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Hypertrophie : Quels mécanismes adaptatifs ?

mis à jour le 18/10/2021

Le volume musculaire est l’un des déterminants de la performance sportive par le fait qu’il participe, dans une certaine mesure, à l’amélioration de la force musculaire. Dans un précédent article (newsletter de décembre 2020), une revue des différentes méthodes utilisées pour augmenter la masse musculaire avait été effectuée. Pour compléter ces données, la définition des processus physiologiques responsables de cette prise de masse musculaire apparaît fondamentale afin de mieux comprendre les effets de l’entraînement.

L’hypertrophie musculaire correspond à l’accroissement du volume du muscle au développement cellulaire. Dans le cadre du travail de musculation, cette hypertrophie est la conséquence de la sollicitation d’un muscle ou de plusieurs muscles face à une résistance suffisante, par le biais de différentes méthodes, pour créer volontairement des lésions aux fibres musculaires. La réparation de ces lésions par les protéines dans les jours suivant l’entraînement permet d’augmenter la résistance des fibres musculaires aux micros-déchirures et de synthétiser de nouveaux éléments contractiles, augmentant alors le volume des muscles et leur permettant de s’adapter aux prochains stress musculaires.
La cellule musculaire, appelée myocyte ou fibre musculaire, est donc l’unité qui subit les transformations adaptives lié à l’entraînement.

Cependant, connaissons-nous réellement les mécanismes qui permettent cette adaptation cellulaire ?

Plusieurs éléments sont avancés afin d’expliquer les capacités adaptatives musculaires : différents types d’hypertrophie, les cellules satellites, l’hyperplasie et le système endocrinien. Qu’en dit la science ?

Les différents types d’hypertrophie

L’hypertrophie en série et en parallèle

L’hypertrophie musculaire est consécutive à  l’augmentation du matériel contractile présent à l’intérieur de la fibre musculaire : les sarcomères (plus petites unités fonctionnelles du muscle).

Les processus biochimiques qui s’y déroulent amènent à la production de force (dégradation de l’ATP). Pour faire face aux demandes en force, la fibre musculaire va s’adapter avec une hypertrophie dite « en parallèle » et une autre dite en « série ». Le premier correspond à une augmentation du nombre de sarcomères « les uns à côté les autres » et le second correspond à une augmentation de sarcomère « les uns après les autres ». (Figure 1)


Dans le cadre de l’entraînement traditionnel visant le développement de la force, les adaptations physiologiques semblent être déterminées par le type de contraction musculaire : le régime concentrique favorise l’hypertrophie en parallèle, alors que le régime excentrique amène à une hypertrophie en série.
L’hypertrophie en série est également soumise à l’amplitude fonctionnelle du mouvement utilisée : l’amplitude maximale est alors préconisée.

La variation du type d’entraînement doit être importante pour favoriser l’hypertrophie en série : passer d’un entrainement lourd à un entrainement à vitesse maximale amènerait à une hypertrophie en série.

L’hypertrophie en parallèle et en série sont complémentaires et doivent donc être considérées à la fois pour des objectifs fonctionnels (développer de la force sur l’ensemble d’un spectre force longueur) ou esthétiques.

Hypertrophie Sarcoplasmique et myofibrillaire

Nombre d’auteurs et de praticiens différencient l’hypertrophie «sarcoplasmique» et l’hypertrophie «myofibrillaire». Cette différence d’hypertrophie a pour origine la différence d’expression de la force et du volume musculaire entre les culturistes/bodybuilders et les powerlifteurs (force athlétique) ou les haltérophiles.  Ainsi, le travail musculaire des premiers engendre une hypertrophie plus importante du sarcoplasme (hypertrophie sarcoplasmique), c’est-à-dire des éléments non contractiles alors que les seconds ont pour conséquence une hypertrophie plus importante des éléments contractiles (hypertrophie myofibrillaire).

Culturiste contre spécialiste du bras de fer : l'importance de la prise en compte des facteurs nerveux dans le développement de la force. (source : https://www.youtube.com/watch?v=_fyC9AaXES8))

Cependant, aucune étude ne démontre de manière significative le rôle de l’hypertrophie sarcoplasmique dans l’augmentation du volume musculaire.
En effet, plusieurs arguments abondent en ce sens. Tout d’abord, il faut prendre en compte le type d’entraînement : les haltérophiles et powerlifteurs ont tendance à utiliser des charges lourdes (charge sup. a 80% du 1-RM) alors que les culturistes utilisent des charges moyennes (50-75% du 1-RM). Par ailleurs, certaines études tendent à montrer un ratio constant entre les éléments contractiles et non contractiles dans la cellule et que l’activité enzymatique menant à l’adaptation en hypertrophie ne sont pas radicalement différentes entre un travail en charge lourde (sup. à 80%) et légère (inf. à 30% du 1-RM).

Au vu de l’absence de preuve et de ces arguments, la tendance actuelle des préparateurs physiques et encadrants de musculation est d’utiliser la dénomination d’hypertrophie fonctionnelle et non-fonctionnelle. La première développe à la fois les facteurs nerveux et périphériques, tandis que la seconde ne s’intéresse qu’aux aspects périphériques.

Les cellules satellites

Le muscle squelettique est un tissu « post-mitotique », c’est-à-dire qu’il subit peu de renouvellement cellulaire dans le temps. Face aux dégâts causés par l’activités physique, il existe des cellules satellites en attente et se réveillant face à des stress mécaniques suffisamment importants. Ces cellules satellites sont des cellules souches myogéniques : elles sont des cellules mères, capable de s’autorenouveler et se différencier en cellules musculaires. Elles sont situées à la périphérie des cellules musculaires existantes.


Lorsque la stimulation a été suffisante, les cellules satellites s’activent et prolifèrent en formant des myoblastes. Ces derniers vont fusionner avec le myocyte fournissant le matériel génétique nécessaire pour la bonne réparation musculaire. Par la suite, de nouvelles divisions s’opèrent et les cellules satellites reprennent leur place au niveau périphérique après avoir fourni de nouveau myo-noyau (noyau musculaire).

Cependant, il manque encore des preuves fortes prouvant l’importance des cellules satellites dans le travail d’hypertrophie, même si une tendance forte se dégage. Elles interviendraient au moment où les capacités musculaires sont au maximum de leurs adaptations et joueraient un rôle dans la mémoire musculaire. La capacité à donner de nombreux noyaux à la fibre permettrait un retour à la normale plus rapidement ! Cela plaide donc en faveur d’un travail de la force le plus précoce possible.

Hyperplasie : un mythe ?

Certains auteurs soutiennent l’hypothèse que la croissance musculaire serait due également à un autre phénomène : l’hyperplasie.
L’hyperplasie est définie comme une croissance tissulaire liée à la division de la cellule. A partir d’une cellule musculaire (c’est-à-dire une fibre musculaire), nous obtiendrons deux fibres musculaires. L’hypertrophie augmente la taille, l’hyperplasie augmente le nombre.

Le peu d’études portant sur le phénomène d’hyperplasie chez l’homme ne montrent aucune différence significative entre les sujets entraînés et les non-entraînés. Certains chercheurs supposent qu’il est difficile de faire le décompte exact des fibres, notamment dans les muscles pennés.

En conclusion, si l’hyperplasie existe, la contribution au niveau de l’augmentation du volume musculaire doit être insignifiant.

La réponse hormonale : la réelle clé de voute ?

De nombreuses hormones ont été identifiées comme jouant un rôle dans la croissance musculaire : testostérone, hormone de croissance, facteur de croissance analogue à l’insuline, insuline… Mais de nouvelles hormones issues du muscle lui-même (comme la myostatine) !
Certaines favorisent la croissance musculaire (testostérone, hormone de croissance), d’autres bloquent les mécanismes favorables (myostatine) ou favorisent la destruction musculaire.

Le système hormonal permet une régulation de la masse musculaire. Le rôle de chacune de ces hormones semble être interdépendant : elles sont toutes nécessaires, mais pas suffisantes en soit. L’absence d’une hormone ne permet pas une réponse optimale, mais sa seule présence ne garantit en rien le bon fonctionnement physiologique.
L’importance des rôles de chacune reste à déterminer et l’interaction, la synergie ou l’antagonisme de chacune de ces hormones sont à explorer.

Conclusion

L’hypertrophie musculaire est une réalité physiologique : l’entraînement en force amène à terme une augmentation du volume musculaire. Cependant, les mécanismes réels de cette augmentation sont peu connus : si l’hypertrophie en série et en parallèle sont réellement établis, les autres mécanismes explicatifs présentent peu de preuves, voire pas de preuve comme l’hypertrophie sarcoplasmique. Les mécanismes explicatifs doivent être encore explorés.

 

Benjamin DUMORTIER

 

Références