Un jour de mars 1894, une femme nommée Emily Brown a serré une ampoule en caoutchouc avec sa main gauche 10 fois, aussi fort qu’elle le pouvait. L’ampoule était fixée à un instrument qui mesurait la force de sa prise. Elle établissait une base de référence.
Huit fois au cours des 13 jours suivants, Brown a fait les mêmes contractions, cette fois avec son autre main — mettant essentiellement cette main sur un programme d’entraînement. Son « entraîneur » était Edward Wheeler Scripture, un médecin et psychologue américain, qui avait récemment cofondé l’American Psychological Association.
Le treizième jour, le Dr Ecriture a demandé à Brown de serrer l’ampoule avec sa main gauche non entraînée, et quelque chose d’étonnant s’est produit: bien qu’elle n’ait travaillé que sur la force de sa main droite, Brown avait apparemment augmenté la force de sa main gauche de 43%.
Cet effet, souvent appelé « éducation croisée », a été reproduit par les scientifiques à de nombreuses reprises depuis le XIXe siècle. Une analyse de 2006 de 16 études transversales a révélé que la force du membre non entraîné augmentait d’environ sept pour cent, en moyenne — environ la moitié du gain de force du membre qui a fait les entraînements.
Jusqu’où le phénomène s’étend-il dans le corps? Au cours des dernières années, des chercheurs ont exploré cette question. Ce qu’ils ont trouvé est à la fois étrange et fascinant. Différentes parties de notre corps semblent se parler et s’influencer, même lorsqu’elles sont éloignées et — on pourrait penser – non connectées. Plus que de simples curiosités, ces connexions pourraient avoir des implications non seulement sur la façon dont les athlètes s’entraînent, mais aussi sur la façon dont les gens devraient se réadapter après une blessure à un côté du corps.
« Nous sommes tellement interconnectés, les deux côtés », explique David Behm, professeur de recherche à l’École de cinétique humaine et de loisirs de l’Université Memorial de Terre-Neuve au Canada, qui a co-écrit plusieurs des études récentes.
Voici quelques-unes des découvertes les plus intéressantes:
La Jambe Gauche Sait Ce que fait la Main Droite
L’un de ces résultats les plus intéressants est que l’exercice d’un bras n’influence pas seulement l’autre bras, mais peut en fait avoir un impact sur les performances du bas du corps.
Dans une étude, les chercheurs ont découvert que peu de temps après que de jeunes hommes et femmes aient effectué des rondes d’un exercice de poignée fatigant, la capacité de leurs muscles fléchisseurs plantaires (région de la cheville) à produire de la force « diminuait significativement » de deux mesures, selon une étude de 2013 dans l’European Journal of Applied Physiology. Une autre étude a révélé que la fatigue des fléchisseurs du coude signifiait que les sujets testés ne pouvaient pas activer complètement leurs muscles quadriceps, a révélé une étude de 2014 dans la revue Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism.
« en bout de ligne, la fatigue semble « voyager » d’un groupe musculaire à un autre, et principalement du haut au bas du corps plutôt que du bas du corps au haut du corps », écrit Israel Halperin, auteur principal de l’étude de 2014 et chercheur au doctorat à l’Université Edith-Cowan et à l’Institut australien du sport. Ou du moins, il se manifeste différemment dans le haut du corps.
Alors que se passe-t-il?
Lorsque vous faites ces boucles de biceps, vos biceps ne sont pas la seule chose à faire. Selon les chercheurs, votre système nerveux central fait également l’objet d’une séance d’entraînement, car il traite de toutes les informations qu’il traite — contracter un muscle, en détendre un autre, équilibrer votre corps, garder une prise ferme. C’est pas mal de travail. En conséquence, le système nerveux se fatigue un peu, dit Behm.
Maintenant, disons que vous laissez tomber les haltères et que vous sortez par la porte pour courir. Les groupes musculaires du bas du corps comme les quadriceps sont plus grands que, disons, les fléchisseurs du coude et les biceps. Ils ont plus d’unités motrices — les endroits dans vos jambes où le signal électrique est converti en mouvement — et ont également un plus grand pourcentage de fibres musculaires à contraction rapide, explique Behm. Tous ces facteurs signifient que leur utilisation met à rude épreuve un système nerveux déjà un peu fatigué, selon la théorie. C’est similaire à ce qui se passe lorsque les lumières s’éteignent dans une petite ville après qu’une grande usine allume ses machines.
La façon dont tout cela est connecté n’est toujours pas entièrement connue. Alors que les chercheurs comprennent assez bien le fonctionnement de nos muscles, notre câblage est encore plus compliqué. « En général, nous savons qu’il y a des changements et des inhibitions qui se produisent à la fois dans le cerveau et la moelle épinière », explique Behm. « Mais nous ne sommes pas exactement sûrs de la voie à suivre. »
Un mélange de facteurs, cependant, peut entraîner un muscle non local à se fatiguer. « Nous parlons principalement de voies neuronales (cerveau et moelle épinière), périphériques (divers métabolites), biochimiques (fatigue accumulée dans les muscles de stabilisation nécessaires pour stabiliser le corps pendant les tests) et psychologiques (déficits de motivation pour accomplir la tâche avec beaucoup d’effort), et leur interaction », explique Halperin.
Étirement
L’étirement produit également des effets de « croisement » intrigants. Dans une étude menée par Behm et ses collègues, les participants ont connu des augmentations « significatives » de huit à neuf pour cent de l’amplitude des mouvements de leurs épaules après avoir effectué des étirements statiques et dynamiques dans le bas du corps.
Inversement, les participants ont connu une augmentation de plus de cinq pour cent de l’amplitude de mouvement de leurs fléchisseurs de la hanche après avoir effectué des étirements statiques sur le haut du corps, selon une étude publiée en 2016 dans l’European Journal of Applied Physiology.
« Étirez une partie de votre corps et une autre partie devient plus flexible », explique Behm.
Dans une autre étude, 14 rameurs d’équipage ont participé à plusieurs jours de séances d’étirement au cours desquelles ils ont répété plusieurs étirements fléchisseurs de la hanche, statiques ou dynamiques. Au cours de chaque séance, un fléchisseur de la hanche a été étiré; l’autre ne l’était pas. L’amplitude de mouvement de chaque fléchisseur de la hanche a été mesurée. Les résultats: selon le type d’étirement, l’amplitude de mouvement du membre non étiré était presque aussi bonne, voire meilleure, que le membre étiré.
La raison pour laquelle le membre non exercé a connu de tels avantages est liée à une « tolérance accrue à l’étirement », disent les chercheurs. « Les étirements peuvent être inconfortables », explique Behm. « Vous tirez ce muscle et ce n’est pas une sensation très agréable, toute cette tension sur votre muscle. Mais si vous vous êtes déjà étiré, vous l’avez logé dans un certain membre. »L’inconfort est maintenant attendu; il devient plus gérable, et vous vous permettez de vous y installer.
« Il est logique que si vous augmentez l’amplitude des mouvements d’un membre, le système nerveux va imiter celle de l’autre », explique Arnold Nelson, professeur au département de kinésiologie de la Louisiana State University qui a participé à plusieurs autres études d’étirement. « Vous ne voulez pas faire une foulée de quatre pieds avec un membre et ne pas pouvoir le faire avec l’autre. Le corps veut pouvoir tout garder en équilibre, du mieux qu’il peut. »
De telles informations pourraient bénéficier aux athlètes de haut niveau. Des études montrent que l’étirement statique produit des altérations mineures et à court terme de la performance, le genre de déficiences que la plupart d’entre nous échangent volontiers contre les avantages que procure l’étirement. Mais courir cinq pour cent plus lentement pourrait être un désastre pour un sprinteur olympique pur-sang. Mais si ce même sprinteur étirait ses épaules au lieu de ses jambes, juste avant d’entrer dans les blocs? En théorie, il gagnerait une amplitude de mouvement accrue dans ses jambes, sans inconvénient, selon Behm.
L’étirement d’un membre peut également affecter le membre opposé (aka controlatéral). Dans une étude, les chercheurs ont demandé à 13 personnes d’étirer l’un de leurs veaux quatre fois par jour pendant 30 secondes chacune, quelques fois par semaine pendant 10 semaines. Ils n’ont pas du tout étiré l’autre mollet. Pendant ce temps, un groupe témoin n’a fait aucun étirement à l’un ou l’autre veau.
Comme prévu, après 10 semaines, le mollet étiré a connu une augmentation significative de l’amplitude de mouvement et de la force — 29% plus forte. Alors que le mollet non étiré n’a gagné aucune amplitude de mouvement (il a en fait diminué d’un pour cent), le mollet paresseux est néanmoins devenu 11 pour cent plus fort, selon l’étude de 2012 dans le Journal of Strength and Conditioning Research.
Une étude de dix semaines ne suffit pas pour développer beaucoup de masse musculaire, explique Nelson, l’auteur principal. Au lieu de cela, « la majeure partie de l’augmentation de la force est dans les composants neuronaux: vous apprenez à faire une meilleure synchronisation, une meilleure utilisation de l’activation du muscle lui-même. »Et c’est quelque chose que même la jambe passive peut apparemment apprendre — du moins en partie.
Un certain désaccord
Des études ont trouvé beaucoup plus d’effets sur le bas du corps que sur le haut du corps, conduisant à un certain désaccord entre les chercheurs sur le fait que le phénomène fonctionne vraiment dans les deux sens — c’est-à-dire si ce qui se passe dans les membres inférieurs affecte vraiment les membres supérieurs. Behm pense que oui.
Dans une étude l’année dernière, lui et ses collègues ont demandé à 18 jeunes hommes qui s’entraînaient régulièrement en musculation d’effectuer des extensions de genou jusqu’à ce que ces muscles soient épuisés. Ensuite, la force de l’articulation du coude des hommes a été testée en faisant plusieurs répétitions d’un exercice. « Les premières répétitions, nous ne l’avons pas vu, mais nous l’avons vu au cours des six dernières » répétitions, lorsque les hommes ont montré une perte de force d’environ cinq pour cent, explique Behm. En d’autres termes, les hommes se sont bien débrouillés avec quelques représentants, mais ont marqué le pas.
Cela a également des implications pour la formation.
« Si vous êtes un athlète et que vous souhaitez obtenir le meilleur entraînement possible, et que vous vous demandez si vous pouvez courir puis faire un entraînement du haut du corps, la réponse est « non » », dit Behm. « Si vous êtes un athlète d’élite, 5 à 10 % (déficience) par jour pourraient affecter vos résultats d’entraînement. »
Pourquoi cela se produit-il? « Cela remonte à l’énergie mentale dont vous avez besoin » pour effectuer une tâche — ce que Behm appelle « entraînement neuronal. »Après avoir utilisé les gros muscles de la jambe sur, disons, une course forte, le système nerveux est assez fatigué. Vous pouvez effectuer quelques répétitions d’un exercice du haut du corps. Mais après un peu plus, vous commencez à vous effriter. « La fatigue mentale, l’effort mental d’une course difficile affecteront ou causeront des déficits au haut du corps lorsque vous essayez de soulever des poids. »
Le mettre à profit
Ces résultats pourraient aider à accélérer le rétablissement des personnes — athlètes et autres — qui ont subi des blessures à un côté de leur corps, disent les chercheurs.
Disons que vous vous êtes cassé la jambe droite en skiant et que vous portez maintenant un plâtre dessus. Si vous souhaitez minimiser la perte de force et rebondir de la blessure le plus rapidement possible, une bonne idée serait d’exercer votre jambe gauche non blessée, y compris en faisant des étirements. Certes, les muscles des jambes moulés s’atrophieraient encore. Mais avec les étirements, « vous pourriez au moins être capable de maintenir quelque chose — ce n’est que neuronal, mais au moins c’est quelque chose », explique Nelson.
De plus, dit Behm, en maintenant l’autre jambe active, « la capacité du système nerveux central à signaler que le muscle serait toujours élevé. »En gros, le système nerveux devient terne sans utilisation, aussi. Mais si vous gardez les lignes de communication ouvertes et nettes, lorsque cela est supprimé, vous n’aurez pas à reconstruire ce réseau à partir de zéro. Oui, vos muscles auront encore besoin d’être reconstruits, mais vous pourrez recruter ces unités motrices à contraction rapide, ce qui vous permettra de reprendre plus rapidement l’entraînement et les activités.
Photo de plomb: Kaare Ion / TandemStock