Effet du nombre de rep

La force et la masse musculaire

Un article pour tous les pratiquants de musculation : il recense toutes les bases physiologiques du développement de la force et de la masse musculaire, et les méthodes d'entraînement.

La force d'un individu désigne la capacité à vaincre une résistance par la contraction musculaire. Elle est fonction de facteurs physiologiques propres aux propriétés du muscle lui-même et de facteur nerveux relatifs à l'innervation du muscle (voir notre article sur les muscles).

La force de la contraction musculaire ne dépend donc pas uniquement du nombre et de la qualité des fibres musculaires, elle dépend aussi de la capacité du système nerveux à activer efficacement ces fibres.

Selon le type d'entraînement que l'on effectue, on pourra axer le travail sur l'amélioration des facteurs neuromusculaires (augmenter la force) ou des facteurs physiologiques (augmenter la masse musculaire). En revanche, chez le débutant, quel que soit le type d'entraînement, l'organisme va d'abord améliorer sa capacité à innerver la masse musculaire initiale, avant de chercher à augmenter le volume des muscles.

1. Les facteurs neuromusculaires

1.1 Description

Le système nerveux est le 1er à s'adapter à l'entraînement qu'on lui impose. Au début d'un programme d'entraînement, les débutants progressent très vite mais sans prendre de masse musculaire, simplement grâce à une meilleure innervation des muscles. Ces adaptations du système nerveux s'effectuent sur trois axes : le recrutement des unités motrices (UM), la coordination intermusculaire et la coordination intramusculaire.

• Le recrutement des UM

Nous avons vu que plus un effort est intense, plus le nombre d'UM recrutées est important (voir les muscles). Mais même lors d'un effort maximal, l'homme ne peut jamais recruter 100% des UM d'un même muscle : le système nerveux garde des réserves afin de protéger l'intégrité physique du sportif. On appelle cette réserve le déficit de force.

Chez le sujet non entraîné, cette réserve est très importante : environ 40% de ses fibres ne se contractent pas même durant un effort maximal. L'entraînement, notamment en force, permet d'augmenter le nombre d'UM recrutées, donc le nombre de fibres contractées, et de diminuer cette réserve à 10%. Chez les sportifs de haut niveau, il est toujours possible de diminuer ce déficit de force mais on ne pourra jamais l'annuler totalement.

=> On peut donc, grâce à un entraînement adapté, gagner de la force sans aucune modification structurelle du muscle (aucun gain en volume par exemple), simplement en apprenant au muscle à utiliser davantage de fibres pour le mouvement. C'est un mécanisme particulièrement intéressant dans les sports à catégories de poids par exemple.

Les UM sont recrutées en fonction de leur taille, des plus petites (composées de fibres lentes et peu fatigables) aux plus grosses (composées de fibres rapides). Ce sont donc les petites unités motrices qui sont recrutées en premier lieu lors d'un exercice. Les UM de type 2 sont plus difficiles à activer car elles ont un seuil de stimulation plus élevée. Ce sont donc celles là que le débutant va avoir du mal à recruter.

Or, nous le verrons par la suite, ce sont aussi celles qui ont le plus de potentiel pour se développer et grossir. C'est pourquoi il faut attendre plusieurs semaines avant de pouvoir constater une prise de masse musculaire chez les débutants.

L'augmentation du nombre d'UM activées est la 1ère adaptation qui se met en place au début d'un processus d'entraînement. Il faut noter que cette aptitude à utiliser un grand nombre de fibres est fortement liée à la motivation du sujet. Ainsi, il s'est avéré qu'en situation de danger, l'homme était capable de mobiliser beaucoup plus de fibres musculaires, et par la même de développer beaucoup plus de force.

• La coordination intramusculaire

Pour développer le plus de force possible, il faut que toutes les fibres musculaires d'un même muscle se contractent en même temps, afin qu'elles puissent additionner leurs effets. Les influx nerveux doivent donc arriver simultanément dans toutes les fibres musculaires.

Chez le débutant, les unités motrices ne sont pas recrutées simultanément et ne sont donc pas toutes actives en même temps. L'entraînement permet de synchroniser les unités motrices de manière à ce que même les fibres qui ont un rythme de contraction différent (fibres rapides et fibres lentes) atteignent au même moment leur action maximale. Ce mécanisme est très important pour les actions explosives, où toutes les fibres doivent se contracter de manière synchrone.

Cette capacité du système nerveux à contracter simultanément un maximum de fibres est toujours perfectible. C'est même le dernier facteur de progression chez un haltérophile de haut niveau. Cette synchronisation maximale ne peut être obtenu que par un entraînement spécifique en force explosive, car il n'est pas naturel que des UM de différents types puissent décharger au même instant.

• La coordination intermusculaire

Pour avoir une force maximale dans un mouvement, tous les muscles agonistes (ceux qui participent au mouvement) doivent travailler en synergie. De même, les muscles antagonistes doivent être relâchés au maximum pour potentialiser le travail des muscles agonistes. C'est ce mécanisme qu'on appelle coordination intermusculaire.

Lors de l'apprentissage d'un mouvement, le débutant ne peut pas contracter efficacement les muscles qui participent au mouvement et contracte également les muscles antagonistes.

En effet, la coordination intermusculaire est limitée par les Organes tendineux de Golgi (OTG) qui sont des récepteurs situés dans les tendons et qui enregistrent les variations de tensions dans le muscle.

Dès qu'un excès de tension est enregistré, les OTG envoie une information à la moelle épinière qui va en retour inhiber la contraction du muscle, et stimuler la contraction du muscle antagoniste. Ces actions permettent de protéger l'intégrité du muscle qui pourrait être mis en danger par le développement incontrôlé d'une tension.

=> Les OTG limitent donc la force de contraction maximale d'un muscle en diminuant sa tension et en lui opposant la contraction frénatrice réflexe du muscle antagoniste qui vient encore renforcer la chute de tension de l'agoniste. Ce mécanisme est appelé réflexe myotatique inverse.

L'entraînement permet d'élever le seuil d'activation des OTG, donc de diminuer leur rôle inhibiteur, afin de pouvoir développer plus de force.

La coordination intermusculaire renvoie à ce qu'on appelle couramment la " technique ". C'est la répétition du geste qui permet d'améliorer l'exécution du mouvement grâce à une meilleure synchronisation entre les différents muscles. On joue donc ici sur l'amélioration de la collaboration technique des muscles entres eux, et non sur l'amélioration de la force de chacun des muscles pris séparément.

=> L'amélioration de ces 3 facteurs neuromusculaires permet d'améliorer considérablement sa force sans modifier la structure des muscles. Néanmoins, ce gain reste spécifique aux mouvements réalisés à l'entraînement, et n'est que peu transférable à d'autres mouvements ou d'autres activités.

1.2 Entraînement des facteurs neuromusculaires

Les entraînements qui visent à améliorer les facteurs nerveux sont appelés entraînement de type " force ". Ils sont excellent pour améliorer sa force max dans un mouvement sans prendre de masse musculaire. Ils visent à améliorer l'ensemble des facteurs neuromusculaires sans chercher à améliorer le niveau de force de chaque unité motrice.

Les séances d'entraînement " force " requièrent l'utilisation de charges très élevées, proche du maximum (90 à 100% de la force max) de façon à ce qu'on ne puisse réaliser qu'1 à 3 répétitions par série.

Les mouvements doivent être réalisés de manière explosive. La récupération entre les séries doit être assez longue, environ 3 à 5 minutes, afin de pouvoir restaurer la quasi-totalité du potentiel énergétique, et de rétablir à leur niveau maximal les capacités du système nerveux.

Les séries étant très courtes, ce sont les réserves d'ATP et de CP qui vont être mis à contribution d'un point de vue énergétique. Ce type d'entraînement permet ainsi d'augmenter considérablement la concentration en CP.

En revanche, la glycolyse anaérobie participe peu à la fourniture d'énergie, si bien que les concentrations de lactate mesurées après un entraînement de force restent faibles (4 à 5 mmol/L en moyenne, alors qu'elles peuvent atteindre jusqu'à 20 mmol/L lors d'entraînements en séries plus longues).

Ce type d'entraînement a donc peu d'effet sur l'augmentation des réserves de glycogène. Les protéines musculaires ne sont pas dégradées par ce type de séance d'entraînement, donc il ne se crée aucun mécanisme de surcompensation qui viserait à hypertrophier le muscle.

2. Les facteurs physiologiques

2.1 Description

Une fois l'innervation des UM optimisée, l'organisme va chercher à augmenter le niveau de force de chaque fibre musculaire. Le potentiel de force d'un muscle dépend de sa section transversale, c'est-à-dire de sa taille : plus un muscle est gros, plus il est fort.

Pour gagner en force, le muscle va donc augmenter son volume : on parle d'hypertrophie.

Cette hypertrophie est une réponse d'adaptation des muscles au stress qu'on leur soumet. Durant des entraînements intensifs en résistance, les muscles ont mal et subissent des microlésions. Pour ne plus avoir à subir cette douleur en prévision des futurs entraînements, le muscle va chercher à s'adapter : il va se renforcer et donc grossir. C'est le principe de surcompensation.

Le potentiel d'hypertrophie d'un muscle est génétique, car il est fortement lié à la composition du muscle, les fibres 2 disposant du plus gros potentiel pour grossir.

Plusieurs éléments constitutifs du muscle peuvent grossir suite à l'entraînement, et donc contribuer à augmenter la taille du muscle tout entier :

• les sarcomères : éléments contractiles du muscle (filaments d'actine et de myosine) => hypertrophie des sarcomères
• le sarcoplasme : tous les éléments non contractiles du muscle (réserves de glycogène, myoglobine, capillaires sanguins, mitochondries, liquide sarcoplasmique) => hypertrophie sarcoplasmique

NB : les sarcomères étant les constituants des myofibrilles, ils sont également contenu dans le sarcoplasme, mais leur hypertrophie est spécifique donc ils ne rentrent pas dans le cadre de l'hypertrophie sarcoplasmique.

2.1.1. L'hypertrophie des sarcomères

L'entraînement stimule l'augmentation de la synthèse des protéines contractiles (filaments d'actine et de myosine), ce qui a pour effet d'augmenter la taille des myofibrilles, puis de les multiplier. Il s'en suit un épaississement des fibres musculaires, et donc du muscle tout entier.

=> L'hypertrophie des sarcomères donne au muscle un plus gros potentiel de contraction. Elle construit du tissu musculaire à proprement parler, et permet donc d'augmenter la force maximale. Pour s'adapter à ce nouveau potentiel, le tissu conjonctif va devoir lui aussi se renforcer et s'épaissir, ce qui va contribuer également à faire grossir le muscle.

2.1.2. L'hypertrophie sarcoplasmique

Elle peut avoir 2 composantes suivant le type d'entraînement réalisé :

• L'entraînement en résistance (séries moyennes) entraîne une augmentation des réserves de glycogène dans le muscle. La fibre musculaire est davantage remplie en glycogène, donc elle prend du volume. De plus, 1g de glycogène retient près de 3g d'eau, donc le volume du liquide sarcoplasmique va augmenter, contribuant là aussi à donner du volume au muscle.

=> L'augmentation des réserves de glycogène est le mécanisme principal de l'hypertrophie sarcoplasmique. Elle peut avoir lieu dans tous les types de fibres musculaires, mais les fibres 2 disposent de plus grandes réserves donc d'un plus gros potentiel.

• L'entraînement en endurance (séries longues) entraîne une moindre augmentation des réserves de glycogène, mais permet d'augmenter la concentration en myoglobine et le nombre et la taille des mitochondries, ce qui peut là aussi augmenter le volume du liquide sarcoplasmique, et donc au muscle. De même, elle permet de développer de nouveaux capillaires sanguins qui vont aussi augmenter la taille du muscle.

=> Ce mécanisme se produit surtout dans les fibres lentes qui sont oxydatives.

NB : après une séance de musculation en séries longues, les muscles sont souvent gonflés en raison de l'afflux sanguin. Ce phénomène est une prise de volume temporaire, et s'estompe quelques heures après l'entraînement.

=> L'hypertrophie sarcoplasmique ne s'accompagne pas forcément d'une hypertrophie des sarcomères. Elle ne contribue pas à augmenter la force maximale mais permet d'augmenter la résistance du muscle, c'est-à-dire la capacité d'être plus fort pendant un temps plus important.

NOTA sur les séries de 100 reps:

comment réaliser ce type d'entraînement:

http://www.all-musculation.com/programme-musculation/series-longues-20-100-repetitions/alternance-lourd-leger-avantages.html

effets et utilisation:

http://www.superphysique.org/articles/rattraper_un_point_faible_partie_2

2.1.3. Récapitulatifs des différents types d'hypertrophie

Dans le jargon culturiste, on différencie souvent les entraînements en fonction du type d'hypertrophie qu'il provoque :

Entraînement type " masse " : hypertrophie des sarcomères

Entraînement type " volume " : hypertrophie sarcoplasmique (glycogénique)

Entraînement type " vascularisation " : hypertrophie sarcoplasmique (oxydative)

L'entraînement de type "masse" permet d'augmenter le nombre des éléments contractiles du muscle proprement dit et donc de gagner en force. L'entraînement de type "volume" permet de gagner en résistance. L'entraînement de type "vascularisation" permet de gagner en endurance et de faire rapidement gonfler le muscle.

Il faut jouer avec ces trois types d'entraînement pour optimiser l'hypertrophie musculaire.

2.2 Comment faire grossir les muscles ?

Il faut 3 conditions fondamentales pour provoquer l'hypertrophie : l'entraînement, la récupération, la nutrition.

2.2.1. L'entraînement

Pour forcer le muscle à s'adapter, il faut le provoquer au-delà de ses capacités, et augmenter progressivement l'intensité à chaque entraînement. Ainsi le muscle sera constamment stressé et sera obligé de se renforcer. Si l'entraînement n'est pas assez intense, le muscle bénéficiera déjà des ressources nécessaires pour répondre au stress qu'on lui soumet, donc il ne cherchera pas à s'adapter. Il est également important de varier constamment les exercices et les formes de travail pour que les muscles ne s'habituent pas à un type d'entraînement et soient toujours perturbés.

• Charge et nombre de répétitions

Pour construire du tissu musculaire à proprement parler, c'est-à-dire multiplier le nombre des protéines contractiles d'actine et de myosine, il faut prendre des charges assez lourdes et travailler en résistance.

Le travail avec charges lourdes permet de recruter le plus grand nombre de fibres musculaires, notamment celles de type 2, qui ont un seuil de stimulation élevée et qui ont le plus gros potentiel d'hypertrophie. On estime que pour une charge inférieure à 70 pourcent du maximum, la tension est trop faible pour que le système nerveux recrute les fibres 2. Cette intensité de 70 pour cent correspond à la réalisation d'un maximum d'environ 12 répétitions. En principe, il n'est donc pas possible de prendre de la masse musculaire si vous choisissez des charges qui vous permettent de réaliser plus de 12 répétitions.

Cependant, la charge ne doit pas non plus être trop élevée de façon à pouvoir répéter le mouvement plusieurs fois, et effectuer un travail de résistance.

On considère que si vous ne pouvez pas répéter le mouvement plus de 3 fois (environ 90 pour cent du maximum), le travail sera insuffisant pour produire de l'acide lactique et l'amélioration portera alors uniquement sur les facteurs nerveux (entraînement de type " force ").

En effet, ce sont les fortes concentrations d'acide lactique produites par des entraînements lourds en résistance qui vont stimuler la sécrétion d'hormones anabolisantes (testostérone, hormone de croissance, IGF-1), lesquelles vont permettre la synthèse accrue de protéines dans les fibres musculaires. Plus la concentration d'acide lactique sera importante, plus ces hormones seront secrétées, ce qui va potentialiser la reconstruction et le développement des fibres musculaires.

• Intensité maximale et travail en séries

Pour pousser le muscle à s'adapter, il est important d'aller toujours au maximum de ses possibilités, et d'effectuer plusieurs séries de chaque exercice. En effet, lorsque l'on contracte un muscle, les fibres travaillent en alternance et se relaient : certaines fibres travaillent mais les autres sont au repos.

L'enchaînement des répétitions oblige le muscle à intensifier le recrutement : il doit produire une force constante alors que les fibres musculaires sont de plus en plus fatiguées. Les influx nerveux vont être de plus en plus rapprochés (augmentation de la fréquence d'impulsion), et vont pouvoir atteindre les gros motoneurones, difficilement mobilisables, qui innervent les fibres de type 2.

C'est sur la dernière répétition, lorsque l'on ne peut quasiment plus bouger la barre, que l'intensité est à son maximum, que les fibres 2 vont pouvoir être recrutées et que les processus d'adaptation vont se déclancher.

Grâce à ce système, une charge sous maximale entre 70 et 90 pourcent permet lors de la dernière répétition de recruter plus d'UM qu'une seule répétition à charge maximale.

Le travail en séries permet de répéter ce système plusieurs fois, pour intensifier l'entraînement au maximum et augmenter la production d'acide lactique.

• Durée de la récupération entre les séries

La récupération entre les séries doit être modulée en fonction de plusieurs facteurs comme le nombre de répétitions réalisés, le niveau de l'athlète, le nombre de séries, les autres exercices, etc. Dans tous les cas, elle doit être incomplète de façon à éliminer juste une partie de l'acide lactique et d'être capable de réaliser la série suivante avec quasiment la même intensité.

• Durée totale de la séance

La durée des séances ne doit pas excéder 45 min à 1h. C'est cette durée qui permet d'optimiser les sécrétions hormonales nécessaires à la prise de masse. Au-delà de cette durée, la sécrétion de cortisol est augmentée. Cette hormone est catabolique et elle va donc limiter la reconstitution des muscles. De plus, des entraînements supérieurs à 1h ne permettront pas de maintenir l'intensité maximale, condition fondamentale pour gagner en masse musculaire.

Conclusion sur l'entraînement:

Pour gagner de la masse et du volume musculaire, il faut donc utiliser des charges lourdes qui autorisent entre 4 et 12 répétitions (environ 70 à 90% du maximum), tout en effectuant un effort prolongé, de l'ordre de 15 secondes à 1 minute par série, pour augmenter la production d'acide lactique.

Néanmoins, il est tout de même possible de prendre du volume musculaire en effectuant des longues séries de 15 répétitions ou plus, grâce au mécanisme d'hypertrophie sarcoplasmique, qui provoque une augmentation des réserves énergétiques, une augmentation du nombre et de la taille des mitochondries, une augmentation de la concentration en myoglobine et du nombre de capillaires sanguins. Autant de facteurs qui entraînent une augmentation du volume du sarcoplasme. C'est pourquoi certaines personnes qui font par exemple de longues séries de pompes peuvent avoir de gros bras.

Il est nécessaire d'alterner judicieusement les différents types d'entraînement (masse, volume, vascularisation) pour optimiser l'hypertrophie musculaire. On peut également varier les types de sollicitation à l'intérieur d'une même séance.

2.2.2. La Récupération

Ce n'est pas durant l'entraînement que les muscles grossissent mais pendant la récupération. Lors des séances d'entraînement, on provoque des microlésions dans le muscle et on le gorge d'acide lactique. L'entraînement augmente donc le catabolisme, c'est-à-dire la dégradation des structures protéiques du muscle.

C'est pendant la récupération que le muscle va pouvoir se reconstruire puis se renforcer. Si on ne lui laisse pas le temps de récupérer, il n'aura pas le temps de se reconstruire. S'entraîner lorsque l'on n'a pas encore récupérer devient alors inutile, et peut mener à la blessure ou au surentraînement.

La durée de la récupération est variable selon le niveau de l'athlète et le type d'entraînement réalisé, mais le temps minimum est de 48 à 72h pour une séance intense sur un gros groupe musculaire.

Pendant la période de récupération, il est également important de réduire les activités en dehors des entraînements (limiter les séances de cardio par exemple). Toute l'énergie dont on dispose entre les séances doit servir à la reconstitution des muscles et à leur développement.

2.2.3. L'alimentation

Pendant la récupération, il est fondamental de donner aux muscles les moyens de se reconstruire. Ainsi, on dit souvent que la nutrition est aussi importante que l'entraînement lorsque l'on veut faire de l'hypertrophie.

L'apport en protéine est capital car les muscles sont composés de protéines. On recommande ainsi d'apporter par jour 2g de protéine par kilo de poids corporel, et de fractionner cet apport en 5 à 6 prises. En effet, l'organisme ne peut assimiler plus de 30 à 40g de protéines toutes les 4h, donc inutile de manger 12 blancs d'œufs et 3 cuisses de poulet le midi et plus rien par la suite dans la journée.

L'apport glucidique doit aussi être important, pour que le muscle puisse augmenter ses réserves de glycogène, et disposer de l'énergie nécessaire pour s'entraîner à intensité maximale. Attention cependant au type de glucides, car ils peuvent être stockés sous forme de gras (voir glucides et index glycémique).

Dans tous les cas, prendre de la masse musculaire = prendre du poids, donc il est difficile de vouloir maigrir tout en prenant de la masse musculaire. Pour prendre du muscle il faut augmenter les apports énergétiques ce qui passe très souvent par une prise de gras. Seuls les débutants peuvent réellement prendre du muscle tout en perdant du gras. Mais souvent, la perte de gras permet de mieux dessiner les muscles, ce qui donne l'impression que l'on a pris du muscle. Si l'on souhaite prendre du muscle sans prendre de gras, la prise musculaire sera très lente.

Dans tous les cas, un entraîneur compétent devra vous conseiller également sur la partie diététique, en vous aidant à adapter votre alimentation en fonction de votre objectif, de votre emploi du temps et vos contraintes gustatives, de façon à optimiser vos résultats.

3. Récapitulatif des types d'entraînement en musculation

L'entraînement de musculation peut être divisé en 3 grands types : force, hypertrophie (masse et volume), endurance. On associe chaque type d'entraînement à un nombre de répétitions par série et un délai de récupération entre les séries.

Le nombre de répétitions est déterminé en répétitions maximales (RM), c'est-à-dire que la dernière répétition doit être la dernière que l'on est capable de réaliser. Par exemple si l'on travaille sur des séries de 6 répétitions, on doit choisir une charge qui ne nous permette pas de réaliser une 7ème répétition.

En règle générale, plus le nombre de répétitions est faible et plus la durée de récupération sera importante.

Ces valeurs donnent juste un ordre d'idée pour un nombre fixe de répétitions par série. Un très grand nombre de combinaisons sont possibles, en jouant sur les durées de récupération, le nombre de séries, le nombre de répétitions dans chaque série, le fait de pousser ou non telle ou telle série à l'échec (on peut par exemple réaliser les 1eres séries sans aller à l'échec mais prendre des pauses très courtes pour fatiguer les fibres de type 1, etc.)

L'important est d'alterner les différents types de sollicitation, que ce soit par cycle de plusieurs mois, de quelques semaines, ou entre chaque séance, voir même à l'intérieur de la séance.

Le travail de force est intéressant même pour celui qui ne vise que l'hypertrophie, car il apprend à recruter davantage de fibres.

L'élaboration d'un plan d'entraînement par un professionnel permet de jouer avec toutes les possibilités par rapport au profil du sujet et d'optimiser le développement de la force et/ou de la musculature.

En revanche, n'écoutez pas les conseils de bodybuilder qui prône telle ou telle méthode en la considérant comme la vérité. Leur méthode a certainement très bien marché pour eux, mais chacun est génétiquement différent et ce qui marche chez l'un ne marchera pas forcément chez l'autre. Par exemple, certains font prendre du volume aux bras rien qu'en soulevant un pack d'eau, alors que d'autres vont devoir s'entraîner très dur pendant des mois pour gagner 1cm de tour de bras.

Seul un entraîneur compétent peut s'adapter à votre profil, car il connaît les différents types d'entraînements et leurs répercussions sur différents sportifs.