Squat & détente verticale : quel lien ?

Dans de nombreux sports, la détente verticale constitue une qualité athlétique essentielle à avoir dans son arsenal si l’on souhaite performer au mieux. Pour la développer, il est très souvent recommandé d’avoir recours à la musculation, le mouvement de squat avec charge supplémentaire faisant figure de proue. Bien qu’au premier coup d’œil, l’utilisation de cet exercice pour aider à sauter plus haut semble être une évidence, un examen plus approfondi amène cependant à s’interroger sur le lien réel entre la force en squat et la détente verticale. Cet article a pour but de mettre en lumière certains éléments de réponse. 

Bases scientifiques

Contraction concentrique : contraction durant laquelle la longueur du muscle diminue (c’est-à-dire que le muscle se ‘’raccourcit’’).

Contraction isométrique : contraction durant laquelle la longueur du muscle ne change pas.

Contraction excentrique : contraction durant laquelle la longueur du muscle augmente (c’est-à-dire que le muscle ‘’s’allonge’’ ou ‘’s’étire’’).

Action plyométrique : enchaînement rapide entre une contraction excentrique et une contraction concentrique, avec une phase qui ressemble à une contraction isométrique entre les 2.

Démonstration de contraction excentrique, isométrique et concentrique

Les mouvements dynamiques mettent en jeu le cycle étirement-raccourcissement (CÉR), un mécanisme qui intervient lors d’une transition rapide entre une contraction excentrique et une contraction concentrique – comme lors d’un saut par exemple –, et impliquant à la fois les muscles et les tendons. Ce mécanisme comprend plusieurs aspects, dont :

– Le réflexe d’étirement, qui permet d’augmenter l’activation musculaire (à travers le nombre et la taille des fibres recrutées) lorsqu’un muscle est étiré rapidement – afin d’éviter que le muscle ne se ‘’déchire’’,

– Une action ‘’élastique’’ des tendons (et d’autres tissus) : les muscles s’activent pour résister à l’allongement afin que les tendons puissent s’étirer et accumuler de l’énergie à la fin de la phase excentrique (dans une phase très brève ressemblant à de l’isométrie), énergie qu’ils peuvent ensuite restituer lors de la phase concentrique.

Un CÉR optimisé entraîne une meilleure économie d’énergie dans les efforts dynamiques, ainsi que des forces de propulsion (phases concentriques) améliorées.

Mais ce n’est pas tout : lors d’un mouvement dynamique, les fuseaux neuromusculaires (FNM), capteurs proprioceptifs présents dans les muscles, détectent l’ampleur et la vitesse de l’étirement des muscles (c’est-à-dire de leur changement de longueur), ce qui détermine la mise en action ou non du réflexe d’étirement et l’augmentation de force subséquente.

À côté, les organes tendineux de golgi (OTG), capteurs proprioceptifs présents dans les tendons, ont pour rôle de détecter la quantité de tension présente dans l’unité musculo-tendineuse. Lorsque les OTG jugent que la tension est trop importante et constitue un danger pour le corps, ils vont inhiber la production de force, allant à l’encontre de l’action des FNM.

Correspondance dynamique entre le squat et le saut  

La correspondance dynamique entre 2 mouvements représente leur niveau de similitude concernant la position des muscles, leur fonctionnement, les demandes métaboliques, les caractéristiques temporelles de production de force, et bien d’autres facteurs encore.

Pour modèle, on va utiliser le saut vertical sur place avec contre-mouvement, ou Countermovement Jump (CMJ). Les différentes phases de ce saut seront abordées avec plus de précision dans un prochain article ; pour l’instant, une description simplifiée suffit comme support pour exprimer les idées présentées au fil de l’article.

Démonstration du mouvement de CMJ

Dans un CMJ, lors de la phase d’abaissement, on a d’abord un étirement passif dans les quadriceps et les muscles fessiers ; on produit moins de force que ce qui est nécessaire pour rester debout, et on désactive partiellement certains muscles pour construire un élan en se laissant entraîner par la gravité. La ‘’quantité’’ d’élan et sa vitesse influencent l’ampleur de l’étirement excentrique.

Ensuite, vers la fin de la phase d’abaissement, les muscles commencent à rapidement (re)produire de la force ; puis, en bas du mouvement, on produit des co-contractions dans tous le corps, c’est-à-dire que tous les muscles autour des articulations vont s’activer simultanément pour stabiliser ces articulations et résister à la ‘’chute’’ du corps (en évitant d’étirer encore plus certains muscles).

Par exemple, lors d’un saut, les quadriceps et les ischio-jambiers se contractent en même temps pour stabiliser le genou et éviter d’étirer encore plus les quadriceps.

Après cette phase qui ressemble à de l’isométrie – mais qui n’en est pas vraiment une, car même si les muscles résistent à l’allongement à la fin de l’abaissement, les tendons sont étirés – vient la phase concentrique, ou phase de propulsion. Pour que celle-ci soit optimale, certains muscles activés lors du phénomène de co-contraction doivent se relâcher rapidement pour permettre à d’autres muscles de se contracter de façon maximale.

Dans ce même exemple, les ischio-jambiers doivent ensuite se relâcher rapidement pour ne pas freiner et gêner la contraction des quadriceps.

Un abaissement plus lent limite l’utilisation du cycle étirement-raccourcissement, donc la production de force globale est moindre, et on saute moins haut. Cependant, si le corps n’est pas habitué à un élan excentrique rapide et fort, il sera incapable d’utiliser le CÉR de la meilleure manière possible : les OTG vont entrer en jeu, les muscles antagonistes au mouvement vont ‘’freiner’’ la propulsion et les tendons n’agiront pas de façon optimale.

Avec le temps, de meilleures performances athlétiques ne sont pas forcément dues à une plus grande capacité de production de force ou à des activations musculaires plus rapides, mais peuvent simplement résulter d’une inhibition des OTG ainsi que d’un relâchement plus rapide de certains muscles après leur activation.

De façon générale, plus le renversement de mouvement est rapide, plus on a de retour d’énergie des tendons ; plus le renversement est lent, moins on a de retour d’énergie des tendons, et plus les muscles sont mis à contribution.

Lorsque l’on réalise un mouvement de squat avec une barre chargée sur le dos (ou Back Squat), les dynamiques de contraction sont différentes :

  • Lors de l’abaissement, il n’y a pas de relâchement, la production de force est constante (même si son ampleur varie) et les co-contractions sont présentes tout au long du mouvement,
  • La transition entre la phase excentrique et la phase concentrique est trop lente pour induire un CÉR optimal,
  • Lors de la phase concentrique, on observe un ralentissement du mouvement à la fin, pour une question de stabilité et de sécurité (mieux vaut être prudent quand on a une charge placée sur la colonne vertébrale).

Les différences entre un CMJ et un Back Squat sont donc multiples :

1. Le CMJ implique un aspect de relâchement et une utilisation du CÉR qu’on ne retrouve pas dans le Back Squat chargé – on n’a pas d’utilisation du réflexe d’étirement dans le 2ème cas, qui aide pourtant à augmenter l’activation musculaire et donc la production de force globale,

2. Les muscles fessiers ont un fonctionnement opposé entre les 2 mouvements (voir le podcast n°1 de la référence 104) : lors d’un squat, le pic de production de force des fessiers se trouve dans la position avec les hanches fléchies et les genoux à 90°, alors que dans un CMJ ce pic se trouve au moment où les pieds quittent le sol lors de la phase de propulsion,

3. Quand on réalise un Back Squat, on a une décélération en fin de mouvement afin que les pieds ne quittent pas le sol et que la barre reste bien sur le dos, alors que pour un CMJ l’accélération est constante et maximale tout au long de la remontée,

4. Les pics de force sont plus faibles pour un Back Squat chargé que pour un CMJ, alors que les temps de contraction sont plus longs (références 77, 78, 79 et 84),

5. L’entraînement de chaque mouvement entraîne des adaptations musculaires et tendineuses distinctes (mais potentiellement complémentaires d’un point de vue préventif), l’action de l’unité musculo-tendineuse étant bien spécifique selon le type d’effort.

La faiblesse du lien entre les performances de force en musculation et les performances athlétiques comme le saut, les changements de direction et le sprint est observée dans plusieurs études (Zabaloy & al. 2020 ; Falch & al. 2020).

La littérature scientifique (Rhea & al., 2016) nous apprend également que les gains de force sont spécifiques à la vitesse, aux types de contraction, aux angles articulaires entraînés et à l’intention de mouvement. Un Back Squat réalisé avec une charge très lourde constitue alors un mouvement trop lent pour espérer avoir un transfert direct vers une grande partie des efforts sportifs (sprint, changements de directions, sauts, etc., réalisés en 0,25s ou moins).

De plus, lorsqu’il est réalisé en amplitude de mouvement complète – c’est-à-dire en allant aussi bas que possible lors de la descente –, les angles articulaires critiques pour les efforts dynamiques (impliquant une grande production de force dans une amplitude de mouvement plus faible) ne sont pas entraînés de façon optimale car :

– L’amplitude de mouvement complète limite la charge maximale utilisée, donc limite la charge d’entraînement dans l’amplitude intéressante car il est plus difficile de renverser le mouvement lorsque les muscles sont dans une position plus allongée,

– Le bas de l’amplitude de mouvement entraîne une plus grande fatigue sur l’amplitude de mouvement intéressante que si on réalisait le mouvement seulement sur l’amplitude intéressante,

– Il n’y a pas d’arrêt – donc pas de production de force excentrique ni isométrique – dans les positions spécifiques aux mouvements dynamiques sportifs.

Pour maximiser le transfert du travail de force vers le sport, il faut donc faire du squat en amplitude de mouvement partielle avec une certaine contrainte de vitesse. Cela permet de mieux charger les angles articulaires essentiels aux efforts dynamiques sportifs et d’obtenir des pics de force – notamment sur la phase excentrique – plus élevés (car on peut utiliser une charge plus grande).

Amplitude complète VS amplitude partielle

Le renforcement en amplitude complète n’est pas toutefois pas totalement inintéressant. On dénombre en effet plusieurs bénéfices  :

  • Gain de force chez des personnes débutantes ou peu entraînées,
  • Augmentation du recrutement d’unités motrices dans les muscles (surtout pour les fibres à contraction rapide),
  • Hypertrophie potentiellement meilleure qu’avec une amplitude partielle,
  • Amélioration de mobilité et de la santé des tissus passifs (cartilages, ligaments & os).

Néanmoins, au-delà de ne pas aboutir à des gains de performance, un volume substantiel de travail en amplitude complète de squat peut aussi avoir des effets négatifs :

  • Modification de la relation tension-longueur (voir mon récent article sur les étirements), pour la décaler vers des angles articulaires plus profonds et moins avantageux pour la performance,
  • Possibilité d’aggraver les symptômes sur un tendon douloureux (dans le cas de tendinopathie rotulienne ou Jumper’s Knee par exemple).

À partir d’un certain point, il devient donc important de trouver le bon équilibre entre le travail de squat en amplitude partielle et le travail en amplitude complète si on souhaite maximiser les performances athlétiques – dont la détente verticale. Les principes d’angles articulaires, de vitesse de mouvement, d’intention et de coordination spécifique à la tâche vont gagner en importance.

Dans le même temps, un excès de renforcement tout court – peu importe l’amplitude – sans réaliser suffisamment d’efforts dynamiques possède aussi ses désavantages :

  • Augmentation importante de la raideur des tendons, qui peut être aussi bien intéressante pour la performance que dangereuse vis-à-vis des blessures musculaires,
  • Augmentation des co-contractions (donc de l’activation des freins lors de la phase concentrique) et moins bonne utilisation du CÉR,
  • Hypertrophie exagérée, pouvant ralentir les vitesses de contraction musculaire.

Pour terminer sur ce sujet, il est important de faire remarquer que des gains de force en squat au fil du temps peuvent simplement résulter d’une amélioration de la compétence au mouvement de squat réalisé avec une charge supplémentaire, sans que cela n’ait aucun impact sur les capacités athlétiques.

La détente verticale : plusieurs aspects

Une première problématique apparaît quand on s’intéresse à la détente verticale sur place : il est possible d’utiliser 2 stratégies différentes pour être performant. La hauteur de saut est fonction de l’impulsion totale, qui dépend de la force produite et de la durée pendant laquelle elle est produite.

On peut donc augmenter cette hauteur soit en produisant plus de force sur une même durée, soit en augmentant la durée pendant laquelle on produit de la force (en descendant plus bas lors de la phase d’abaissement) – la 2ème méthode étant plus simple que la 1ère. Le Back Squat en amplitude complète revêt un plus grand intérêt lorsqu’on se penche sur cette 2ème méthode.

Démonstration de 2 stratégies différentes pour réaliser un CMJ

Stratégie 1 = abaissement bas / Stratégie 2 = abaissement rapide

Cependant, dans la grande majorité des actions sportives, on n’a pas le luxe d’avoir tout le temps que l’on souhaite. Par exemple, au basket-ball, pour pouvoir prendre des rebonds, il faut être capable de sauter haut ET de sauter vite, ce qui implique une amplitude de mouvement assez faible. Pour être plus performant, on doit alors s’efforcer d’améliorer l’impulsion en augmentant la quantité de force produite et/ou en diminuant sa durée.

Notons aussi que chercher à sauter haut sans élan en augmentant seulement la durée d’application de force peut également modifier la relation tension-longueur des quadriceps et des muscles fessiers, impactant ainsi potentiellement les performances sur les sauts avec élan, les changements de direction et le sprint.

Une deuxième problématique voit le jour lorsque l’on prend conscience que la plupart des actions de saut en situation sportive s’effectue avec un élan préalable (et qui varie). Cet élan implique une contrainte temporelle : on dispose de très peu de temps pour produire de la force au sol et maximiser le CÉR. Une amélioration de la hauteur de saut avec élan ne passe alors que par une augmentation des capacités de production de force.

En outre, le fait de sauter après un élan constitue une tâche très complexe d’un point de vue neurologique, et très différente de la capacité de saut sans élan, que ce soit en termes de positions, de coordination inter-musculaire, de timing intramusculaire, de synchronisation des unités motrices, d’actions musculaires et tendineuse…

On remarque aussi des postures différentes entre le saut avec élan (que ce soit à 1 ou à 2 pieds), le saut sans élan et le squat avec barre sur le dos : ce dernier nécessite plus de flexion de hanche, un buste plus orienté vers l’avant, une position des pieds et une orientation des orteils potentiellement différentes, avec peut-être plus de demandes sur les muscles fessiers ; alors que le premier implique moins de flexion de hanche, un buste plus relevé, des genoux moins fléchis, et est plus exigeant sur les quadriceps.

© chaîne YouTube de la NBA

Différentes postures pour différents mouvements

De gauche à droite : impulsion à 1 pied avec élan / impulsion à 2 pieds avec élan / Back Squat

Pour rappel, les gains de force en musculation sont entre autres spécifiques aux postures et aux angles articulaires entraînés. Certaines machines, comme le Hack Squat ou le Leg Press en position allongée, pourraient permettre de s’entraîner avec une posture plus proche de celle dans laquelle on produit de la force lors d’un saut avec élan – une autre discussion pour un autre jour.

Si on souhaite maximiser ses performances sportives, l’objectif doit être d’améliorer l’aptitude de saut avec élan (en variant celui-ci), pas l’aptitude de saut sur place – et encore moins l’aptitude à faire du squat avec des charges lourdes. Il faut donc s’orienter vers la recherche d’exercices permettant d’augmenter les capacités de production de force dans des conditions similaires en termes de vitesse de mouvement, d’angles articulaires, d’intention ainsi que d’actions musculaires et tendineuses.

La pratique de la tâche que l’on cherche à développer est aussi essentielle, car tout ce qui est réalisé en salle de musculation est trop éloigné de la tâche elle-même en termes de spécificité neurologique.

Comment améliorer la détente verticale ?

Selon moi, le travail de force dans un mouvement de squat reste essentiel : malgré ses limites, il permet tout de même d’obtenir des gains physiologiques et d’augmenter les capacités générales de production de force de certains muscles clés. Être ‘’assez fort’’ représente une base, à partir de laquelle on peut construire par la suite des qualités plus spécifiques. On ne vise pas de transfert direct avec ces efforts, on cherche juste à augmenter le potentiel de force.

Une fois qu’on a atteint un certain niveau de force dans le mouvement de squat – et qu’on a de plus en plus de mal à augmenter les charges utilisées –, le focus devrait alors s’orienter simplement vers le maintien de ce niveau de force.

D’après Androulakis-Korakakis & al. (2019), les capacités de force maximale se conservent d’ailleurs assez facilement. On pourra alors passer plus de temps à utiliser d’autres méthodes, plus représentatives des efforts athlétiques sportifs et se transférant mieux à la détente verticale.

Un premier outil intéressant pour améliorer les performances athlétiques – et que l’on peut retrouver en salle de musculation – est le travail de ‘’force rapide’’, afin d’obtenir des adaptations plus spécifiques aux actions réalisées dans le sport. Les exercices de force à haute vitesse ont en effet plusieurs bienfaits :

  • Optimisation des co-contractions – et diminution des ‘’freins’’ dans la phase concentrique,
  • Amélioration de la vitesse d’activation des fibres et de leur fréquence de contraction,
  • Amélioration de la capacité de stockage élastique des structures de collagène (tendons, fascia…) (Fascial Fitness, Divo G. Müller & Robert Schleip),
  • Amélioration potentielle de la raideur active (c’est-à-dire la capacité de résistance à l’étirement – comme lors de la phase d’abaissement d’un saut par exemple –, qui correspond à la capacité à produire rapidement de la force lors d’une contraction excentrique).

Entre autres, l’haltérophilie et ses dérivés permettent de cibler différents aspects d’un effort athlétique comme le saut – et feront l’objet d’un prochain article.

Un deuxième outil, que l’on peut retrouver aussi bien en salle de musculation que sur le terrain, est la plyométrie. Cette méthode permet de travailler sur le séquençage musculaire et articulaire, l’interaction entre les muscles et les tendons, le CÉR, les timings d’activation musculaire (pour les co-contractions notamment) et peut même servir à désensibiliser les OTGs.

Enfin, si l’objectif est de sauter plus haut à partir d’un élan, il est primordial de s’entraîner à réaliser directement cette tâche. C’est la seule manière d’arriver à exprimer le potentiel construit avec les autres méthodes citées précédemment. Sauter régulièrement après avoir pris de l’élan permet :

– D’améliorer la technique de mouvement – en s’entraînant à transformer un élan horizontal en mouvement vertical – et de le rendre plus ‘’fluide’’ et naturel (le corps s’habitue à la tâche avec la pratique),

– D’apprendre au cerveau et au système nerveux à coordonner tous les muscles au fil du mouvement (synergies intra- et inter-musculaires), en contrôlant les timings d’activation et de relâchement de façon précise afin d’obtenir des co-contractions optimales (en termes de timing et de durée),

– D’optimiser le CÉR, ainsi que l’utilisation des FNM et l’inhibition des OTG (en augmentant progressivement la vitesse et la distance de l’élan dans l’optique d’augmenter l’impulsion).

Au contraire des capacités globales de force maximale, l’élasticité et la compétence de mouvement sur des tâches complexes – comme c’est le cas ici – sont des qualités qui se conservent assez difficilement. Il est donc indispensable de pratiquer fréquemment ce type d’effort si on souhaite continuer à pouvoir les réaliser de façon optimale en situation sportive.

Références

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  2. ‘’Joint-Angle Specific Strength Adaptations Influence Improvements in Power in Highly Trained Athletes’’, Rhea & al., 2016
  3. ‘’Potentiation of concentric force and acceleration only occurs early during the stretch-shortening cycle’’, McCarthy & al., 2012
  4. ‘’Development of maximal speed sprinting performance with changes in vertical, leg and joint stiffness’’, Nagahara & al., 2016
  5. ‘’Influence of Sex and Maximum Strength on Reactive Strength Index-Modified’’, Beckham & al., 2019
  6. ‘’Effects of squat training with different depths on lower limb muscle volumes’’, Kubo & al., 2019
  7. ‘’Changes in Dynamic Strength Index in Response to Strength Training’’, Comfort & al., 2018
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  11. ‘’The Minimum Effective Training Dose Required to Increase 1RM Strength in Resistance-Trained Men: A Systematic Review and Meta-Analysis’’, Androulakis-Korakakis & al., 2019
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  104. PJF Podcast – épisodes 1, 2, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 17, 19, 20, 27, 40, 41, 44 & 51
  105. Combo’s Court Podcast 82 – Paul Fabritz, NBA Performance Specialist
  106. StrongByScience Podcast 2 – Cory Schlesinger, Stanford
  107. Mind Pump: Raw Fitness Truth Podcast 900 – NBA Superstar Sports Performance Coach Paul Fabritz
  108. Mind Pump: Raw Fitness Truth Podcast 1017 – Max Schmarzo- Strong by Science

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