Dépendance de la fatigue à la longueur musculaire : approche mécanique et neurophysiologique

The objective of this work is to evaluate the fatigue dependency on the knee extensor muscles length. Exercises varying the type of contraction (isometric and eccentric) and intensity of contraction (maximal and sub-maximal) are performed in order to disrupt the neuromuscular system by different factors of fatigue: central and peripheral. These exercises are performed at two muscular lengths (S and L, corresponding respectively to 40 and 100° of knee flexion). Neuromuscular parameters (maximal torque, muscular twitch, voluntary activation level, electromyographic activity, etc.) are analyzed in pre- and post-fatigue conditions in the type of contraction required by the fatiguing exercise. In order to compare these parameters for the same level of fatigue between S and L, exercises are maintained until an identical reduction of the voluntary torque is obtained. The results demonstrate, under non-fatigue conditions, an activation level dependency (twitch interpolation technique) on muscle length during isometric and eccentric maximal contractions. Activation is higher for long muscle lengths contraction. This phenomenon is maintained with fatigue. Moreover, it is observed that, whatever the type and intensity of the contraction, fatigue appears more rapidly at long than at short muscular lengths. The mechanical strain induced at the level of the sarcomeres by the contraction of the muscle mobilized in a stretched position would cause, during the fatiguing exercises, a stress of the muscular structure which could even reach to damages. This effect would explain the more rapid decrease in strength at long muscle lengths. When fatigue is induced from submaximal contractions, different adaptations between mono- and bi-articular muscles appear. Activation of the knee extensor muscles would depend on their ability to produce force at the mobilized muscular length. These results can be applied in the prevention of work-related musculoskeletal disorders.L’objectif de ce travail consiste à évaluer la dépendance de la fatigue à la longueur des muscles extenseurs du genou. Des exercices variant le type de contraction (sollicitation isométrique et excentrique) et l’intensité de la contraction (maximale et sous-maximale) sont réalisés afin de perturber le système neuromusculaire par des facteurs de la fatigue différents : centraux et périphériques. Ces exercices sont effectués à deux longueurs musculaires (P et G, correspondant respectivement à 40 et 100° de flexion du genou). Les paramètres neuromusculaires (moment maximal, secousse musculaire, niveau d’activation volontaire, activité électromyographique…) sont analysés en condition pre- et post-fatigue dans le type de contraction requis par l’exercice fatigant. Afin de comparer ces paramètres pour un même niveau de fatigue entre P et G, les exercices sont maintenus jusqu’à l’obtention d’une diminution identique du moment volontaire. Les résultats mettent en évidence, dans les conditions de non fatigue, une dépendance du niveau d’activation (technique de twitch interpolation) à la longueur musculaire lors des sollicitations maximales isométriques et excentriques. L’activation est plus élevée pour les grandes longueurs de mobilisation musculaire. Cette particularité est maintenue avec la fatigue. Par ailleurs, on observe que, quels que soient le type et l’intensité de la contraction, la fatigue apparaît plus rapidement à grandes qu’à petites longueurs musculaires. La contrainte mécanique induite au niveau des sarcomères par le travail du muscle mobilisé dans une position étirée provoquerait, lors des exercices fatigants, une atteinte de la structure musculaire pouvant aller jusqu’aux dommages. Cet événement expliquerait la diminution plus rapide de la force à grandes longueurs musculaires. Lorsque la fatigue est induite à partir de sollicitations sous-maximales, des adaptations différentes entre les muscles mono- et bi-articulaires apparaissent. L’activation des muscles extenseurs du genou serait dépendante de leur possibilité de production de force à la longueur mobilisée. Ces résultats peuvent trouver une application dans la prévention des troubles musculo-squelettiques induits par le travail