BIOMÉCANIQUE ET ANATOMIE FONCTIONNELLE – SPORT & …

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BIOMÉCANIQUE ET ANATOMIE
FONCTIONNELLE

L’objectif de ce cours est de comprendre les bases de la biomécanique. En effet, le rôle de
l’éducateur sportif est de connaître :

1. L’anatomie pour comprendre, expliquer et corriger le geste du pratiquant afin de l’optimiser,

le tout, dans un cadre sécuritaire

2. Où et comment s’appliquent les forces
3. Les différents types de leviers
4. Les différents types de contractions musculaires
5. Les courses (= amplitude) articulaires et musculaires par rapport aux mouvements

QU’EST-CE QU’UN LEVIER ?

En biomécanique, un levier est un système rigide (os) sur lequel agit une force
(musculaire) pour vaincre une résistance (en général la gravité) en prenant appui sur un
point fixe (articulation).

Nb : la force ne s’applique pas directement au muscle mais à son insertion (le tendon). C’est pour
cela que l’on se fait des tendinites lorsque les tendons sont trop fragiles ou pas assez échauffés.

La grande majorité des mouvements en musculation sont des leviers inter puissant.

Glossaire :

▪ F = Force : la force est exercée par votre muscle

▪ R = Résistance : la résistance provient de la gravité ou bien d’un poids couplé à la

gravité.
Prenons l’exemple d’un biceps. Lorsque vous faites une flexion de votre avant-bras (même
sans haltère), votre biceps se contracte légèrement. Ceci provient de la gravité. Si vous
avez un haltère, votre biceps se contracte davantage, mais ceci est toujours lié à l’effet de la
gravité sur l’haltère.

La force et la résistance sont donc toujours en opposition, en duel. Si c’est la force qui
remporte le duel, vous parvenez à faire votre mouvement (votre curl biceps). Si c’est la
résistance qui l’emporte, vous n’arrivez plus à soulever votre haltère et votre bras
retombe. La résistance remporte le duel.

▪ A = Articulation

▪ Newton : unité de mesure de force (1kg = 10N environ (9,81 exactement))

▪ Centre de gravité : c’est le point où agit la force de gravité terrestre (la pesanteur) sur

l’organisme.

Chez l’homme = L3 (3ème vertèbre lombaire) – si le centre de gravité tombe dans le polygone
de sustentation, on est en équilibre.

=> On élargit le polygone de sustentation si on écarte les pieds (plus de stabilité)

▪ Polygone de sustentation : zone virtuelle délimitée par les bords des points d’appui

▪ Moment cinétique (que l’on nomme : M0) : si une R (Résistance) agit à une distance d’un
point, on dit que cette R exerce un moment cinétique (contrainte) par rapport à ce point.

=> M0 = Résistance x Longueur du levier

Ex : Richard fait un curl biceps avec un haltère de 5kg, donc environ 50 N (50 Newton). Son
avant-bras fait 30 cm de long, soit 0,3 mètre. Le moment cinétique fait donc 50 x 0,3 = 15 N/m
(15 Newton par mètre). Le moment cinétique est plus important que celui exercé par Babeth,
dont l’avant-bras fait 20cm (M0 = 50 x 0,2 = 10 N/m). L’haltère paraîtra donc plus lourd si vous
avez un avant-bras long.

Comment se calcule la force nécessaire à développer en fonction de la résistance, du levier et du
bras de levier ?

F = (R x L1) / L2

Avec F la Force, R la Résistance et :

▪ L1 = la longueur du levier, c’est-à-dire la longueur de l’os (ce que l’on a vu dans le moment

cinétique)

▪ L2 = le bras de levier, c’est-à-dire la distance entre l’articulation et l’insertion musculaire.

=> Cette différence entre levier et bras de levier est fondamentale. Il est important de la
connaître. Le bras de levier est une distance, en général, courte, entre une articulation et
l’insertion musculaire. Par exemple, dans le cadre du biceps brachial, le bras de levier est la
distance entre l’articulation du coude et l’insertion du biceps sur le radius, soit en général
quelques centimètres.

Ex : un sportif veut faire un biceps. Le bras de levier de son biceps brachial (distance entre son
coude et l’insertion de son biceps sur le radius) est de 5cm (soit 0,05 mètre). Pour soulever un
haltère de 5 kg (soit 50 Newton), avec son avant-bras qui fait 30cm (soit 0,3m), il va avoir besoin
d’une force de (50 x 0,3)/0,05 = 300 Newton (soit environ 30kg).
Si un autre sportif qui a l’avant-bras aussi long mais un bras de levier plus long (l’insertion de son
biceps se fait plus loin du coude), disons 10cm (soit 0,1m), il aura besoin d’exercer une force de
seulement (50 x 0,3)/0,1 = 150 Newton (soit environ 15kg).

=> Globalement, on a plus de force si notre levier est petit (avant-bras court) et si notre bras de
levier est important (distance entre l’insertion du muscle et l’articulation). Ceci explique pourquoi
dans des sports tels que l’haltérophilie, la gymnastique ou le CrossFit, les athlètes de petite taille
et/ou avec des bras de levier importants (plus difficile à savoir) ont un avantage compétitif
naturel.

Si l’on développe un peu la formule pour calculer la force

F = (R x L1) / L2, on obtient

F = M0 / L2 car le moment cinétique M0 est égal à R x L1.

L’équilibre se trouve donc lorsque F x L2 = R x L1

BIOMÉCANIQUE ET TRAVAIL CONCENTRIQUE,
EXCENTRIQUE ET ISOMÉTRIQUE

Lorsqu’il y a équilibre entre la force et la résistance, les leviers osseux sont immobiles. La force
exercée par un muscle contrebalance parfaitement la résistance. Il n’y a aucun
raccourcissement. C’est ce qu’on appelle un travail isométrique.

Lorsqu’il y a un déséquilibre entre la force et la résistance, on obtient soit :

▪ Si la force est supérieure à la résistance (votre muscle arrive à soulever la charge), vous

faites un travail concentrique. Les insertions du muscle se rapprochent (par exemple, pour
un curl biceps, votre avant-bras se rapproche de votre épaule).

▪ Si la force est inférieure à la résistance (votre muscle n’arrive pas à soulever la charge,),

vous faites un travail excentrique. Les insertions du muscle s’éloignent.
Bien entendu, le travail excentrique peut être volontaire si vous êtes capable de soulever la
charge mais que vous exercez volontairement une force moindre.

=> Un curl biceps est théoriquement un travail concentrique (lorsque l’avant-bras se rapproche
de l’épaule) puis excentrique (lorsque l’avant-bras s’éloigne de l’épaule). Dans le jargon, on va
simplifier en disant que l’on fait un travail concentrique.

Les courses de mouvement
En biomécanique, on distingue 4 courses de mouvement :

▪ Course interne = raccourcissement (travail concentrique)
▪ Course externe = allongement (travail excentrique)
▪ Course totale = course interne + course externe
▪ Course moyenne = à mi-chemin

Ex : je vais un demi curl biceps ou un demi squat

Dans l’ordre décroissant de force (on a le plus de force sur la premier mouvement et le moins de
force sur le dernier), nous avons le travail :

▪ Excentrique (travail négatif)
Isométrique
▪
▪ Concentrique
▪ Pliométrique

Un exercice pliométrique consiste à faire travailler en puissance et explosivité un ou plusieurs
muscles du corps. Un exercice pliométrique est constitué d’un étirement rapide des agonistes,
suivi d’une contraction maximale, utilisant principalement le poids du corps comme outil.

Nb : le muscle antagoniste (= muscle opposé) se contracte même dans la phase concentrique du
muscle agoniste (= celui qui travaille principalement). Il permet de contrôler le mouvement. Sans
lui, il n’y aurait pas de maîtrise. Par exemple, sans le triceps brachial, la phase concentrique du
curl biceps serait dangereuse : on risquerait de se prendre la barre dans le nez.

BIOMÉCANIQUE ET PLANS (FRONTAL, SAGITTAL
ET HORIZONTAL)

Les mouvements sont définis à partir de la position de référence : la position anatomique.

Source : « Anatomie pour le mouvement » de Blandine Calais-Germain.

Dans cette position de référence, le corps est debout, le pieds réunis, parallèles et les bras le
long du corps, paumes tournées vers l’avant.

Les mouvements se définissent en direction et en amplitude sur les 3 plans suivant :

▪ Frontal
▪ Sagittal
▪ Horizontal ou transversal

Le plan frontal

Il est indispensable pour l’examen que vous compreniez bien les 3 plans et que vous
soyez capables de dire sur quel plan se fait un mouvement.

Il divise le corps entre sa partie antérieure (visage, poitrine, ventre, quadriceps…) et sa partie
postérieure (nuque, dos, fessiers, ischio-jambiers, mollets…). C’est le plan dans lequel se font les
mouvements principalement visibles de face.

Pour savoir quels mouvements vous pouvez faire sur un plan frontal, imaginez-vous que vous
êtes coincés entre 2 murs parallèles, l’un devant votre visage, l’autre derrière votre tête.

Quels mouvements pouvez-vous faire dans ce cas ?

Vous pouvez par exemple faire des élévations latérales des membres supérieurs (abduction et
adduction des « bras »), des abductions/adductions des membres inférieurs, un développé nuque
ou clavicule.

Le plan sagittal

Il divise le corps par une ligne médiane entre sa partie gauche et droite.

Les 2 parties sont donc à peu près symétriques (un membre inférieur, un membre supérieur, un
œil, une oreille…). C’est le plan dans lequel se font les mouvements principalement visibles de
profil.

Pour savoir quels mouvements vous pouvez faire sur un plan sagittal, imaginez-vous que vous
êtes coincés entre 2 murs parallèles, l’un à votre gauche, l’autre à votre droite.

Quels mouvements pouvez-vous faire dans ce cas ?

Vous pouvez par exemple faire des flexions de jambes (squats), des fentes, des élévations
antérieures ou des rétropulsions des membres supérieurs (bras vers l’avant ou vers l’arrière).

Le plan horizontal ou transversal

C’est le plan dans lequel se font les mouvements principalement visibles d’en haut ou d’en bas.

Il divise le corps entre sa partie supérieure et inférieure.