La musculation doit être adaptée aux mouvements et à la physiologie de chaque personne. L’École polytechnique fédérale de Zurich mène des recherches dans ce sens. Elle a développé un prototype d’appareil de musculation motorisé à cet effet.
La course contre la montre
Les recherches de MM. Viecelli et Niederhauser visent à déterminer s’il est possible de compenser la perte de couple interne en réduisant le couple externe en temps réel de manière à ce qu’une autre répétition soit toujours possible sur toute l’amplitude de mouvement du muscle. L’objectif est d’augmenter la durée effective de la tension à deux minutes et de maximiser ainsi l’effet de l’entraînement tout en réduisant sa durée.
Drop-set, drop dead
Biologie et génie mécanique
Pour cette étude, un docteur en biologie et un étudiant en master d’ingénierie mécanique se sont associés avec Claudio Viecelli et Luca Niederhauser et ont développé ensemble un prototype qui peut montrer la voie de l’avenir à l’entraînement musculaire. L’individualisation est adoptée dans de plus en plus de domaines de notre vie quotidienne. Nous parlons par exemple de la médecine personnalisée qui tient compte du génome et de l’épigénétique.
Ancien journaliste radio devenu fan de story telling. Coureur confirmé, adepte du gravel bike et débutant en haltères de toutes tailles. Quelle sera ma prochaine étape ?
En coulisse
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Un entraînement musculaire bien mené est étroitement lié à la médecine. Il nous permet de rester mobiles jusqu’à un âge avancé. Une mobilité plus longue signifie une meilleure qualité de vie. La musculation, c’est aussi du sang, de la sueur et des larmes. Bon, ce n’est pas aussi dramatique que ça. Mais bon, tirer profit de la musculation à long terme nécessite un travail constant sur plusieurs années. Cela est donc synonyme de la discipline de beaucoup de temps investi. Temps dont beaucoup d’entre nous ne disposent pas.
Dr Claudio Viecelli, biologiste à l’École polytechnique fédérale de Zurich. Source : Patrick Bardelli
Luca Niederhauser, étudiant en master de génie mécanique à l’EPFZ. Source : Patrick Bardelli
C’est là qu’intervient le Dr Claudio Viecelli, biologiste à l’École polytechnique fédérale et auteur invité chez Galaxus, avec ses recherches. En collaboration avec Luca Niederhauser, qui étudie l’ingénierie mécanique à l’EPF, il a développé une machine de Leg Extension motorisée qui permet un entraînement des jambes de haute intensité en quelques minutes. Le prototype se trouve au siège de l’EPF.
Prototype de l’extension de jambe : en apparence anodin, cet appareil est bourré de technologie de pointe. Celle-ci se trouve derrière le couvercle et ne peut pas (encore) être photographiée. Source : Patrick Bardelli
L’activation des muscles est déclenchée pas des signaux délivrés dans des cellules nerveuses du cerveau. Ces signaux sont transmis aux fibres musculaires par des motoneurones dans la moelle épinière. En science, le motoneurone et les fibres musculaires qu’il innerve sont appelés unité motrice. Elle constitue la plus petite unité du système neuromusculaire. Sur la base de la tension, de la fatigue et de la taille du corps cellulaire, on distingue trois types d’unités motrices : les unités motrices avec un petit corps cellulaire et un développement lent de la force sont très résistantes à la fatigue et sont appelées type S (angl. slow), les unités motrices avec un corps cellulaire de taille moyenne peuvent rapidement générer beaucoup de force, sont relativement résistantes à la fatigue et sont donc appelées type FR (angl. fast fatigue resistant) et les unités motrices qui possèdent le plus grand noyau cellulaire génèrent très rapidement beaucoup de force, mais sont également caractérisées par une variation élevée et sont rapidement épuisées. C’est pourquoi elles sont de type FF (angl. fast fatigable)
Lors de l’entraînement sur le prototype, toutes les unités motrices sont immédiatement activées, ce qui permet un entraînement efficace. Lors d’un entraînement conventionnel avec, par exemple, 50 pour cent du 1-RM (masse avec laquelle vous pouvez effectuer un exercice donné une fois sur l’ensemble de l’amplitude du mouvement, mais pas une deuxième fois), les unités motrices se mobilisent peu à peu. En conséquence, les exercices durent plus longtemps. Il y a toutefois un problème : une intensité élevée est associée à une faible durée de tension des muscles, car le couple interne doit surmonter le couple externe et l’exercice est interrompu. À 85 pour cent de 1-RM, ceci survient habituellement à quatre à six répétitions.
Physiquement, le couple est défini comme la force qui agit sur un point de rotation sous un bras de levier. Lors d’un exercice pour les biceps avec un haltère, ce dernier joue le rôle de couple externe. La musculature produit à son tour un couple musculaire interne afin de contrer le couple externe. Une fois toutes les unités motrices mobilisées, vous pouvez bouger l’haltère aussi longtemps que le couple musculaire interne reste plus grand que l’externe.
De... de quoi ? J’essaie de suivre les explications de Claudio sur le prototype. Source : Claudio Viecelli
La théorie peut sembler compliquée, mais la pratique est plutôt simple. J’ai eu le droit d’essayer le prototype à l’EPF. On commence par déterminer le 1-RM du quadriceps. Ensuite, vous vous entraînez à l’extension de la jambe à 85 pour cent de cette mesure, au moyen d’un drop-set et toujours sur toute l’amplitude de mouvement du muscle. Vous vous trouvez donc en situation d’échec musculaire dès la première répétition. En même temps, l’algorithme adapte le poids en permanence et vous faites autant de répétitions que possible. Après maximum deux minutes par jambe, vos quadriceps seront à bout. Efficacité garantie.
Lors d’un entraînement Drop-set, le muscle est chargé d’un poids jusqu’à l’épuisement. Ensuite, on réduit le poids et on effectue immédiatement une nouvelle série jusqu’à atteindre un nouvel épuisement musculaire, cette fois avec le poids plus léger (drop).
Ça fait mal ? Source : Claudio Viecelli
Oui, ça fait mal ! Source : Claudio Viecelli
Dans les salles de musculation, on travaille encore trop souvent selon des plans d’entraînement standardisés, sans tenir suffisamment compte des spécificités physiologiques individuelles des personnes qui s’entraînent. En outre, les données d’entraînement ne sont en général pas mesurées ni enregistrées. Ce n’est ni efficace ni efficient. Le Leg Extension de l’ETH est un premier pas vers l’entraînement personnalisé, basé sur des données. Il faudra toutefois attendre de nombreuses années avant que le prototype pour les quadriceps ne soit standardisé pour tous les groupes musculaires en salles de sport.
Comment les formules mathématiques... Source : Patrick Bardelli
...individualisent votre entraînement. Source : Patrick Bardelli
