Neuromuscular and muscle-tendon system adaptations to isotonic and isokinetic eccentric exercise

Adaptations neuromusculaires et musculo-tendineuses à l'exercice excentrique isotonique et isocinétique

Gaël Guilhem (1) , Christophe Cornu (1) , Arnaud Guével (1)

1 MIP - Motricité, interactions, performance EA 4334 / Movement - Interactions - Performance

To present the properties of an eccentric contraction and compare neuromuscular and muscle-tendon system adaptations induced by isotonic and isokinetic eccentric trainings. Synthesis. – An eccentric muscle contraction is characterized by the production of muscle force associated to a lengthening of the muscle-tendon system. This muscle solicitation can cause micro lesions followed by a regeneration process of the muscle-tendon system. Eccentric exercise is commonly used in functional rehabilitation for its positive effect on collagen synthesis but also for resistance training to increase muscle strength and muscle mass in athletes. Indeed, eccentric training stimulates muscle hypertrophy, increases the fascicle pennation angle, fascicles length and neural activation, thus inducing greater strength gains than concentric or isometric training programs. Eccentric exercise is commonly performed either against a constant external load (isotonic) or at constant velocity (isokinetic), inducing different mechanical constraints. These different mechanical constraints could induce structural and neural adaptive strategies specific to each type of exercise. Conclusion. – The literature tends to show that isotonic mode leads to a greater strength gain than isokinetic mode. This observation could be explained by a greater neuromuscular activation after IT training. However, the specific muscle adaptations induced by each mode remain difficult to determine due to the lack of standardized, comparative studies. # Résumé Objectif. – Présenter les propriétés de la contraction excentrique et comparer les adaptations neuromusculaires et musculo-tendineuses induites par les modes isotonique et isocinétique. Synthèse. – Une contraction musculaire excentrique se caractérise par la production d'une force musculaire associée a ` un allongement du complexe muscle-tendon. Cette sollicitation musculaire peut provoquer des microlésions auxquelles succèdent des processus de régénération des structures musculaires et tendineuses. L'exercice excentrique est donc utilisé en rééducation fonctionnelle pour son effet positif sur la synthèse du collagène et dans le domaine de l'entraıˆnemententraıˆnement pour développer la force et la masse musculaire. L'entraıˆnemententraıˆnement excentrique stimule en effet l'hypertrophie musculaire, augmente l'angle de pennation, la longueur des fascicules musculaires et l'activation nerveuse, engendrant ainsi des gains de force supérieurs aux entraıˆnementsentraıˆnements concentriques ou isométriques. L'exercice excentrique peut e ˆtre réalisé contre une charge externe constante (isotonique) ou a ` vitesse constante (isocinétique). Ces contraintes mécaniques différentes pourraient induire des adaptations structurales et nerveuses spécifiques a ` chaque mode d'exercice.

Pre´senter les proprie´te´s de la contraction excentrique et comparer les adaptations neuromusculaires et musculo-tendineuses induites par les modes isotonique et isocine´tique. Synthe`se. – Une contraction musculaire excentrique se caracte´rise par la production d’une force musculaire associe´e a` un allongement du complexe muscle-tendon. Cette sollicitation musculaire peut provoquer des microle´sions auxquelles succe`dent des processus de re´ge´ne´ration des structures musculaires et tendineuses. L’exercice excentrique est donc utilise´ en re´e´ducation fonctionnelle pour son effet positif sur la synthe`se du collage`ne et dans le domaine de l’entraıˆnement pour de´velopper la force et la masse musculaire. L’entraıˆnement excentrique stimule en effet l’hypertrophie musculaire, augmente l’angle de pennation, la longueur des fascicules musculaires et l’activation nerveuse, engendrant ainsi des gains de force supe´rieurs aux entraıˆnements concentriques ou isome´triques. L’exercice excentrique peut eˆtre re´alise´ contre une charge externe constante (isotonique) ou a` vitesse constante (isocine´tique). Ces contraintes me´caniques diffe´rentes pourraient induire des adaptations structurales et nerveuses spe´cifiques a` chaque mode d’exercice.

Mots clés: Lengthening contraction; Isotonic; Isokinetic; Muscle architecture; Electromyography

Mots clés: Contraction excentrique; Isotonique; Isocinétique; Architecture musculaire; Electromyographie

Domaines: Sport; Physiologie du sport

Gaël Guilhem, Christophe Cornu, Arnaud Guével. Neuromuscular and muscle-tendon system adaptations to isotonic and isokinetic eccentric exercise . Annals of Physical and Rehabilitation Medicine, 2010, pp.319-341. ⟨10.1016/j.rehab.2010.04.003⟩. ⟨hal-01565489⟩