La force dépend d’autre chose que des muscles seuls

Les adaptations neurales peuvent compter dans les différents gains de force malgré une masse musculaire identique.

Une étude de l’Université de Nebraska-Lincoln a donné une nouvelle signification au concept de puissance mentale, en montrant que la force physique peut autant provenir de l’exercice du système nerveux que des muscles que celui-ci contrôle [1].

Ces dernières années, des chercheurs ont trouvé des preuves qui montrent que le fait de faire plus de répétitions avec des poids légers peut construire autant de masse musculaire que de faire moins de répétitions avec des poids plus lourds. Néanmoins, ceux qui s’entrainent avec des poids plus lourds ont des gains de force plus importants que ceux qui portent des poids légers.

Mais si la force diffère même quand la masse musculaire ne diffère pas, qu’est-ce qui explique cette différence ?

Nathaniel Jenkins et ses collègues pourraient avoir trouvé certaines réponses à cette question en mesurant la façon dont le cerveau et les neurones moteurs – les cellules qui envoient les signaux électriques aux muscles – s’adaptent à un entrainement avec des charges lourdes contre des charges légères. Leur étude montre qu’un entrainement lourd conditionne mieux le système nerveux pour transmettre les signaux électriques depuis le cerveau vers les muscles, ce qui augmente la force que ces muscles peuvent produire dans une plus large mesure que ne le fait l’entrainement plus léger.

Les muscles se contractent quand ils reçoivent les signaux électriques qui proviennent du cortex cérébral riche en neurones moteurs. Ces signaux descendent du cortex vers la colonne vertébrale, accélérant à travers la moelle épinière en sautant sur d’autres neurones moteurs qui excitent donc les fibres musculaires.

Les chercheurs ont découvert que le système nerveux activait plus de ces neurones moteurs – ou qu’il les excitait plus souvent – quand ils étaient soumis à un entrainement avec des charges lourdes. Cette excitation accrue pouvait être responsable des gains de force plus importants malgré une croissance comparable de la masse musculaire.

« Si vous essayez d’augmenter votre force, que vous soyez un forcené de l’entrainement, un sportif du dimanche ou un athlète, le fait de s’entrainer avec des charges plus lourdes va avoir pour résultat des adaptations plus importantes de la force, » dit Jenkins, l’auteur de l’étude.

Les chercheurs ont réparti au hasard 26 hommes pour un entrainement de six semaines sur une machine pour les cuisses (leg-extension) chargée soit à 80 % ou à 30 % du poids maximum qu’ils pouvaient soulever. Trois fois par semaine, les participants soulevaient des poids jusqu’à l’échec (jusqu’à ce qu’ils ne puissent plus faire une seule répétition de plus). Les chercheurs ont été en mesure de reproduire les résultats de plusieurs études précédentes, et ils ont constaté une croissance musculaire identique entre les deux groupes mais une amélioration plus importante de la force – équivalent à environ 5 kilos – dans le groupe qui portait les poids les plus lourds.

Mais les chercheurs ont aussi appliqué un courant électrique au nerf qui stimule les muscles quadriceps utilisés lors des exercices de musculation des cuisses. Même à plein effort, la plupart des gens ne produit pas 100 % de la force que leurs muscles peuvent physiologiquement produire, explique le chercheur. En comparant la force d’une contraction la plus “dure” non assistée d’un participant à la force maximale qu’ils pouvaient produire quand ils étaient aidés du courant électrique, les scientifiques peuvent déterminer quelle est la capacité qu’une personne peut atteindre, une mesure connue comme étant l’activation volontaire.

Quand ils ont ajusté les scores de base, les chercheurs ont trouvé que l’activation volontaire du groupe qui portait le moins lourd allait de 90,07 à 90,22 % – soit plus 0,15 % – sur une durée de trois semaines. Le groupe qui portait le plus lourd a vu son activation volontaire bondir de 90,94 à 93,29 %, soit une augmentation de 2,35 %.

“Pendant une contraction maximale, il serait bénéfique d’activer – ou d’activer plus complètement – les unités motrices,” dit Jenkins. “Le résultat de ceci devrait être une plus grande production de force volontaire, une augmentation de la force. Ce qui est cohérent avec ce que nous avons trouvé.”

Jenkins a aussi testé son hypothèse d’une autre manière, en demandant aux participants des deux groupes de pousser dans des intervalles de 10 % de leur force de comparaison – à partir de 10 % pour aller jusqu’à 100 % – après trois et six semaines. Si l’entrainement lourd a plus amélioré l’efficacité du muscle que l’entrainement à charges plus légères, alors les sportifs qui prennent lourd devraient aussi utiliser une plus petite part de leur force, c’est-à-dire qu’ils produisent une activation volontaire plus faible quand ils soulèvent le même poids relatif.

C’est ce que les données ont montré en général. L’activation volontaire dans le groupe prenant moins lourd a légèrement diminué, d’en moyenne 56 % depuis le point de comparaison à 54,71 % après six semaines. Mais il a plus diminué dans le groupe qui prenait lourd, en chutant de 57 % à 49,43 %.

“Si nous voyons une diminution de l’activation volontaire à ces niveaux de force sous-maximale, cela montre que ces gars sont plus efficaces,” dit le chercheur. “Ils sont en mesure de produire la même force, mais ils activent moins d’unités motrices pour le faire.”

Le fait de placer des électrodes sur les participants pour enregistrer les signatures électriques de leurs quadriceps renforce ces résultats. L’entrainement avec des charges lourdes conduit à une chute substantiellement plus importante de l’activité électrique après six semaines, et cette activité était plus faible dans la plupart des niveaux de fatigue.

“D’un point de vue pratique, cela devrait rendre les activités de tous les jours plus faciles,” dit Jenkins. “Si je soulève des charges sous-maximales, je devrais être capable de faire plus de répétitions avec moins d’unité motrices actives, et donc peut-être que je fatiguerais plus lentement.”

Il maintient que l’entrainement avec des charges pas trop lourdes reste une option viable pour ceux qui cherchent à simplement se constituer de la masse ou qui veulent éviter trop de stress aux articulations, ce qui est une priorité pour les personnes âgées et tous ceux qui récupèrent après une blessure. Cette étude apporte plus d’eau au moulin à la notion disant que quand il s’agit de développer sa force, surtout quand on a peu de temps, prendre lourd est meilleur.

“Je ne pense pas que quiconque affirmerait que l’entrainement avec des charges lourdes est plus efficace,” dit le chercheur. “C’est surtout plus efficace en terme de temps. Nous voyons des adaptations plus importantes de la force. Et nous voyons des adaptations neurales plus grandes.”