Robert Förstemann est champion du monde, d'Europe et plusieurs fois champion d'Allemagne de cyclisme sur piste. Mais il est plus connu pour ses cuisses impressionnantes que pour ses titres. Elles mesurent entre 74 et 78 centimètres de circonférence. Cela correspond à peu près à un disque d'haltères de 100 kilos - et ses jambes "ont beaucoup de puissance", dit-il. Même si Förstemann est une exception absolue : chaque cycliste souhaite avoir des jambes puissantes, quelle que soit la discipline. Car ce sont elles qui fournissent la majeure partie du travail mécanique en selle.
Le circuit de force
Au sein de la musculature de la jambe, tous les groupes de muscles n'assument toutefois pas le même rôle - ou ne travaillent pas en même temps. "L'électromyographie permet de déterminer avec précision quelle musculature participe à quel moment à la rotation de la pédale. Il existe donc de bonnes analyses scientifiques de l'activité musculaire pendant le pédalage", explique Björn Geesmann. Ce scientifique du sport dirige HYCYS, le plus grand institut scientifique privé d'Allemagne pour le coaching, le diagnostic de performance et le bikefitting, qui a notamment collaboré ces dernières années avec des équipes du World Tour comme l'actuel Alpecin-Premier Tech ou Red Bull-Bora-hansgrohe.
"La plus grande partie de la puissance est fournie dans le mouvement descendant", explique l'expert. Il s'agit de la position de manivelle de 0 à 180 degrés. Cette phase peut à son tour être divisée en une phase de pression précoce, au cours de laquelle les quadriceps et les rectus femoris fournissent l'essentiel du travail. Dans la phase de pression ultérieure, le gluteus maximus, le grand fessier, est plus impliqué, avec le soutien des muscles postérieurs de la cuisse, les ischio-jambiers. L'activité se déplace donc de l'avant vers l'arrière et de la direction du genou vers la direction de la hanche. Dans la première phase de pression, l'extenseur du genou à l'avant porte plus que le fléchisseur du genou à l'arrière. Le point mort inférieur qui suit la phase de pression n'est pas si mort que ça : les ischio-jambiers et le muscle bicuspide du mollet (gastrocnémien) accompagnent ici le passage à la phase de traction. Dans cette phase de rappel, le fléchisseur de la hanche et le muscle tibial antérieur travaillent davantage.
La différence entre un sportif amateur et un professionnel
"C'est bien sûr un peu simplifié. L'activité musculaire n'est pas strictement divisée en phases, mais se déroule en parallèle. Les muscles travaillent en même temps, mais avec une pondération différente", explique Björn Geesmann, qui sait également que l'activité des muscles dépend du niveau de performance : "Même chez les sportifs amateurs bien entraînés, les fessiers participent moins à la rotation de la pédale, alors que les sportifs professionnels ont un grand fessier très développé", explique-t-il. Cela s'explique probablement entre autres par le fait que ce muscle est sollicité très différemment lorsque l'on est assis bas et que l'on s'entraîne cinq, six heures par jour ou plus, et que les professionnels apprennent souvent à solliciter activement les fessiers tout au long du cycle de pédalage. En revanche, les cyclistes amateurs génèrent souvent la force principalement par le biais du quadriceps.
Monter avec force
La capacité du système nerveux à activer les muscles de manière ciblée par le biais d'impulsions s'appelle la commande neurologique. Elle détermine la coordination, la vitesse et l'efficacité des mouvements et joue surtout un rôle dans les longues montées ; plus la fatigue est grande, plus elle est importante. En effet, lorsque les capacités neurologiques et la coordination intramusculaire diminuent, la musculature - dans ce cas, surtout les extenseurs du genou et de la hanche - est moins facile à commander et la cadence de pédalage diminue. Dans les montées, cette dernière est pourtant déterminante pour la performance. En effet, la puissance est le produit de la force et de la cadence. "Si l'on souhaite ou doit modifier la cadence de pédalage pour une même puissance, disons passer de 90 tours par minute à 60, il faut fournir une part de force nettement plus importante pour maintenir la même puissance, car la cadence est plus faible", résume Björn Geesmann. Un effort plus important signifie une charge musculaire plus importante et une fatigue plus rapide, tandis qu'une part de force plus faible soulage les muscles et améliore la circulation sanguine grâce à leurs cycles rapides de contraction et de relâchement.
Descendre avec maintien
En revanche, en descente, la musculature stabilise plutôt qu'elle ne génère activement de la force. En particulier, les muscles qui sont principalement actifs dans la phase de récupération, par exemple les fléchisseurs de la hanche, jouent ici un rôle secondaire. Sur les terrains en pente, ce sont surtout les muscles des cuisses qui sont sollicités, mais aussi les mollets et la musculature autour des hanches et du tronc. Elle absorbe les vibrations et les chocs et aide à maintenir la position sur le vélo de course. "L'activité musculaire dépend ici davantage d'influences extérieures comme le terrain et la technique de conduite. Mais à ma connaissance, aucun travail scientifique ne s'est penché sur l'activité musculaire exacte du haut du corps en descente", ajoute le scientifique du sport Geesmann.
Toutes les forces ne se valent pas
Au sein de la performance musculaire, on peut distinguer différentes formes de force.
- Force maximale décrit la plus grande force possible qu'un muscle peut produire, indépendamment du temps. Elle est par exemple requise dans les montées courtes et raides. Dans ce cas, ce sont principalement les fibres musculaires de type II (à secousses rapides / Fast Twitch) qui sont actives.
- Force rapide par contre, il s'agit de la capacité à développer la force le plus rapidement possible, par exemple lors de sprints (cibles). Ici aussi, ce sont les fibres de type II qui dominent.
- Endurance de force est particulièrement pertinente pour le cyclisme de course. Il s'agit de la capacité à fournir une certaine puissance pendant une période prolongée sans que celle-ci ne diminue de manière significative. Pour cela, il faut des fibres musculaires de type I (slow twitch) qui se contractent plutôt lentement.
Capillaires capillaires
Même pour les longues randonnées ou les courses de marathon, il faut une certaine puissance. Mais celle-ci ne se définit pas par la force maximale exercée sur la pédale. Les gros muscles ne sont pas décisifs ici. Une solide performance d'endurance résulte plutôt d'une mise à disposition optimale de l'énergie - composée entre autres d'un bon VO2max. Ce paramètre désigne la capacité maximale d'absorption d'oxygène du corps et définit la quantité maximale d'oxygène que nous sommes capables de traiter dans les muscles et de convertir en énergie de propulsion.
Le système cardiovasculaire est un élément central dans ce contexte. Contrairement au système d'une "couch potato" inactive, un système cardiovasculaire performant se caractérise par un volume de battements élevé du cœur. Cela signifie qu'il transporte plus de sang par battement de cœur. Plus le cœur pompe de sang par battement, plus l'oxygène parvient aux muscles qui travaillent.
Parallèlement, la densité capillaire dans les muscles est plus élevée chez les personnes ayant un VO2max élevé. Ce sont les vaisseaux sanguins les plus fins qui alimentent le tissu musculaire. S'il y a beaucoup de capillaires, les muscles peuvent traiter plus d'oxygène et de nutriments et mieux évacuer les déchets. La performance augmente. "En outre, un métabolisme lipidique adéquat et un bon approvisionnement en énergie sont nécessaires pour maintenir une bonne capacité d'endurance", ajoute Björn Geesmann.
Du carburant pour les sprints et les marathons
En effet, sans énergie, les muscles ne peuvent pas travailler. Les principales sources d'énergie lors d'une activité sportive sont les glucides. Ils sont disponibles rapidement, mais de manière limitée dans le corps. Les graisses sont également une source d'énergie. Elles fournissent de la puissance plus lentement, mais de manière quasi illimitée. Trois processus métaboliques différents aident l'homme à transformer cette énergie en propulsion sur le vélo. Tous trois sont toujours actifs, mais sont sollicités différemment selon la durée et l'intensité de l'effort : le système alactacide, le système lactacide ou anaérobie et le système aérobie. Ils fournissent tous de l'ATP, une source d'énergie dont les muscles ont besoin pour se contracter. En effet, sans contraction musculaire, il n'y a pas de locomotion.
"Le système alactacide utilise des phosphates riches en énergie. Il est le plus performant et très rapide, mais aussi extrêmement limité. Après quelques secondes déjà, les phosphates sont épuisés. Il n'est pas possible de faire plus qu'un petit sprint", explique Björn Geesmann.
Systèmes énergétiques
Le système anaérobie est également relativement performant, car il fournit de l'énergie sans oxygène. Pour cela, il décompose les molécules de sucre. Toutefois, il n'est pas complet, c'est pourquoi il produit moins d'ATP et accumule plus de lactate. "Le système anaérobie ou lactacide est actif lors d'intensités élevées, mais il est épuisé après quelques minutes. Les limites sont ici la consommation d'hydrates de carbone qui accompagne les efforts prolongés ainsi que la possible acidification des muscles lorsque trop de pics anaérobies se succèdent ou que le temps de récupération n'est pas suffisant", explique le scientifique du sport.
C'est pourquoi, lors d'efforts prolongés, c'est le système aérobie qui fait le plus gros du travail. Ici, l'énergie est produite à partir de glucides et de graisses en utilisant de l'oxygène. Ce processus est plus lent, mais nettement plus efficace et durable. Toutefois, il ne s'auto-entretient pas : Contrairement à la graisse, qui est disponible presque à l'infini même chez les sportifs bien entraînés et qui n'a donc pas besoin d'être réajustée pendant l'effort, il en va autrement du glycogène. "Ici, nous avons besoin d'un ravitaillement sous forme de glucides pour avoir suffisamment d'énergie disponible pour la contraction musculaire, même sur de longues périodes", explique Björn Geesmann.
Faire le plein plus tôt, c'est être rapide plus longtemps
Les réserves de glycogène - la forme de stockage des glucides dans les muscles et le foie - sont limitées. Si l'on veut éviter de tomber en panne de carburant, il faut donc faire le plein en cours de route, et ce suffisamment tôt : "Ne pas consommer de glucides pendant les premières heures d'effort, simplement parce que l'on pense qu'il y en a suffisamment dans les muscles, n'a pas de sens. Il s'agit justement de ménager ces réserves et de ne les grignoter que vers la fin, ou de se servir d'un mélange de glucides exogènes, c'est-à-dire apportés de l'extérieur, et endogènes", explique Björn Geesmann.
Il estime qu'une fourchette de 60 à 90 grammes par heure, avec un rapport fructose/glucose de 1:2, est une bonne approche, réalisable avec un peu d'habitude, pour les sportifs amateurs et professionnels. Ce n'est que lors d'efforts extrêmement longs, comme une course d'ultra, que les graisses et leur consommation deviennent plus importantes, car "à un moment donné, il ne s'agit plus de fournir uniquement des glucides, mais de l'énergie et d'éviter un déficit énergétique en général. Par exemple, lors d'un effort de plusieurs jours".
Outre ces macronutriments, certains micronutriments sont également importants pour la performance. Les électrolytes comme le sodium, le potassium et le magnésium sont essentiels au bon fonctionnement des nerfs et des muscles. Une perte par la transpiration peut nuire aux performances, en particulier lors de trajets longs ou intensifs, explique Björn Geesmann. Il conseille : "Les minéraux comme le sodium sont importants pour la capacité d'absorption de l'eau et donc pour la thermorégulation et la fonction musculaire. Remplacer la perte, par exemple via une boisson pour sportifs, est judicieux lorsque l'effort dure plus de 90 minutes, qu'il est intense ou qu'il fait chaud". N'hésitez donc pas à ajouter un peu de sel de cuisine ou un comprimé d'électrolytes à la boisson contenue dans le bidon de vélo.
