambiers restent actifs pendant toute la durée du cycle de sprint. Plus précisément, Jönhagen et al. ont démontré que les niveaux d'activation minimum pendant le sprint étaient respectivement de 24% et 27% d'EMG maximal pour les ischio-jambiers latéraux et médiaux.  Ils expliquent en argumentant que même avec de faibles niveaux d'activation musculaire (inférieurs à 5% du maximum) il y a une augmentation des tensions le long de l’unité myo-tendineuse (MTU) et que les ischio-jambiers sont dans un état constant de tension pendant le cycle de sprint. En tant que tel, le relâchement musculaire des ischio-jambiers est inexistant pendant le sprint, car les niveaux d'activation musculaire devraient se dissiper complètement pour atténuer ces forces et permettre la réintroduction du relâchement dans le MTU. De plus, l'activité électrique des ischio-jambiers augmente rapidement au milieu du swing, l'activation la plus importante se produisant au cours des phases de late swing et de early stance. Compte tenu de ce modèle d'activation, il est inconcevable qu'un «slack» des ischio-jambiers puisse être présent pendant la phase de mid-swing du cycle de sprint. Ces résultats indiquent que le relâchement musculaire est négligeable dans les ischio-jambiers pendant tout le cycle de sprint et que l'allongement des ischio-jambiers est effectué dans des conditions actives.
 
Dans un second temps, les auteurs évoquent le schéma de Hill obsolète utilisé par Van Hooren & Bosch. Ils expliquent qu’argumenter sur le comportement du MTU à l'aide d'un modèle de Hill simplifié, selon lequel la composante élastique série n'est considérée que comme le tendon et l'aponévrose, et d’ignorer les contributions des filaments passifs intramusculaires, est inadéquat. Ces connaissances font désormais partie de la compréhension contemporaine du fonctionnement musculaire et doivent être intégrées dans tous les cadres théoriques concernant le fonctionnement du MTU.
 
Dans une troisième partie, les auteurs se concentrent sur la cinématique du sprint et particulièrement la phase de swing, importante pour les performances de sprint. Les courbes vitesse-temps des articulations de la hanche et du genou, présentées par Sides et coll. pour un échantillon de 20 sprinters de niveau international et national, fournissent des données pour étayer l'idée que les ischio-jambiers ne se comportent pas isométriquement pendant le sprint. 

Compte tenu de la nature bi-articulaire des ischio-jambiers, le plus pertinent pour cet article est que ni la vitesse angulaire de l'articulation de la hanche ou du genou ne traverse la marque zéro sur l'axe des x du graphique vitesse-temps en même temps. Cela démontre qu'il y a un mouvement se produisant au niveau de l'articulation de la hanche ou du genou lors du sprint. Bien qu'il ait été suggéré que les changements de longueur de MTU ne puissent pas nécessairement être attribués à un allongement musculaire et peuvent être attribués à l'étirement et au mouvement des tendons, les filaments passifs intramusculaires sont présentés comme faisant partie de la SEC (composante élastique série), et l'étirement de ces filaments pendant l'allongement de la MTU est courant, apportant une gamme d'avantages pour le fonctionnement musculaire. En tant que tel, leur exclusion est peu probable. Pour accentuer cette improbabilité, si la musculature des ischio-jambiers devait se comporter de manière isométrique, le muscle ischio-jambier devrait également résister activement à l'allongement à un coût énergétique élevé, ce qui aurait un impact négatif sur la consommation d'énergie et l'efficacité des mouvements. L'improbabilité du fonctionnement isométrique des ischio-jambiers est encore amplifiée lorsque l'on considère que la vitesse d'extension de la hanche commence à augmenter rapidement au milieu et à la fin du swing, tandis que l'articulation du genou s'étend principalement, comme le montre la figure ci-dessus. Pour générer un mouvement de haute intensité aux articulations de la hanche et du genou simultanément tandis que le tendon se comporte de manière passive ou isométrique semble invraisemblable. 
 
 
Les auteurs expliquent aussi que la transition entre le swing et le stance est d'une importance cruciale pour les ischio-jambiers car ils contrecarrent à la fois les moments externes de flexion de la hanche et d'extension du genou, ainsi que la résistance à des forces pouvant atteindre 8 fois le poids corporel, ce qui est au-delà des capacités maximales de production de force isométrique des ischio-jambiers. D'un point de vue cinétique, une contraction isométrique est peu probable si l'on considère que les forces ischio-jambiers au cours des phases de late-swing et early-stance auraient été aussi élevées que 8 fois le poids corporel. Il n'est pas possible que ces forces soient produites dans des conditions isométriques et sans contributions excentriques, surtout si l'on considère les forces isométriques maximales communément produites par les ischio-jambiers. En effet, dans les sprinters masculins d'élite, il a été démontré que le couple musculaire maximal au niveau de l'articulation du genou est ~ 1,4 fois le couple de flexion isométrique maximal du genou que ces athlètes pourraient produire activement. La plausibilité de produire les forces requises nécessaires pour se comporter isométriquement dans la phase de swing est encore moins probable si l'on considère que le genou est largement étendu pendant le swing tardif, plaçant les ischio-jambiers dans une position moins qu'optimale sur la courbe force-longueur. En tant que tel, ces preuves corroborent les propositions précédentes selon lesquelles les ischio-jambiers se comportent de manière excentrique, absorbant à la fois les tensions actives et passives (par l'étirement musculaire actif) pour faire face aux grandes forces subies lors du swing tardif.
 
 
Dans une quatrième partie, les auteurs évoquent qu’en plus d'augmenter la production de force et l'efficacité énergétique, l'allongement musculaire excentrique peut augmenter les vitesses de contraction concentrique via l’adaptation du sarcomère. Il est largement admis que l'étirement et le « recoil » des filaments passifs intramusculaires contribuent substantiellement au cycle de SSC, Stretch Shorten Cycle. Après un rappel du rôle de la titine, responsable de la majorité de la tension passive générée dans la musculature lors d'un étirement musculaire actif, et qu’il est souvent décrit comme un «ressort moléculaire», ils expliquent que ce comportement de ressort se produit lorsque le filament est étendu pendant l'étirement excentrique avant de reculer élastiquement, augmentant le raccourcissement. Les auteurs expliquent que d’après les avantages cumulés du recoil des sarcomères dans les études cliniques, et de l'efficacité énergétique des contributions élastiques passives et des vitesses de contraction accrues, il est peu probable que les ischio-jambiers favorisent le comportement isométrique pendant le cycle de sprint. Si les muscles ischio-jambiers devaient se comporter passivement, puis isométriquement pendant la phase de swing du sprint, cela aurait des implications négatives considérables pour les capacités de vitesse de contraction des ischio-jambiers pendant le reste du cycle. 
 
Enfin, à l'appui de la théorie de Van Hooren & Bosch selon laquelle les ischio-jambiers se comportent isométriquement, deux études de modélisation ont été citées pour la fonction des ischio-jambiers pendant le sprint. Fait intéressant, les auteurs expliquent que ces deux études de modélisation ont en fait suggéré que les ischio-jambiers se comportaient de manière excentrique pendant la phase de mid-swing et late du sprint. Pour contrer cela, Van Hooren & Bosch se sont concentrés sur les limites de ces études, comme le stiffness tendineux qui était trop élevé et suggéré comme un facteur majeur contribuant aux résultats excentriques. Cependant aucune preuve n'a été fournie que ce stiffness était trop élevé, et il n'y avait pas de justification objectivement justifiée pour expliquer pourquoi les ischio-jambiers devraient alternativement se comporter isométriquement dans ces modèles.
Une justification alternative fournie par Van Hooren & Bosch était centrée sur des preuves d'études animales, suggérant que le biceps femoris se comportait de manière isométrique pendant la marche chez le chien et la chèvre. Bien que ces études suggèrent un comportement isométrique au niveau fasciculaire dans certaines phases du cycle de marche, l'extrapolation de la fonction animale quadrupède à l'action du biceps fémoral humain est inappropriée pour un certain nombre de raisons. La nature quadrupède du mouvement (c'est-à-dire une démarche complètement différente), les poids corporels inférieurs des mammifères utilisés dans ces études, les anatomies différentes, ainsi que les limites méthodologiques de la sonomicrométrie utilisées pour évaluer la tension sur un muscle entier dans ces études contribuent chacun à limiter considérablement l'application de ces concepts chez l'homme. Chacune de ces limites a en effet été reconnue dans la littérature. 

En conclusion, il a été suggéré qu'après un allongement passif dans la phase de mid-swing, les ischio-jambiers se comportent de manière isométrique pendant la phase de swing tardif du sprint. Les auteurs de cette théorie citent le relâchement musculaire et le stockage de l'énergie élastique au sein des tendons comme les principaux contributeurs à ce phénomène. Cependant, les principaux concepts qui sous-tendent cette théorie ne sont pas fondés, et les preuves empiriques soutiennent fortement les théories du comportement des muscles excentriques pendant cette phase.  Nul doute qu'il y aura un droit de réponse des premiers auteurs.
 
Pour se comporter isométriquement dans la phase de swing tardif du cycle de sprint, les ischio-jambiers devraient: 1) résister à l'allongement musculaire excentrique pour s'adapter à l'étirement des tendons à un coût énergétique accru pour une force donnée, 2) produire un raccourcissement actif avec un minimum de contributions du filament passif intramusculaire à un coût énergétique élevé dans la phase de swing en cours, et 3) générer un mouvement au niveau des articulations de la hanche et du genou uniquement dans les tendons des ischio-jambiers  tandis que l'articulation de la hanche connaît des vitesses angulaires élevées. De plus, si toutes ces conditions étaient remplies, cela nuirait aux vitesses de contraction réalisables et augmenterait la dépense énergétique pendant le reste du cycle de sprint. En plus de ces considérations cinématiques, les forces auxquelles les ischio-jambiers sont exposés pendant les phases de fin de swing et de début de sprint sont extrêmement élevées et dépassent la capacité du muscle à fonctionner isométriquement, en particulier aux longueurs musculaires subies pendant ces phases. Bien que cela reste théorique, les preuves indiquent de manière écrasante que les ischio-jambiers s'allongent de manière excentrique pendant la phase de swing du sprint, comme le suggère la grande majorité des chercheurs travaillant dans ce domaine. 
 
Bien que les exercices isométriques des ischio-jambiers puissent toujours avoir une valeur qui restent à discuter à des fins de conditionnement et de prévention des blessures, les suggestions que les exercices isométriques devraient être prescrits sur la base qu'ils imitent la fonction musculaire isométrique des ischio-jambiers pendant le sprint, sont déraisonnables et doivent être rejetées.

LA RÉFÉRENCE

Kalkhoven, J. T., Sides, D. L., McLean, B, D., & Watsford, M. L., (2020). The evidence indicates that the hamstrings do not behave isometrically during the swing phase of the sprint cycle: a narrative review. SportRxiv.




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