Effet de la vitesse sur les capacités de production de force des membres inférieurs lors d’efforts intenses uniques et répétées

Effect of velocity on force production capabilities during single and repeated high-intensity exercises

• Auteur / Autrice : Jean Romain Riviere
• Direction : Laurent Messonnier, Pierre Samozino, Nicolas Peyrot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de la Motricité
• Date : Soutenance le 29/01/2020
• Etablissement(s) : Chambéry
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et ingénierie des systèmes, de l'environnement et des organisations (Chambéry ; 2007-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire de biologie de la motricité (Saint-Etienne ; Lyon ; Chambéry ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Benoît Morin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Caroline Nicol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Dalleau, Sylvain Dorel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Effort physique

Membre inférieur

Mots clés libres

Relation Force-Vitesse

Relation puissance-temps

Endurance de force

Squat jumps répétés

Profil force-vitesse-endurance

Réserve mécanique

Force-Velocity relationship

Power-time relationship

Strength-endurance

Repeat squat jumps

Force-velocity-endurance profile

Mechanical reserve

Résumé

Le but de ce travail était d’étudier l’influence de la vitesse sur les capacités de production de force des membres inférieurs lors d’efforts intenses uniques et répétés (i.e. l’endurance de force).La première partie (Partie 1) était focalisée sur le type de modélisation pour définir la relation force-vitesse lors d’extensions maximales et acycliques des membres inférieurs. Cette première partie a apporté des éléments originaux qui supportent la linéarité de la relation force-vitesse, notamment du côté vitesse de la relation. En considérant toutes les conditions de force et de vitesse, la linéarité a été confirmée expérimentalement sur 80% du spectre total de la relation force-vitesse (i.e. de 6 à 86% de la vitesse maximale théorique), même en comparaison avec un modèle curvilinéaire.La deuxième partie (Partie 2a) avait pour but i) d’étudier l’effet de la condition de force-vitesse sur l’endurance de force (i.e. le nombre maximal de répétitions), en contrôlant l’effet de la fréquence de répétitions, et ii) de revisiter l’effet de l’intensité de l’exercice, communément exprimée relativement à la seule valeur de la puissance maximale obtenue à vitesse optimale (Pmax). Les résultats montraient que l’endurance de force était davantage affectée par l’intensité de l’exercice lorsqu’elle était quantifiée par le niveau de puissance exprimée relativement à la puissance maximale spécifique à la vitesse (Pmaxv) que lorsqu’elle était exprimée relativement à Pmax. Les résultats montraient aussi que les différences endurance de force était expliquée à 88% par Pmaxv et à 10% par la condition de force-vitesse dans laquelle cette puissance relative est développée. L’endurance de force était plus importante lorsque Pmaxv était diminuée et dans les conditions de force faible-vitesse élevée. Au-delà du nombre maximal de répétitions, les conditions de force faible-vitesse élevée permettaient de fournir un travail mécanique total plus important à un niveau de Pmaxv donné.La troisième partie (Partie 2b) visait à étudier la variabilité interindividuelle de l’effet de la condition de force-vitesse sur l’endurance de force. Suite à cette étude, il a été mis en avant que l’effet de la condition de force-vitesse sur l’endurance de force n’était pas le même chez tous les individus et notamment qu’il existe des profils d’athlètes différents : certains étant plus endurants dans des conditions de force faible-vitesse élevée ou, à l’inverse, dans des conditions de force élevée-vitesse faible. Ce profil force-vitesse-endurance individuel donne une indication sur l’orientation des capacités d’endurance vers des conditions de force faible-vitesse élevée, ou inversement. D’un point de vue pratique, ces résultats montraient qu’un individu présentant la meilleure performance d’endurance de force dans une condition de force-vitesse à un niveau de Pmaxv donné, n’était pas systématiquement le meilleur dans toutes les conditions de force-vitesse. Au-delà de dépendre de l’intensité de l’exercice, l’endurance de force dépend également de ce profil force-vitesse-endurance.Pour conclure, ce travail de thèse a confirmé que l’effet de la vitesse sur les capacités de production de force des membres inférieurs lors d’efforts uniques et maximaux était linéaire sur l’ensemble des conditions fonctionnelles de vitesse, notamment à des vitesses très élevées. Ces travaux ont également montré que lors d’efforts intenses et répétés, la condition de force-vitesse dans laquelle la puissance est développée influence l’endurance de force, indépendamment de la puissance et de la fréquence de mouvement. De plus, l’influence de cette condition de force-vitesse sur l’endurance de force n’est pas similaire chez tous les individus : chaque individu présente un profil force-vitesse-endurance qui lui est propre. Une détermination des conditions de force-vitesse-puissance semble intéressante pour évaluer et entrainer les capacités de production de force avec une approche individualiséeàchacun

This work aimed to study the influence of velocity on lower limbs force production capabilities during single and repeated high-intensity exercises (i.e. strength-endurance).The first part of this work (Partie 1) focused on the type of modeling to draw the force-velocity relationship during acyclic ballistic lower limb extensions. This first part has brought original results that support the linearity of the force-velocity relationship, especially on the velocity end of the relationship. Considering all the force and velocity conditions explored, the linearity was confirmed experimentally over 80 % of the total spectrum of the force-velocity relationship (i.e. from 6 to 86 % of the theoretical maximal velocity), even in comparison to a curvilinear modeling.The second part (Partie 2a) aimed to i) investigate the effect of the force-velocity condition on strength-endurance (i.e. the maximum number of repetitions), controlling the effect of movement frequency and ii) to revisit the effect of exercise intensity, commonly expressed relatively to the maximum power obtained at optimal velocity (Pmax). The results obtained showed that strength-endurance was more affected by exercise intensity when power output was expressed relative to the maximum power specific to the velocity condition (Pmaxv) than when it was expressed relatively to Pmax. The results also showed that strength- endurance between different force-velocity-power conditions was explained at 88 % by Pmaxv and at 10 % by the force-velocity condition, in which this relative power is developed. Strength-endurance was greater when Pmaxv was lower and in high force-low velocity conditions. In addition to the maximum number of repetitions, the high force-low velocity conditions allowed a greater total mechanical work for a given Pmaxv.The third part (Partie 2b) aimed at studying the inter-individual variability of the effect of the force-velocity condition on strength-endurance. Following this study, it was pointed out that the effect of the force-velocity condition on strength-endurance was not the same for all individuals and in particular that exist different athlete profiles: some individuals are better in high force-low velocity conditions or in low force-high velocity conditions. This individual force-velocity-endurance profile gives an indication of the orientation of endurance capabilities toward high force-low velocity conditions, or vice versa. From a practical point of view, these results showed that an individual with the best endurance performance in a force-velocity condition and for a given Pmaxv was not always the best in all force-velocity conditions. In addition to depend on the intensity of exercise, strength-endurance also depends on this force-velocity-endurance profile.To conclude, this thesis work has confirmed that the effect of velocity on the lower limbs force production capabilities during single ballistic movements was linear over all the functional conditions of velocity, in particular at very high velocities. This work has also shown that in the context of repeated high intensity exercises, the force-velocity condition in which the power is developed influences strength-endurance independently of power output and the movement frequency. In addition, the influence of force-velocity condition on strength-endurance is not similar for all individuals: each individual is characterized by its own force-velocity-endurance profile. An accurate determination of the force-velocity-power conditions seems interesting for the evaluation and training of force production capabilities with an individualized approach.