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On entend souvent parler de puissance dans le milieu de l’entraînement mais cette notion est souvent mal comprise ou mal analysée.

Si la dimension principale que l’on retire est l’expression de la force, la puissance semble être un système possédant de nombreuses autres facettes comme le déplacement, la vitesse et le travail. Nous allons donc, dans cet article, aborder les processus de production de la puissance.

Production de la puissance : source d’énergie

La disponibilité d’une source d’énergie a été considérée comme le principal constituant de la capacité à produire de la puissance (4, 10). La recherche montre que nous tirons cette énergie dans l’organisme de l’hydrolyse (sans liaison) de l’adénosine triphosphate (ATP) dans laquelle nous utilisons l’énergie de liaison entre le troisième groupe phosphate (γ) et les phosphates voisins (11). La puissance est le travail par unité de temps, alors les mouvements caractéristiques de la puissance impliquent des périodes de temps relativement courtes (2). Il semble que les sources d’énergie primaire soient celles qui tendent à être les plus rapidement disponibles. Ces sources sont représentées par l’ATP stocké dans le muscle et par la formation rapide d’ATP par le don de groupes phosphate issus de la phosphocréatine (5). Les sources supplémentaires d’ATP peuvent provenir du traitement anaérobie du glucose (glucides) stocké dans les muscles et le foie.

Processus de production de la puissance

Le processus de production de puissance externe semble commencer par la force et la contraction musculaire (9). Ce raccourcissement musculaire pourrait entraîner le mouvement de nos membres, ce que l’on appelle le travail interne et ce travail interne par rapport au temps représente alors la puissance interne (7). Le mouvement de nos membres pourrait alors permettre la génération de forces externes (forces appliquées au sol ou à des objets externes à travers nos bras et nos jambes), ce qui pourrait entraîner le mouvement ultérieur du centre de masse de notre corps (CM). Le travail externe est la force externe générée multipliée par le déplacement de notre CM. Ce travail externe par rapport au temps représente la puissance externe (6). Cette puissance externe est un indicateur possible de la performance lors des activités de puissance (ex : la vitesse à laquelle vous pouvez courir ou la hauteur à laquelle vous pouvez sauter) (8). L’élément principal de la compréhension du processus de production de puissance commence par notre capacité à générer de la force.

Générer de la force

Notre capacité à générer de la force à partir d’un tissu corporel est un processus tout à fait miraculeux. Plus spécifiquement, l’hydrolyse de l’ATP, ou l’élimination du groupe γ-phosphate, permet le changement conformationnel de la myosine (pivot) (3). Dans le contexte d’une seule interaction de cross-bridge, ou interaction myosine-actine, la force développée a été rapportée à environ 4pN (1). Ainsi, dans le contexte d’un squat avec une masse de 100kg, on peut parler de 981 mille milliards de pN ou 245 mille milliards de cross-bridges. Il semble y avoir environ 300 molécules de myosine dans chaque de filament épais, chaque molécule étant constituée de deux têtes qui se fixent, pivotent et se détachent pour produire de la force (12). Il a été démontré que ces filaments épais sont disposés selon un motif pour former la plus petite unité fonctionnelle répétitive dans un muscle, un sarcomère. Certaines données indiquent 2000 à 2500 sarcomères par 10mm de longueur de fibre musculaire. Bien que la longueur des muscles varie beaucoup, cela donne une idée générale du nombre important de cross-bridges par fibre, par unité motrice et, finalement, par muscle (13).

Processus de génération de la force

Il existe une multitude de processus sur la façon dont la force est créée dans le système neuromusculaire et, par la suite, sur la façon dont le travail est effectué. Nous devrions placer cette force dans le contexte du déplacement réel qui se produit dans le sarcomère, la fibre musculaire et le muscle dans sa globalité.

Références
  1. Barclay CJ, Woledge RC, et Curtin NA. Inferring crossbridge properties from skeletal muscle energetics. Prog Biophys Mol Biol 102: 53-71, 2010.
  2. Belli A, Kyrolainen H, et Komi PV. Moment and power of lower limb joints in running. Int J Sports Med 23: 136-141, 2002.
  3. Bloemink MJ, Melkani GC, Bernstein SI, et Geeves MA. The relay/converter interface influences hydrolysis of ATP by skeletal muscle myosin II. J Biol Chem 291: 1763-1773, 2016.
  4. Cannon DT, Bimson WE, Hampson SA, Bowen TS, Murgatroyd SR, Marwood S, Kemp GJ, et Rossiter HB. Skeletal muscle ATP turnover by 31P magnetic resonance spectroscopy during moderate and heavy bilateral knee extension. J Physiol 592: 5287-5300, 2014.
  5. Gastin PB. Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise. Sports Med 31: 725-741, 2001.
  6. Kipp K, Harris C, et Sabick MB. Correlations between internal and external power outputs during weightlifting exercise. J Strength Cond Res 27: 1025-1030, 2013.
  7. Nardello F, Ardigo LP, et Minetti AE. Measured and predicted mechanical internal work in human locomotion. Hum Mov Sci 30: 90-104, 2011.
  8. O’Brien TD, Reeves ND, Baltzopoulos V, Jones DA, et Maganaris CN. Strong relationships exist between muscle volume, joint power and whole-body external mechanical power in adults and children. Exp Physiol 94: 731-738, 2009.
  9. Sasaki K, Neptune RR, et Kautz SA. The relationships between muscle, external, internal and joint mechanical work during normal walking. J Exp Biol 212: 738-744, 2009.
  10. Seebacher F, Tallis JA, et James RS. The cost of muscle power production: muscle oxygen consumption per unit work increases at low temperatures in Xenopus laevis. J Exp Biol 217: 1940-1945, 2014.
  11. Snow DH, Harris RC, et Gash SP. Metabolic response of equine muscle to intermittent maximal exercise. J Appl Physiol 58: 1689-1697, 1985.
  12. Suzuki M, Fujita H, et Ishiwata S. A new muscle contractile system composed of a thick filament lattice and a single actin filament. Biophys J 89: 321-328, 2005.
  13. Williams PE et Goldspink G. Longitudinal growth of striated muscle fibres. J Cell Sci 9: 751-767, 1971.

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