Indice de force réactive et graphique – RSI

Index

Une introduction à l’indice de force réactive

L’indice de force réactive (RSI) a été initialement développé dans le cadre du test d’évaluation des qualités de force (SQAT) utilisé à l’Institut australien du sport pour évaluer et classer différents athlètes (principalement des sprinteurs et des sauteurs) en fonction de leurs qualités de force 1.
La batterie de tests susmentionnée comprenait différentes évaluations axées sur la force, notamment:

  • Squat saut (SJ): Un saut maximal pour la hauteur avec une barre de 9 kg reposant sur les épaules à partir d’une position squattée statique avec un angle de genou de 90 « . C’est une mesure de base de l’explosivité des jambes en conditions de contraction concentrique1.
  • Saut de contremouvement (CMJ): il est effectué dans les mêmes conditions que le SJ, mais un contremouvement (contraction excentrique) est produit immédiatement avant l’extension des jambes.
  • Résistance réactive (cycle de court allongement lent / charges d’étirement faibles): elle est calculée comme CMJ-SJ et considérée comme une mesure de la capacité à utiliser le muscle en pré-étirement lors du CMJ1.
  • Résistance réactive (SSC rapide / charges d’étirement élevées): elle est mesurée à partir d’un saut en profondeur ou d’un saut en longueur (DJ), en utilisant une variété de hauteurs de chute (30, 45, 60 cm) pour imposer diverses charges d’étirement aux extenseurs de la jambe. Un tapis de contact / un système informatique est utilisé pour enregistrer la hauteur de saut et le temps de contact1.
  • Force maximale: elle est déterminée par un squat isométrique à partir d’un angle de genou de 120 à l’aide d’une plaque de force1.

La raison d’être de cette évaluation était de générer un profil individuel sur la base de ces données afin d’aider l’entraîneur à repérer les points forts et les points faibles de chaque individu et à individualiser les programmes d’entraînement. Elle permettait également de suivre le processus d’entraînement et de vérifier si les objectifs fixés avaient été atteints ou non, et d’ajuster le programme en conséquence.

Figure1: Exemple de résultats du SQAT tirés de la publication originale1

Mais quel est l’indice de force réactive en réalité? En d’autres termes, nous mesurons combien de cm de hauteur nous pouvons atteindre par milliseconde en touchant le sol.

Mais qu’est-ce que l’indice RSI montre en réalité ? En fait, l’indice est un rapport entre deux variables qui, en mathématiques, indique combien de fois un nombre contient un autre. Nous utilisons des ratios pour faire des comparaisons entre deux choses, dans ce cas, nous comparons la hauteur de saut (exprimée en centimètres) avec le temps de contact (exprimé en secondes), qui est essentiellement le temps pendant lequel un athlète touche le sol entre les sauts, car l’indice RSI est généralement calculé à partir de sauts en chute libre.
Cependant, avec les récents progrès de la technologie des performances sportives, tels que les transducteurs de position linéaires, les plateformes de force portables, etc., nous pouvons calculer l’indice RSI pour des sauts non pliométriques, tels que le CMJ, en utilisant le temps de décollage au lieu du temps de contact qui inclut le temps nécessaire pour effectuer les phases excentrique et concentrique du cycle de contraction-décontraction2.
En d’autres termes, nous mesurons combien de cm de hauteur nous pouvons atteindre par milliseconde en touchant le sol.

Tableau 1: RSI calculé à partir de différentes hauteurs de saut. Les données ont été prises à partir de Young, 19951

Je suis d’Argentine, et pour une raison que je ne suis pas conscient, nous faisons les choses différemment (ce qui signifie habituellement d’une manière mauvaise, en particulier en ce qui concerne les questions économiques). Au lieu de calculer l’indice de force réactive à partir de la différence entre la hauteur et le temps de contact, nous utilisons le rapport entre le temps de vol et le temps de contact. Jusque-là, tout va bien, mais nous avons nommé cela l’indice Q. Pour être honnête, je n’ai jamais vu cette terminologie (indice Q) publiée nulle part, mais le rapport est un moyen valable d’obtenir le RSI. En fait, la hauteur de saut est généralement estimée à partir des données de temps de vol, comme le montre l’équation suivante. En résumé, cela fait une petite différence quel calcul est utilisé car la hauteur de saut et le temps de vol sont fortement corrélés car tous deux sont une dérivation mathématique directe3.


Figure 2: Formule pour calculer l’indice de force réactive. L’indice de force réactive peut être augmenté en augmentant la hauteur de saut, en diminuant le temps de contact avec le sol ou les deux 4.

L’indice de force réactive et le cycle contraction-décontraction (SSC)

La force réactive peut être définie comme la capacité à passer rapidement d’un mouvement excentrique à une contraction musculaire concentrique, ce qui est lié au cycle contraction-décontraction (SSC) 1. Le SSC est communément décrit comme une action musculaire cyclique rapide dans laquelle le muscle subit une contraction excentrique, suivie d’une période de transition avant la contraction concentrique 5.

La force réactive peut être définie comme la capacité de passer rapidement d’un mouvement excentrique à une contraction musculaire concentrique

L’action du SSC peut être considérée comme un ressort, pendant la phase excentrique, les muscles actifs (et les éléments non contractiles également) se détendent et absorbent l’énergie6-8. Une partie de cette énergie est temporairement stockée et réutilisée pendant la phase concentrique du SSC8. À mesure que la force appliquée augmente (vitesse de compression) dans les tissus spécialisés tels que les tendons, la fascia et le muscle lui-même, la manifestation de force résultante, exprimée pendant la phase concentrique, augmente également9,10. Cependant, pour que l’énergie élastique soit utilisée de manière optimale, une transition rapide entre les phases excentrique et concentrique est nécessaire. Par conséquent, un saut qui incorpore un SSC rapide permettra souvent à un athlète de sauter plus haut ou plus loin qu’un saut à partir d’une position statique9,10.
Représentation des phases du SSC 11.

Le SSC ne se produit pas seulement lors de mouvements de saut ou de rebond, mais également lors de tout mouvement humain impliquant un changement de direction (marche, course, lancer, torsion). Toutefois, des différences massives existent quant à la vitesse à laquelle se produit le SSC dans les différents mouvements, ce qui a été démontré comme étant une variable clé affectant la contrainte mécanique dans une action donnée 5. Par conséquent, le SSC a été séparé en deux catégories en fonction de la durée du SSC 1. Toutefois, il faut faire attention de ne pas oversimplifier cela.

  1. Fast-SSC: <250 millisecondes
  2. Slow-SSC: >250 millisecondes

Le mécanisme neurophysiologique derrière la contribution du cycle de contraction-détente (SSC) comprend : le stockage d’énergie élastique 9, l’état actif 8,12, les caractéristiques de longueur-tension des muscles et des tissus non contractiles 13,14, les processus nerveux inconscients 15-17, la tension pré-activité 18, et l’efficacité de la coordination moteur 8,12. Mais pour simplifier un peu, nous allons les diviser en deux catégories :

  1. Les changements dans les propriétés mécaniques de l’unité muscle-tendon
  2. Mécanismes neuromusculaires

Le SSC ne se produit pas seulement lors de mouvements de saut ou de rebond, mais également lors de tout mouvement humain impliquant un changement de direction (marche, course, lancer, torsion). Toutefois, des différences massives existent quant à la vitesse à laquelle se produit le SSC dans les différents mouvements, ce qui a été démontré comme étant une variable clé affectant la contrainte mécanique dans une action donnée 5. Par conséquent, le SSC a été séparé en deux catégories en fonction de la durée du SSC 1. Toutefois, il faut faire attention de ne pas oversimplifier cela.

  1. Fast-SSC: <250 millisecondes
  2. Slow-SSC: >250 millisecondes

Le mécanisme neurophysiologique derrière la contribution du cycle de contraction-détente (SSC) comprend : le stockage d’énergie élastique 9, l’état actif 8,12, les caractéristiques de longueur-tension des muscles et des tissus non contractiles 13,14, les processus nerveux inconscients 15-17, la tension pré-activité 18, et l’efficacité de la coordination moteur 8,12. Mais pour simplifier un peu, nous allons les diviser en deux catégories :

  1. Les changements dans les propriétés mécaniques de l’unité muscle-tendon
  2. Mécanismes neuromusculaires

Les changements dans les propriétés mécaniques de l’unité muscle-tendon

Comme nous l’avons mentionné précédemment, l’unité muscle-tendon est responsable de l’absorption, du stockage et de la réalisation de l’énergie élastique dans un mouvement SSC. En effet, en raison de ses propriétés élastiques, le tendon est considéré comme étant le site le plus important pour cette tâche 6,7. Cependant, le tissu musculaire joue également un rôle clé, le cytosquelette du sarcomere est composé de filaments tels que le titine et le méromyosine, des éléments qui présentent des qualités élastiques 19-22. Fondamentalement, les muscles doivent se raidir (se contracter) avant de entrer en contact avec le sol, ce qui est communément appelé «activité musculaire pré-active», et rester raide pendant toute la phase excentrique et amortissement afin d’éviter l’effondrement de l’articulation ou de dissiper l’énergie sous forme de chaleur et de transmettre ainsi efficacement les forces dans le tendon et les tissus non contractiles générant la déformation des structures et par conséquent le stockage de l’énergie élastique qui sera libérée pendant la phase concentrique en plus de la force propulsive générée par les muscles en contraction 5,11,23,24.
Pré-activité musculaire. Il est considéré comme un composant du programme de coordination des mouvements dans le SNC dont le but est d’optimiser l’action musculaire au début de l’amortissement des muscles agonistes contractants de manière anticipative. Il a lieu à partir du moment où l’activité myoélectrique s’élève au-dessus des niveaux basaux jusqu’au moment du contact avec le sol25.

Figure 4: « Un schéma illustrant le sens du flux d’énergie dans les systèmes muscle-tendon qui détermine la fonction mécanique. (A) L’énergie mécanique est conservée (c’est-à-dire que le travail musculaire est réduit) lorsque les structures élastiques stockent et restaurent les changements cycliques de l’énergie mécanique du corps ou d’un appendice. (B) Les tendons chargés directement par le travail de contraction musculaire peuvent libérer cette énergie rapidement vers le corps. Si l’énergie est libérée plus rapidement qu’elle n’est stockée, la puissance musculaire peut être amplifiée. (C) Une diminution rapide de l’énergie mécanique du corps ou d’un appendice peut être temporairement stockée sous forme d’énergie de déformation élastique, suivie de la libération de cette énergie de déformation pour effectuer un travail sur les muscles actifs. Ce mécanisme a le potentiel de réduire l’entrée de puissance de pointe dans les muscles, fonctionnant ainsi comme un atténuateur de puissance. Dans la figure, le rouge indique le flux d’énergie entre la contraction musculaire active, l’énergie de déformation des tendons et les énergies cinétiques / potentielles du corps. » 26

Mécanismes neuromusculaires

Les récepteurs sensoriels dans les muscles et les tendons, connus sous le nom de « propriocepteurs » (fusiformes dans le muscle et l’organe de Golgi dans le tendon), informent le SNC des changements de tension, de longueur et d’angles articulaires et du taux à laquelle cela se produit 27,28.
Pendant la phase excentrique du SSC, le muscle est allongé, le signal de traction est reconnu par les fuseaux musculaires qui génèrent une réponse réflexe augmentant à la fois le recrutement de l’unité motrice et le taux de codage pour prévenir le sur-allongement et limiter la possibilité de blessure 15,29. De plus, la réponse excitatrice du fuseau musculaire entraînerait une plus grande force concentrique produite sans elle.
De plus, le GTO engage une réponse réflexe inverse à celle des muscle spindles. La principale fonction du GTO est d’inhiber la sortie excitatrice des muscle spindles pendant les actions d’allongement à haute charge 27,28. En raison de la réponse inhibitrice du GTO, il a été hypothéqué que sa surexcitation entraînerait une inhibition de la réponse excitatrice du muscle spindle, ce qui pourrait nuire au rendement lors des activités SSC ultérieures 5. Cependant, il a été rapporté que l’inhibition de l’effet inhibiteur (désinhibition) du GTO peut augmenter l’activité musculaire préalable et, par conséquent, ne pas affecter négativement les performances des activités SSC, en fait, la désinhibition du GTO est l’une des adaptations souhaitées générées par certains méthodes d’entraînement telles que l’entraînement plyométrique ou la méthode de choc.30,31.

Figure 5 : Muscle spindle. (A) Schéma de la structure du muscle spindle. (B) Influence de l’étirement musculaire et de la contraction des fibres musculaires intrafusales sur les terminaisons sensitives dans la partie centrale d’un spindle. Les flèches vertes indiquent la direction de la conduction des potentiels électriques par les axones des gamma-motoneurones, et les flèches bleues indiquent les fibres sensorielles de type Ia et II. Fibres musculaires intrafusales : nbd, une fibre dynamique à sac nucléaire ; nbs, une fibre statique à sac nucléaire ; nc, fibres à chaîne nucléaire. Axones des gamma-motoneurones (γ) : γs, un motoneurone statique ; γd, un motoneurone dynamique. Fibres sensorielles : Ia, type Ia ; II, type II 32.

Test de l’indice de RSI

La procédure de test d’origine pour RSI comme moyen de mesurer la capacité SSC rapide a été proposée par Young 1 et incluait une procédure de saut à pied incrémental (DJ) qui consistait en un DJ à partir d’une variété de hauteurs de chute (30, 45, 60 cm) pour imposer diverses charges d’étirement aux extenseurs de la jambe. Un système de tapis de contact / ordinateur était utilisé pour enregistrer la hauteur de saut et le temps de contact 1.

Figure 6. Exemple de données du test DJ incrémental d’un joueur de rugby.

Cependant, en raison des progrès réalisés dans le domaine des sciences du sport et de la technologie améliorée disponible, d’autres méthodes de test RSI ont été développées 2.
Ebben et Petushek ont testé 49 sujets issus de la National Collegiate Athletic Association (NCAA) de division I, de clubs ou de sports de loisirs et ont participé à des pliométries en tant que partie de leur programme d’entraînement annuel. Ils ont utilisé une batterie de différents sauts sur une plate-forme de force pour tester l’indice de force réactive, qui comprenait:

  • Sauts en Squat
  • Sauts Tuck
  • CMJ
  • CMJ chargé (dumbbells avec 30% 1RM)
  • Sauts à une jambe

Pour calculer le RSI, l’équation a remplacé le temps de contact au sol par le temps de décollage dans le. Ainsi, la hauteur de saut a été divisée par le temps de décollage, qui a inclus les phases excentrique et concentrique du SSC et peut être calculée pour tous les sauts verticaux 2.

Figure 7. Enregistrement de force en fonction du temps avec les variables utilisées pour calculer l’indice de réactivité modifié, y compris TTT = temps au décollage et FT = temps de vol 2

De plus, Harper & Hobbs, 33 sur la base du travail de Lloyd et al., 2009 34 ont proposé une autre façon de tester RSI qui consistait en 10 sauts consécutifs, également de hauteur maximale et de temps de contact au sol minimal, où le RSI final est soit la moyenne des 5 meilleurs sauts, soit la moyenne des 5 derniers sauts (test 10/5) 33.
Bien que tout type de test puisse être valide et fiable pour évaluer RSI et, par conséquent, la vitesse de SSC, une meilleure compréhension des procédures de test pourrait être un avantage pour en tirer le meilleur parti.
En raison des caractéristiques du test 10/5, un manque de contrôle postural et d’adaptation aux corrections rapides pendant le mouvement par le SNC pourrait entraîner des discrepancies entre les temps de contact au sol et les hauteurs de saut, qui sont tous deux des composantes integrales de l’indice de réactivité de la force. Par conséquent, l’incapacité à coordonner de manière cohérente le mouvement pendant la phase de contact au sol pourrait entraîner une plus grande variation de la déformation du «ressort», et donc une plus grande variation de la rigidité de la jambe. Le protocole de test 10-5 pourrait être plus adapté pour évaluer la rigidité car la hauteur de la chute est contrainte par la hauteur du saut de la répétition précédente, ce qui donne des informations supplémentaires qu’un seul effort sur le test DJ ne pourrait pas.
Les athlètes de la plupart des sports d’équipe dépendent fortement de leur capacité à produire de manière efficace et rapide des actions SSC répétées. Considérant cela, tester la résistance réactive dans une tâche d’effort répété semble être une approche logique.

Indice de force réactive.

Figure 8. Exemple de données du test 10/5 RSI d’un joueur de rugby.

Application pratique.

Il y a 2 raisons principales de sélectionner et de mettre en œuvre toute procédure de test RSI:

  1. Elle fournit des informations directement ou indirectement liées à un indicateur clé de performance (KPI).
  2. Il aide à individualiser les programmes de formation et les paramètres de chargement.

L’indice de force réactive a été lié à l’action SSC rapide, qui est impliquée dans tous les mouvements pertinents dans la plupart des sports. De plus, l’IFR a été montré pour avoir une relation forte avec les deux vitesses de changement de direction et d’accélération 35 agilité 36 et aussi la force maximale 37,38.
En outre, l’IFR peut être utilisé pour optimiser la hauteur pour sauts en profondeur plyométriques à la fois d’un point de vue de la performance et de la gestion des risques de blessure. Fondamentalement, pendant un test DJ incrémental, si l’IFR est maintenu ou amélioré à mesure que la hauteur augmente, et le temps de contact est maintenu en dessous de 250 ms, on peut supposer que la capacité de force réactive des athlètes est suffisante pour cette profondeur. En revanche, une diminution de l’IFR et / ou un dépassement du seuil de 250 ms de temps de contact peut être indicative d’un stimulus d’entraînement sous-optimal ou d’une surcharge excessive sur le système muscle-tendon.

L’indice de force réactive peut être utilisé pour optimiser la hauteur des sauts en profondeur plyométriques, tant du point de vue de la performance que de la gestion des risques de blessure.

De plus, le temps de contact peut être un outil puissant pour surveiller la performance plyométrique et évaluer en temps réel la SSC rapide lors des séances. Il peut également être utilisé comme outil de motivation pour encourager les athlètes à donner leur meilleur à chaque répétition.
Enfin, l’indice de force réactive peut être utilisé comme outil de suivi des athlètes pour évaluer la fatigue et la disponibilité neuromusculaires tout au long d’une période d’entraînement.

Références

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Leandro Carbone
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