Bras de levier au squat et au soulevé de terre : l'importance de la morphologie

Indices anthropométriques et mécanique dans le plan sagittal

La géométrie du squelette humain varie d'une population à l'autre, ce qui influence directement les bras de levier externes subis par les articulations lors des mouvements bilatéraux en chaîne cinématique fermée. À travers des jeux de données anthropologiques comprenant plus de 13 000 individus, le ratio fémur/taille suit une distribution normale avec une moyenne de 26,74 % de la taille debout, la longueur du fémur chez l'adulte se situant généralement entre 42 et 44 cm [2]. L'indice cormique — défini comme le rapport entre la taille assis et la taille debout — quantifie les proportions relatives entre le tronc et les membres inférieurs [19]. Dans les analyses biomécaniques, la longueur sous-ischiale de la jambe et la longueur du tronc déterminent la position des centres de masse segmentaires ainsi que la ligne d'action résultante du vecteur de force de réaction au sol (GRF) [1, 19].

Lors de l'exécution d'exercices polyarticulaires pour le bas du corps, les moments articulaires sont le produit de la charge externe (et de la masse segmentaire) et de la distance perpendiculaire séparant le centre de rotation de l'articulation du vecteur de charge net. L'inclinaison du buste vers l'avant déplace le vecteur de GRF résultant vers l'avant, augmentant progressivement le moment de flexion de hanche tout en diminuant le moment de flexion de genou [1]. À l'inverse, maintenir un buste plus vertical déplace le vecteur vers l'arrière, en direction de la cheville et du genou, ce qui augmente la sollicitation des extenseurs du genou et réduit le couple d'extension de hanche requis [1].

                    [Vecteur de charge de la barre]
                                 │
                                 │ 
         (Hanche) ◄──────────────┼──────────────► (Genou)
      [Bras de levier hanche]    │     [Bras de levier genou]
                                 │
                               (GRF)

Ratios fémur/buste et cinématique du squat

Au squat arrière à la barre (back squat), la profondeur est catégorisée selon les angles de flexion du genou : 110°–140° pour le quart de squat, 80°–100° pour le demi-squat, 60°–70° pour le squat parallèle et 40°–45° pour le squat profond [4]. Les athlètes présentant un ratio fémur/buste élevé subissent un déplacement horizontal accru de l'articulation de la hanche par rapport à la barre tout au long de la descente [25]. Afin de maintenir la barre centrée au-dessus du milieu du pied, un fémur plus long par rapport au buste impose une inclinaison du tronc vers l'avant plus prononcée, ce qui crée des bras de levier plus importants pour les extenseurs de la hanche et plus réduits pour les extenseurs du genou [25].

CONFIGURATIONS DU SQUAT SELON LES RATIOS SEGMENTAIRES :

Fémur long / Buste court (forte déviation de l'indice cormique) :
  - Inclinaison du tronc vers l'avant plus importante requise pour l'équilibre [25]
  - Augmentation du bras de levier sagittal de hanche et du travail des extenseurs de hanche [1, 25]
  - Atténué par un écartement accru des pieds ou un passage en barre basse (low-bar) [2, 7]

Fémur court / Buste long :
  - Maintien d'un buste plus vertical en flexion profonde [1]
  - Déplacement postérieur du vecteur de GRF augmentant les moments de flexion du genou [1]
  - Exigences de couple accrues sur les quadriceps par rapport aux extenseurs de hanche [1, 7]

La position de la barre modifie la longueur effective du levier constitué par le buste. Passer d'une position barre haute (high-bar) à une position barre basse (low-bar) réduit la distance effective hanche-barre de 5 à 7,5 cm (2 à 3 pouces), induisant environ 3 degrés de flexion de hanche supplémentaire à angles de genou et de cheville identiques [7]. À des charges supérieures de 10 %, le squat barre basse raccourcit le bras de levier des extenseurs du genou d'environ 10 % tout en allongeant celui des extenseurs de hanche de 6,5 %, ce qui nécessite environ 17 % de travail total supplémentaire d'extension de hanche tandis que les exigences de couple sur les quadriceps restent constantes [7]. En revanche, le squat avant (front squat) place la barre sur la partie antérieure des deltoïdes et les clavicules — environ 18 cm (7 pouces) plus en avant qu'en position barre basse —, induisant environ 15° à 16° d'exigences supplémentaires de flexion effective de hanche et augmentant considérablement le bras de levier des extenseurs thoraciques [7]. Par conséquent, le front squat génère une activité électromyographique (EMG) des érecteurs du rachis lombaire supérieure d'environ 25 % à celle du back squat à charge absolue identique [7]. En comparant les différents styles, le squat barre basse génère les charges totales et les moments de hanche les plus élevés, tandis que le safety-bar squat produit des moments d'extension du genou plus importants que le squat barre basse et une activation du grand fessier supérieure à celle du squat barre haute [9].

Les athlètes possédant des segments fémoraux plus longs présentent fréquemment une rétroversion précoce du bassin en profondeur (« butt wink »). Cependant, les ratios de longueur osseuse ne sont pas significativement associés à eux seuls à cette flexion lombo-pelvienne chez les pratiquants expérimentés ; les déficits de contrôle moteur et le manque de dorsiflexion de la cheville constituent les principales contraintes physiques [2]. Élargir l'écartement des pieds au squat raccourcit artificiellement la longueur sagittale effective du fémur par rapport à la ligne de résistance, réduisant efficacement l'amplitude de mouvement sagittale requise à la fois au niveau de la cheville et du genou [2].

Mécanique du soulevé de terre : indice cormique et sélection du stance

Les proportions anthropométriques dictent fortement la mécanique optimale au soulevé de terre et le choix de la variante. Les recherches sur les facteurs prédictifs anthropométriques de la performance au soulevé de terre conventionnel montrent des corrélations contrastées : certaines données révèlent que la longueur des jambes est corrélée positivement avec la force maximale sur 1RM ($r_s=0,57$) et le travail mécanique total ($r_s=0,72$), alors que d'autres analyses constatent que la longueur de la cuisse ($r=-0,52$), la longueur du tronc ($r=-0,36$) et le ratio cuisse/tibia ($r=-0,53$) sont corrélés négativement avec les scores Wilks en force athlétique [10]. Les longueurs segmentaires seules ne permettent pas de prédire systématiquement les performances au soulevé de terre conventionnel, bien que la longueur de la cuisse soit corrélée de manière indépendante avec le travail concentrique de la cheville ($p=0,03$), représentant 55 % de sa variance normalisée [10].

L'indice cormique prédit de manière significative les différences relatives de performance entre le soulevé de terre conventionnel (CDL) et le soulevé de terre sumo (SDL). Le ratio taille assis/taille debout est positivement corrélé au ratio 1RM du SDL par rapport au CDL ($r=0,297$ à $0,30$, $p<0,05$) [10, 26]. Les athlètes ayant un buste relativement plus long (indice cormique plus élevé) présentent un avantage de performance au soulevé de terre sumo, tandis que les individus ayant un buste plus court et des membres plus longs obtiennent de meilleurs résultats comparatifs au soulevé de terre conventionnel [10, 26].

Bien que la position sumo diminue la trajectoire verticale de la barre de 20 % à 25 %, les analyses dynamiques inverses en 3D démontrent que les exigences totales de couple net d'extension de hanche en 3D demeurent quasi identiques entre les deux styles [15]. Cette parité s'explique par le fait que l'extension de hanche au soulevé de terre sumo s'effectue à la fois dans le plan sagittal et dans le plan frontal par rapport au fémur [15]. Au moment du décollage de la barre, les moments d'extension du genou au soulevé de terre sumo sont environ trois fois supérieurs à ceux observés en conventionnel, ce qui entraîne des amplitudes EMG de crête significativement plus élevées dans le vaste latéral et le vaste médial [13, 15]. À l'inverse, le soulevé de terre conventionnel impose des moments d'extension vertébrale environ 10 % plus élevés et induit un recrutement plus marqué des érecteurs du rachis thoracique et du biceps fémoral [13, 15].

Au-delà des longueurs segmentaires externes, la morphologie interne de la hanche est un facteur déterminant majeur de la mécanique du soulevé de terre. Les variations de l'angle d'inclinaison du col fémoral — telles que la coxa vara (qui favorise mécaniquement l'orientation sagittale du soulevé de terre conventionnel) par rapport à la coxa valga (qui favorise la posture en abduction du soulevé de terre sumo) —, ainsi que la profondeur et la version acétabulaire, déterminent fondamentalement la capacité d'un athlète à atteindre l'abduction et la rotation externe de la hanche sans conflit osseux [15].

Flexion rachidienne et raccourcissement du bras de levier sous charge lourde

Lorsque les charges approchent de l'effort maximal, les athlètes manifestent des compensations cinématiques distinctes pour surmonter les limites de couple des extenseurs de hanche. Lors de séries de 3RM au soulevé de terre, la fatigue accumulée au fil des répétitions provoque des augmentations progressives des angles de flexion vertébrale et d'extension de hanche, en dépit de moments nets stables à l'articulation de la hanche et d'amplitudes EMG constantes sur les muscles moteurs principaux [11]. Lors de la comparaison entre charges sous-maximales (70 % du 3RM) et efforts maximaux (90 % et 100 % du 3RM), les athlètes entraînés en force présentent une augmentation significative des angles de flexion thoracique inférieure associée à une élévation de l'activation des érecteurs du rachis [16].

COMPENSATION MÉCANIQUE SOUS CHARGE MAXIMALE :

Charge sur la barre ≥ 90 % 1RM / Accumulation de fatigue
                 │
                 ▼
   Flexion vertébrale thoracolombaire [11, 16]
                 │
                 ▼
   Raccourcit le bras de levier perpendiculaire du buste (distance hanche-barre) [11, 16]
                 │
                 ▼
   Réduit les exigences de moment de flexion externe de hanche [11, 16]
                 │
                 ▼
   Permet au grand fessier / ischio-jambiers de finaliser l'extension de hanche [7, 11]

Cette flexion vertébrale, délibérée ou involontaire, raccourcit la distance horizontale séparant la barre de l'articulation de la hanche et de l'axe intervertébral lombo-sacré (L5/S1) [6, 11, 16]. En réduisant ce bras de levier externe, l'athlète limite le pic de moment de flexion externe de la hanche, compensant ainsi le plafonnement de la capacité des extenseurs de hanche [11, 16]. Les moments articulaires statiques en L5/S1 au décollage prédisent les moments dynamiques cumulés sur diverses tâches de levage avec des taux d'erreur de seulement 8 % à 12 % [6]. Toutefois, cette stratégie transfère le stress mécanique de la musculature active de la hanche vers les structures passives du rachis. Les forces de compression au segment L3/L4 atteignent 6 à 10 fois le poids du corps lors de squats partiels avec des charges comprises entre 0,8 et 1,6 fois le poids corporel, tandis que le chargement supramaximal sur des amplitudes de mouvement réduites accroît le risque de lésion vertébrale en raison de contraintes de cisaillement et de compression élevées [4]. Par conséquent, la pratique du soulevé de terre est fréquemment associée à des lombalgies chez les powerlifters masculins et à des douleurs thoraciques et cervicales chez les powerlifters féminines [17].

Ajustements pratiques : largeur d'écartement, position de la barre et morphologie

Les athlètes peuvent appliquer des ajustements biomécaniques ciblés afin de modifier les bras de levier articulaires externes en fonction de leur anthropométrie individuelle [1, 2, 7, 25] :

• Athlètes aux fémurs longs / buste court : Adopter un écartement de pieds plus large au squat (150 % à 200 % de la largeur des épaules) applique une rotation externe des cuisses dans le plan transverse, ce qui raccourcit le levier sagittal du fémur et réduit l'inclinaison du buste vers l'avant [1, 2]. Néanmoins, les stances larges augmentent les moments de valgus du genou de 23 % et les moments de rotation externe de la hanche de 19 % à 37 % [1]. Ouvrir les pointes de pieds à 30° diminue les moments de valgus du genou de 50 %, augmente les moments de varus de 80 % et élève l'activation des adducteurs de hanche à 17 %–23 % de la contraction isométrique volontaire maximale (CIVM) [1].
• Sélection de la variante de soulevé de terre : Les athlètes présentant un indice cormique élevé (buste plus long par rapport à la taille) bénéficient de l'orientation plus verticale du buste permise par le soulevé de terre sumo, ce qui réduit les contraintes d'extension vertébrale [15, 26]. Les athlètes ayant un faible indice cormique (membres plus longs, buste plus court) possèdent la structure mécanique idéale pour exploiter le soulevé de terre conventionnel sans flexion vertébrale excessive [10, 26].
• Gestion du couple des extenseurs de hanche : Lors de squats maximaux, Bryanton a démontré que les pratiquants ne développent qu'environ 77 % de leur capacité maximale de couple d'extension de hanche à 90 % du 1RM, chaque augmentation de 10 % de la charge sur la barre ne nécessitant qu'une augmentation d'environ 5 % du couple minimal d'extension de hanche [7]. Les athlètes confrontés à des bras de levier de hanche défavorables peuvent redistribuer les contraintes vers les extenseurs du genou en modifiant la position de la barre ou en utilisant des chaussures à talons surélevés pour augmenter la dorsiflexion disponible à la cheville [7, 25].