Le type et l’intensité des exercices modifient la croissance osseuse

PUBLIC VISE
Tout public.

ÉTUDES UTILISÉES
Magnitude and rate of mechanical loading of a variety of exercise modes.
W. P. EBBEN et Coll. (2010)
Journal of Strength and Conditioning Research 24(1)/213–217

ABSTRACT
Le but de cette étude était d’examiner différents types d’exercices (pliométrique, haltérophile, force, course et marche) quant à leurs implications sur la croissance et la solidité osseuse.

En effet, nous savons que l’ostéogenèse est liée à la force de compression du squelette ainsi qu’aux forces de torsions qu’il subit. L’objectif affirmé était donc, grâce à une comparaison des intensités d’impulsion (I), des forces de réaction au sol (GRF) et de la force développée (RFD) lors de différents exercices : Squat (SQ), Squat-Jump (SJ), Saut en contrebas (DJ), Marche (M) et Footing (F). Afin d’homogénéiser le tout, l’étude s’est appliqué à observer les réponses sur la composition des os local (contenu minéral osseux – BMC) et sa densité (Densité minérale osseuse – BMD).

Après avoir montré l’existence possible de quelques biais dans les études précédentes (non personnalisation des hauteurs de sauts, des charges de travail, utilisation d’exercices à chaînes ouvertes et non à chaîne fermée, etc.), les auteurs nous montrent que contrairement à la croyance générale, l’intérêt des exercices dans la relance ostéogénique est définie par l’intensité (charge) et la vitesse d’exécution (Couple étirement-raccourcissement/torsion), montrant ainsi un possible intérêt pour les exercices d’haltérophilie, de musculation et de pliométrie par rapport aux exercices de marche et de course à pieds (pouvant être réduits à un entraînement au poids de corps) dans l’ostéogenèse.

INTRODUCTION

Résumé(s) de(s) étude(s) utilisée(s)

This study evaluated impulse (I), peak ground reaction forces (GRF), and the rate of force development (RFD) of a variety of exercise modes for the purpose of estimating the magnitude and rate of mechanical loading as a measure of osteogenic potential. Twenty-three subjects participated in this study (mean +- SD, age 21.2 +- 1.4 years; body mass 77.8 +- 16.2 kg). Kinetic data were obtained via a force platform for the test exercises modes,

which included walking, jogging, depth jumps, loaded jump squats, and the back squat. Repeated measures analysis of variance revealed significant main effects for I, GRF, and RFD (p < 0.001). Bonferroni-adjusted post hoc analyses demonstrated that I and GRF were different between each exercise mode and that RFD was different between all exercise modes except for jogging and the back squat. The depth jump demonstrated the highest GRF and RFD, while the back squat produced the highest I. The jump squat produced the second highest value for all the variables assessed. Thus, the depth jump, jump squat, and back squat appear to offer the greatest potential as osteogenic stimuli and a mixed mode training strategy including exercises such as these is recommended. These results suggest that walking and jogging may have less osteogenic potential.

DÉVELOPPEMENT

Base de connaissance existante

La croyance collective explique que l’entraînement à haute intensité (notamment les séances de résistance avec poids et haltères) est un risque dans le développement du squelette en devenir, ainsi que pour la solidité de ce dernier chez l’adulte. Ainsi le corps médical et nombres d’entraîneurs préfèrent l’emploi de la marche, de la course à pied et d’exercices au poids du corps pour aider le développement de l’enfant et pour consolider le squelette chez l’adulte.

Pourtant, la croissance squelettique chez l’enfant et la densification osseuse chez ce dernier et l’adulte ont largement été démontrées comme liées à deux phénomènes physique : la compression du système osseux et à sa torsion (Turner and coll. 1998). En effet, comme pour la quasi-totalité des phénomènes d’adaptation au sein de l’organisme, le squelette ne se renforce que par la contrainte (dégradation avant renforcement).

Malheureusement, lors des études précédentes visant à rechercher la meilleure solution pour permettre l’ostéogenèse, l’emploi d’exercices à chaîne ouverte (impact limitée aux facteurs locaux) et de charges de travail (intensité telle que la hauteur des sauts en contrebas) fixes donc non liées aux possibilités réelles des sujets implique des résultats déformés par rapport à la réalité du terrain.

Ainsi, la course à pied est montrée comme proposant une solution intéressante à la BMD, alors que les exercices avec poids et haltères (extension leg, leg url, curl biceps, etc.) donc ne pouvant offrir la même possibilité d’intensité, de compression, de vitesse et de déformation du squelette que les efforts à chaîne fermée.

Toutefois, grâce aux travaux de Cometti, nous savons que la pliométrie est une activité fortement orientée vers la performance par une élévation de la possibilité d’usage des qualités de l’athlète. Plusieurs études (Vainionpaa, 2007 et Witzke, 2000) montrent que ce type d’exercice permet une augmentation de la densité et de la circonférence osseuse.

En fait, il semblerait que les exercices à faibles intensités (marche, Jogging, exercices à chaîne ouverte) permettent une adaptation locale (BMC) significative (mais limitée) tandis que l’augmentation de l’intensité corrélée avec l’emploi d’efforts à chaîne fermée augmente l’adaptation au niveau général et notamment par un renforcement osseux au niveau spinal (BMD) sauf pour la course à pied ou la BMD semble exister à un faible degré.

Apport de l’étude

La présente étude source, en travaillant sur des exercices à chaîne fermée (Squat et dérivés pliométrique) face aux exercices ‘couramment proposés’ (marche, jogging), offre des résultats totalement différents.

En utilisant des hauteurs de saut (DJ), des charges variables en fonction des possibilités des athlètes (SQ à 5RM et SJ à 30% du 1RM du Squat), les auteurs nous montrent que les exercices avec poids et haltères, ainsi que la pliométrie ‘lourde’ peuvent être réellement intéressants dans la recherche du développement et de la densification du squelette.

L’Impulsion (I) et la force de réaction au sol (GRF) permettent de visualiser la compression osseuse. Le niveau de développement de la force (RFD) montrant, quant à lui, les vitesses de déformation auxquelles sont soumis les os par la contraction musculaire. Comme nous le montre les graphes de sortie d’étude, l’emploi des 3 techniques d’entraînements de type ‘préparation physique’ (SQ, SJ et DJ) permettent, à eux 3, une optimisation de la relance osseuse.

Nous pouvons facilement observer que la marche n’est pas suffisante pour optimiser la croissance osseuse. La course à pied seule non plus, mais en la cumulant avec une préparation physique de type pliométrique et/ou musculation, elle pourrait parfaitement apporter les éléments nécessaires à cette croissance. Nous remarquons donc ici, que la course à pied, bien qu’effort de type pliométrique, se trouve limitée par l’intensité potentielle applicable.

Base de connaissance résultante

Indépendamment des croyances profanes, le système osseux se développe et se renforce grâce à des contraintes (pression, torsion) qui enclenchent les phénomènes d’adaptation.

L’intensité (charge) et la vitesse de ces contraintes induisent une réponse plus ou moins importante dans la relance de l’ostéogenèse.

La pression, que l’on peut caractériser par l’impulsion donnée lors de l’initiation d’un effort, et par la force maximale d’application des segments impliqués dans cet effort semblent être maximale lors de l’emploi d’exercice de force (Squat 5RM, Squat Jump) et pliométrique.

La torsion, et plus précisément la vitesse d’application de cette dernière semble être optimale lors d’exercices à très haute vitesse (pliométrie, Squat Jump).

Les caractéristiques de ces exercices sont la recherche de l’intensité (vitesse et charge sur les barres) et surtout l’exécution à chaîne musculaire fermée.

Ainsi, en prenant en compte les possibilités de l’athlète (notamment le niveau d’expertise et le niveau physique), et contrairement à ce qui est généralement préconisé, la croissance et la densification osseuse pourraient maximales grâce à des exercices de ce type et non  par des exercices à faible intensité (course à pied, marche) traditionnellement conseillés pour un développement harmonieux de l’enfant et pour l’entretien chez l’adulte.

Bien évidemment, ces types d’efforts nécessitent chacun une préparation spécifique pour amener l’athlète à augmenter progressivement ses compétences et ainsi son panel d’efforts possibles. Il conviendra donc de ne pas appliquer un effort de saut en contre bas avant que le sportif ne soit capable de le supporter. Ainsi, contrairement aux habitudes prises dans la gestion d’une carrière sportive, il semblerait qu’il faille rapidement impliquer l’athlète dans des efforts de force, de vitesse afin qu’il puisse le plus rapidement et le mieux possible développer son squelette, lui permettant une base solide aux efforts plus spécifiques à son sport.

L’imaginaire proposant de d’abord développer les aptitudes de l’enfant pour ne proposer des séances de musculation plus orientées force/vitesse qu’après la croissance ne semblent donc pas une bonne politique, même dans les sports de type endurants où le développement de la force n’apparait pas comme une nécessité ou tout du moins comme une urgence.

MISE EN PRATIQUE

Public(s) visé(s)

Tout public (tous âges) pratiquant tous les sports. Optimisation de la condition physique au sens ‘adaptation morphologique’.

Procédure(s) d’utilisation

Pour les préparateurs physiques et les entraîneurs, concrètement, cela signifie qu’il est nécessaire, dans la bonne gestion des organismes, d’utiliser tous les types d’exercices afin d’harmoniser le développement et le renforcement du squelette.

Ainsi, par exemple, il pourrait être nécessaire d’appliquer :

• Des exercices de musculation à haute intensité (5RM donc développement de la force) pour tous les publics afin d’élever le niveau de résistance du squelette aux exercices les plus éprouvants (en termes de durée et d’intensité)
• Des exercices de type pliométrie ou haltérophilie afin d’élever la possibilité de résistance du système osseux aux différentes contraintes sportives.

L’emploi de séances dédiées à la préparation physique avec des charges importantes (pliométrie lourde, exercices de musculation à haute intensité, voir des efforts non spécifiques) pourraient être une réelle plus-value dans la gestion à long terme des athlètes en réduisant les risques squelettiques de blessure.

Apport(s) attendu(s)

Il faut cependant souligner que ceci n’est qu’une approche très spécialisée de la préparation physique, qui doit impérativement être liée aux capacités de l’athlète et donc être progressive. En effet, l’emploi d’exercices de pliométrie lourde ne pourra se faire que sur des athlètes ayant un haut niveau de conditionnement (généralement le NSCA indique la capacité à exécuter des Squat à 1,4-1,5 fois le poids du corps) et de technique. L’entraînement de préparation physique devra donc suivre, tout comme l’entraînement spécifique à chaque sport, une politique à long termes afin de ne pas ‘casser’ les athlètes.

De cette limite, il ne semble pas judicieux de mettre de côté des exercices non spécifiques à certains sports (le squat lourd pour la course longue distance par exemple) sous prétexte que la relation exercice-performance n’est pas clairement identifiée. En effet, les apports attendus dans la performance peuvent arriver d’effets indirects (par exemple la réduction du risque de blessure permettant une plus grande période d’entraînement sans coupure ‘accidentelle’).

Ainsi, nonobstant la nécessité d’un encadrement (de qualité), la préparation physique des athlètes (de tous niveaux, de tous âges et de toutes disciplines sportives) semble devoir également prendre en compte la gestion des organismes à longs termes et non uniquement le développement de la performance ponctuelle ou saisonnière.

MOTS CLÉS

Adaptation osseuse, pliométrie, squat, course à pied, croissance, gestion de carrière sportive, préparation physique.

LECTURES SUGGEREES

• W. P. EBBEN et Coll (2010) Magnitude and rate of mechanical loading of a variety of exercise modes. Journal of Strength and Conditioning Research 24(1)/213–217
• Turner et Coll (1998) Three rules for bone adaptation to mechanical stimuli Bone 23/399–407
• Vainionpaa et Coll (2007) Effect of impact exercise and its intensity on bone geometry at weight-bearing tibia and femur Bone. 40/604–61
• Witzke et Coll (2000) Effects of plyometric jump training on bone mass in adolescent girls. Med Sci Sports Exerc 32/1051–1057

Et entre temps, Fuck your Genetic, Train Hard !