Interaction muscle-tendon lors d’une contraction à vitesse maximale

Nouvelle publication : La vitesse maximale lors d’une flexion plantaire (extension de la cheville) est largement dépendante des conditions de pré-activation du muscle et de l’implication des structures élastiques.

Maximal shortening velocity during plantar flexion: Effects of pre-activity and initial stretching state.

Beaumatin, N., Hauraix, H., Nordez, A., Hager, R., Rabita, G., Guilhem, G., Dorel, S.

Scand J Med Sci Sports

Summary: We investigated the effects of the initial length of the muscle-tendon unit (MTU) and muscle pre-activation on muscle-tendon interactions during plantarflexion performed at maximal velocity. Ultrasound images of gastrocnemius medialis were obtained on 11 participants in three conditions: (a) active plantarflexion performed at maximal velocity from three increasingly stretched positions (10°, 20°, and 30° dorsiflexion), (b) passive plantarflexion induced by a quick release of the ankle joint from the same three positions, and (c) pre-activation, which consisted of a maximal isometric con- traction of the plantarflexors at 10° of dorsiflexion followed by a quick release of ankle joint. During active plantarflexion at maximal velocity, initial MTU length positively influences ankle joint velocity (+15.3%) by increasing the contribution of tendinous tissues (+37.6%) but not the shortening velocity peak value reached by muscle fascicle. Although greater initial stretch of the plantarflexors (ie, 30° dorsiflexion) increased the passive velocity of the fascicle during initial movement, its peak velocity in the active condition was not affected. Muscle pre-activation resulted in a considerable increase in ankle joint (+114.7%) and tendinous tissues velocities (+239.1%) but prevented reaching the maximal muscle fascicle shortening velocity. Then, this condition should be used to characterize tendinous tissues rather than muscle contractile properties.

Implications : Both the level of muscle pre-activity and the level of muscle-tendon unit stretching before the movement can dramatically alter the interactions between the active and passive structures. Then, these variables directly influence i) the velocity reached at the joint level during a contraction performed at maximal velocity and ii) the respective contributions of the contractile and elastic components in this maximal joint velocity.
 

Résumé : Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux effets de la longueur initiale du complexe muscle-tendon (CMT, plus ou moins étiré) et du niveau de pré-activation musculaire sur les interactions muscle-tendon pendant une flexion plantaire réalisée à vitesse maximale. Des images échographiques du muscle gastrocnemius medialis ont été obtenues sur 11 participants dans 3 conditions différentes : (a) flexion plantaire active à vitesse maximale réalisée à partir de différentes positions initiales d’étirement (10°, 20° et 30° de dorsiflexion - 0° étant la position neutre), (b) flexion plantaire passive induite par un relâchement brusque (« quick release ») de l’articulation de la cheville à partir des 3 mêmes positions et (c) pré-activation, qui consistait à une contraction isométrique maximale des fléchisseurs plantaires à 10° de dorsiflexion suivie par un relâchement brusque de la cheville. Pendant la condition active réalisée à vitesse maximale, un étirement initial du CMT plus important entraine une augmentation significative de la vitesse articulaire de la cheville (+15.3%) et la vitesse de raccourcissement des tissus tendineux (+37.6%) mais n’a pas d’effet sur la vitesse maximale de raccourcissement des faisceaux musculaires. Durant la condition passive, les faisceaux musculaires se sont également raccourcis ; cependant, leur vitesse de raccourcissement n’a jamais excédée la vitesse maximale mesurée durant la condition active. La pré-activation musculaire permet une augmentation considérable de la vitesse articulaire (+114.7%) et de la vitesse de raccourcissement des tissus tendineux (+239.1%) ; en revanche, cette condition est associée à une diminution de la vitesse de raccourcissement maximale des faisceaux musculaires. Cette condition dite du « quick release » semble donc intéressante pour décrire les propriétés des tissus tendineux plutôt que les propriétés contractiles du muscle.

Implications : Le fait que le muscle soit déjà activé (et donc pré-contracté) et qu’il se trouve en condition plus ou moins étiré avant la réalisation d’un mouvement modifie fortement les interactions entre les structures actives et passives qui le composent. Ainsi, ces deux variables sont importantes à considérer lors de la réalisation d’une contraction maximale car elles influencent directement i) la vitesse maximale que pourra atteindre une articulation et ii) les contributions relatives des structures contractiles et élastiques à la production de cette vitesse articulaire maximale.