Contraction musculaire excentrique

Mécanisme

Décrivons le mécanisme de la contraction excentrique en utilisant le muscle biceps brachial dans son action de fléchisseur de l’avant-bras comme exemple. Lors de la contraction concentrique, le biceps se raccourcit et tire un poids placé sur la main vers l'articulation de l'épaule.

À partir de ce point, quand on veut retourner vers la position initiale, deux choses se passent : 

• Le biceps commence à se détendre volontairement, 
• Il y a une force supérieure à celle qu'il a produite lors d'une contraction concentrique, parce que la force de la gravité s’ajoute au poids de l'haltère.

Dans ce moment, la force produite par le muscle est inférieure à celle nécessaire pour maintenir le biceps brachial dans son état complètement contracté. Cela entraînera un allongement forcé des fibres musculaires, ce que l’on appelle une contraction excentrique. Ce type d’action musculaire est nécessaire à une contraction pour produire un mouvement fluide qui résiste au poids de l'haltère et à la force de gravité en même temps.

Le mot « contraction » peut prêter à confusion car le biceps brachial s’allonge. Alors, que se passe-t-il réellement ? Lors d’une contraction excentrique, le muscle continue à générer de la tension, et pourtant, il s’allonge. C’est parce que la force externe appliquée sur le muscle est supérieure à la force produite par la contraction concentrique. La contraction excentrique n'est pas un simple étirement passif du muscle, mais plutôt un étirement sous tension destiné à ralentir et à lisser le repositionnement de la charge lourde.

Pourquoi la contraction excentrique est-elle plus forte que la contraction concentrique ?

Rappelons rapidement comment se contracte le muscle squelettique. L'appareil contractile du muscle est le sarcomère, une caractéristique distincte de la musculature striée. Le sarcomère est constitué de deux types de myofibrilles appelées actine et myosine, qui sont les éléments clés de l'appareil contractile. Plusieurs protéines accessoires soutiennent la fonction et l'intégrité du sarcomère, notamment la titine, la tropomoduline, l'alpha-actinine, la myomésine, la dystrophine, la nébuline et la desmine, entre autres.

La contraction musculaire concentrique, ou phase concentrique, est décrite par la théorie des ponts transversaux (filament coulissant). Selon cette théorie, les têtes de myosine se fixent de manière cyclique à des sites spécifiques sur les filaments d'actine, formant des ponts croisés. Chaque cycle de pontage consomme une molécule d’adénosine triphosphate, ou ATP (énergie). Une fois attachées, les têtes de myosine tirent les filaments d'actine et font glisser les myofibrilles les unes sur les autres. Ce processus raccourcit les sarcomères et donc l’ensemble du muscle.

Le nombre de ponts transversaux est directement proportionnel au nombre de filaments d’actine et de myofibrilles qui se raccourcissent. Par conséquent, davantage de ponts transversaux obligeront le muscle à produire une force plus importante. Comme vous pouvez le constater, une contraction musculaire concentrique forte et efficace nécessitera un investissement énergétique important.

En revanche, une action excentrique (c'est-à-dire la phase excentrique de la contraction) produit des forces plus importantes à moindre coût : les muscles sont plus forts tout en utilisant moins d'énergie. Même après des décennies de recherche, le mécanisme de cette propriété n’est toujours pas complètement compris. Plusieurs explications sont actuellement acceptées et étudiées :

• La protéine accessoire titine est responsable de cette plus grande force. La titine est une molécule élastique présente dans les sarcomères qui se fixe au filament d'actine et s'enroule comme un ressort lorsque le sarcomère se raccourcit dans la phase concentrique. Lorsque les sarcomères s'allongent dans la phase excentrique, la titine résiste et s'oppose à l'étirement comme un ressort qui se déroule. Cette résistance produit une force supplémentaire sans consommation supplémentaire d'ATP (énergie) car l'énergie potentielle a été stockée sous forme de recul élastique pendant la phase concentrique.
• Plus de ponts transversaux se forment lors des contractions excentriques que concentriques, ce qui augmente la force générée.
• Au lieu d'utiliser une ATP par cycle de pontage croisé, la contraction excentrique utilise une molécule d'ATP pendant plusieurs cycles. En conséquence, la consommation énergétique globale est plus faible.

Pour vous rappeler les détails sur le sarcomère, les myofibrilles et tout ce qui concerne la théorie des ponts transversaux, consultez nos ressources :

Exemples

En termes simples, la contraction excentrique se produit chaque fois que vous activez un muscle pour résister, lisser et contrôler un mouvement se produisant dans la direction opposée. Par exemple, lorsque vous utilisez vos fléchisseurs pour contrôler une extension, et vice versa. Voici quelques exemples de contraction excentrique au quotidien :

• Le muscle tibial antérieur est un des principaux muscles antérieurs de la jambe qui assure la flexion dorsale du pied. Il se contracte de manière excentrique pendant la marche et la course afin de lisser la chute du pied après l’appui du talon.
• Le muscle quadriceps fémoral est le muscle de la cuisse qui étend la jambe en agissant sur l'articulation du genou. Cependant, il se contracte de manière excentrique lors de la descente d'une colline ou d'un escalier pour lisser la flexion et empêcher l'articulation du genou de s'effondrer.

Les exercices excentriques sont courants chez les athlètes. Un exemple populaire est la flexion des biceps (biceps curl) ; soulever l'haltère est permis par la contraction concentrique du muscle biceps brachial, tandis que baisser l'haltère est le résultat d'une contraction excentrique. En ski alpin, la contraction excentrique du quadriceps fémoral est importante pour les virages. Au tennis, les extenseurs superficiels et profonds de l'avant-bras exercent une contraction excentrique à chaque mouvement de raquette pour protéger l'articulation du poignet d'une flexion palmaire excessive.

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