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Comment fonctionne la contraction isométrique ?

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  1. Qu'arrive-t-il exactement à la myosine pendant la contraction isométrique ? Je soupçonne que soit les têtes de myosine se "gelent" au milieu du cycle de pont croisé, soit passent par des cycles complets de pont croisé à plusieurs reprises à la vitesse parfaite de sorte que le taux d'extension devienne égal au taux de contraction (en gros, un muscle n'est pas immobile, mais s'étend à plusieurs reprises de moins de 1 mm, puis la myosine se contracte immédiatement pour compenser cette extension afin de maintenir le muscle à une longueur statique - et ainsi de suite).

  2. Pourquoi les contractions isométriques dépensent de l'énergie, alors que la physique montre clairement que l'énergie n'est dépensée que lorsque nous modifions la vitesse de quelque chose ? Si ma deuxième hypothèse est vraie et que le muscle n'est pas immobile, alors de l'énergie est évidemment dépensée. Mais si les têtes de myosine gèlent au milieu du cycle collées à l'actine, il n'y a aucune raison de dépenser de l'énergie.

  3. Disons qu'une personne essaie de soulever un rocher de 10 tonnes avec toute la force dont elle dispose. C'est aussi une contraction isométrique, mais dans ce cas, la deuxième hypothèse ne devrait pas fonctionner, car si la myosine pouvait terminer un cycle de pont croisé sous une telle résistance, cela signifierait que le muscle est assez fort pour soulever le rocher. Donc dans ce cas, il doit se coincer à mi-cycle, la masse de la roche ne lui permettant pas de finir son changement de conformation. Si oui, alors pourquoi les muscles dépensent-ils de l'énergie ? La myosine est littéralement bloquée en place et jusqu'à ce qu'elle termine un cycle, elle ne se lie pas à un autre ATP.


5 exercices isométriques à essayer

Les exercices isométriques sont des exercices qui impliquent la contraction des muscles sans aucun mouvement des articulations environnantes. La tension constante sur les muscles peut aider à améliorer l'endurance musculaire et à soutenir les exercices dynamiques.

La plupart des exercices de renforcement musculaire impliquent de déplacer les articulations, en utilisant les muscles pour pousser ou tirer contre la résistance. Cependant, les exercices isométriques impliquent de maintenir des positions statiques pendant de longues périodes.

Cet article discutera de ce que sont les exercices isométriques et fournira quelques exemples.

Partager sur Pinterest Crédit image : Andrey_Popov / Shutterstock.

Les exercices isométriques mettent en tension des muscles particuliers sans déplacer les articulations environnantes. En appliquant une tension constante aux muscles, les exercices isométriques peuvent être utiles pour améliorer l'endurance physique et la posture en renforçant et en stabilisant les muscles.

Il existe deux types de contraction musculaire : isotonique et isométrique. Les contractions isotoniques se produisent lorsque les muscles deviennent plus courts ou plus longs contre résistance et que la tension reste la même. Les contractions isométriques se produisent lorsque la tension augmente mais que le muscle reste à une longueur constante.

De nombreux exercices de renforcement musculaire impliquent des mouvements concentriques ou excentriques, qui sont tous deux des contractions isotoniques. Les mouvements concentriques raccourcissent le muscle et les mouvements excentriques allongent le muscle.

Les exercices isométriques n'impliquent pas le raccourcissement ou l'allongement des muscles. Pendant les exercices isométriques, les articulations sont immobiles et les muscles ne changent pas de forme ou de taille. Les gens maintiendront généralement la contraction isométrique pendant plusieurs secondes ou minutes.

Certains exercices isométriques développent une tension en maintenant le corps dans une certaine position, tandis que d'autres peuvent impliquer de tenir des poids. Le maintien de la contraction musculaire permet au tissu musculaire de se remplir de sang et de créer un stress métabolique sur le muscle. Cela peut aider à améliorer la force et l'endurance.

Un avantage des exercices isométriques est qu'ils sont assez faciles à réaliser, ne nécessitent généralement aucun équipement et sont facilement intégrables dans de nombreux exercices d'haltérophilie.


Qu'est-ce que la contraction des muscles squelettiques ? (Avec des photos)

Une contraction des muscles squelettiques est le mécanisme par lequel les muscles des articulations mobiles du corps produisent un mouvement au niveau de ces articulations. Le muscle squelettique se différencie du muscle cardiaque, qui pompe le cœur, et du muscle lisse, qui est un composant de plusieurs organes internes et produit des mouvements comme pousser les aliments le long du tube digestif, en ce sens qu'il se connecte à ses deux extrémités à l'os. Ainsi, lorsqu'il se contracte, c'est-à-dire lorsque ses fibres se raccourcissent et s'allongent, il tire sur les deux os, provoquant un mouvement au niveau de l'articulation qu'il traverse. La contraction des muscles squelettiques, qui implique une réaction chimique au niveau des composants protéiques contenus dans chaque cellule musculaire, est ce qui rend possible le mouvement du squelette.

Les muscles squelettiques peuvent produire différents types de contractions. Une contraction dans laquelle les fibres musculaires se raccourcissent, comme on le voit lorsque la cage thoracique est rapprochée du bassin lors d'un resserrement abdominal, est connue sous le nom de contraction concentrique. Lorsque les fibres musculaires s'allongent, comme dans la phase d'abaissement d'un crunch, une contraction excentrique se produit. Une contraction des muscles squelettiques impliquant à la fois la phase concentrique et la phase excentrique d'un mouvement est connue sous le nom de contraction isotonique. Une contraction isométrique, en revanche, est une contraction dans laquelle le muscle ne change pas de longueur en se contractant, comme en tenant une position accroupie sans bouger.

Le muscle squelettique est constitué de faisceaux de fibres musculaires, qui à leur tour sont des faisceaux de cellules musculaires. Les cellules musculaires sont longues, étroites et de forme cylindrique et constituées d'unités appelées sarcomères qui sont responsables de la contraction des muscles squelettiques. Le modèle qui explique ce qui se passe dans le sarcomère lorsqu'un muscle se contracte est connu sous le nom de théorie du filament glissant. Il peut être utilisé pour expliquer tous les types de contraction musculaire, qui ne diffèrent que par le fait que la force appliquée au muscle est inférieure, supérieure ou égale à la force produite par les cellules musculaires.

À l'intérieur de chaque sarcomère, une unité présente par centaines de milliers dans chaque cellule musculaire, se trouvent des protéines organisées en longs filaments appelés actine et myosine. Les protéines d'actine sont passives, c'est-à-dire qu'elles forment des chaînes qui reçoivent les protéines de myosine actives. Disposée en lignes alternées, la myosine glisse d'avant en arrière au-delà de l'actine et, ce faisant, elle émet des ions calcium qui provoquent la liaison de chaque protéine de myosine à un site correspondant sur chaque protéine d'actine.

Pendant la contraction des muscles squelettiques, les filaments de myosine s'accrochent à l'actine et la dépassent. Cela se produit simultanément dans les nombreux sarcomères de la cellule, qui sont disposés en bandes. Cet « AVC », comme on l'appelle communément, provoque un raccourcissement collectif du muscle, qui revient ensuite à sa longueur de repos lorsque la myosine se libère de l'actine.


Qu'est-ce que l'exercice isométrique? Science et avantages

Un exercice isométrique est une technique d'entraînement dans laquelle vos articulations et vos muscles ne bougent pas, ils se contractent dans une position statique.

Exercices isométriques, aussi connu sous le nom isométrie, sont parmi les plus anciennes de l'histoire écrite, acquérant généralement une valeur spirituelle dans le yoga et les arts martiaux orientaux, en particulier le Tai Chi.

Saviez-vous que Bruce Lee lui-même a utilisé l'isométrie pour développer son contrôle musculaire et son endurance qui l'ont rendu célèbre dans le monde entier ?

L'isométrie est un excellent choix si vous souffrez de fractures osseuses ou de douleurs articulaires sans sacrifier l'efficacité, bien que vous deviez faire attention à votre tension artérielle si vous souffrez d'une maladie cardiovasculaire, comme l'hypertension.

Une bonne respiration est vitale, car retenir votre souffle tout en faisant des isométries augmentera votre tension artérielle à des niveaux dangereux.

Voici quelques-uns des avantages des exercices isométriques :

  • Force et gain musculaire sans autant d'usure sur les articulations
  • Tolérance accrue à l'acide lactique
  • Approfondissement de la connexion esprit-muscle
  • Contrôle accru du corps
  • Entraînements rapides

Dans les années 1950, les chercheurs Hettinger et Muller ont découvert qu'un seul effort quotidien des 2/3 de l'effort maximum d'une personne exercé pendant six secondes à la fois pendant dix semaines augmentait la force d'environ 5% par semaine, tandis que Clark et ses associés démontraient que la force statique continuait à grandir même après la conclusion d'un programme d'exercices isométriques de cinq semaines.

Le principe de l'exercice isométrique est simple : maintenez un poids ou une position avec laquelle vous êtes à l'aise pendant une période déterminée. Augmentez progressivement la résistance ou le temps maintenu sous tension, et votre force et votre endurance augmenteront en conséquence.

La contraction isométrique intense de vos muscles est la clé ici !

Si vous avez l'impression que certains de vos groupes musculaires sont à la traîne par rapport au reste de votre corps, l'isométrie peut être le facteur qui vous aidera à traverser vos plateaux de biceps ou de mollets.


Isométrie : entraînement aux maintiens statiques et à la contraction statique

Le terme isométrie fait référence à des protocoles d'exercice au cours desquels aucun raccourcissement ou allongement du muscle ne se produit. Les protocoles isométriques traditionnels impliquent généralement l'application soudaine d'une contraction maximale d'une durée de 10 à 15 secondes, généralement effectuée contre un objet immobile ou un autre groupe musculaire. Certains protocoles impliquent de maintenir une posture plus longtemps en utilisant le poids corporel du sujet comme résistance (squats muraux, planches, diverses postures de yoga).

Au cours des dernières décennies, divers protocoles isométriques d'entraînement à haute intensité ont été développés. Celles-ci varient considérablement en durée, de moins de 6 secondes dans la formation Max Contraction de John Little à 90 secondes dans le protocole de contraction statique chronométrée de Ken Hutchins. Certaines méthodes d'entraînement à haute intensité populaires, telles que les dernières prises statiques de Mike Mentzer et les ensembles Omega de John Little, intègrent à la fois une composante isométrique et dynamique ou « isotonique » , impliquant généralement une contraction isométrique suivie d'une contraction partielle ou complète. gamme négative.

Descriptions de base des protocoles isométriques d'entraînement à haute intensité populaires

Mike Mentzer’s prises statiques impliquent une contraction isométrique dans la position "complètement contractée" d'un exercice de traction à une seule articulation ou composé ou la position médiane d'un exercice de poussée composé, en utilisant un poids que le sujet peut tenir entre 8 et 12 secondes pour le haut du corps, ou 15 à 30 secondes pour le bas du corps. Lorsque le sujet ne peut plus maintenir le poids immobile, il effectue un négatif lent.

John Little’s Contraction maximale Le protocole est similaire au maintien statique de Mike Mentzer, mais implique une contraction isométrique beaucoup plus courte (0,25 à 6 secondes) et n'est utilisé que dans la position entièrement contractée d'un exercice à une seule articulation ou rotatif. Lorsqu'elle est exécutée dans le cadre d'une Ensemble Oméga, la contraction maximale peut être répétée plusieurs fois.

Ken Hutchins’ protocole de contraction statique chronométré implique une contraction isométrique de 90 secondes contre une source de résistance fixe ou immobile, consistant en trois segments de 30 secondes d'effort progressivement croissant. Les sujets sont invités à exercer un effort « modéré » pendant les 30 premières secondes, un effort qui est presque aussi dur qu'eux oser pendant les 30 secondes suivantes, et de se contracter aussi fort qu'ils oser pendant les 30 dernières secondes, puis pour réduire progressivement l'effort après les 90 secondes complètes.

Le sujet est chargé de contracter aussi fort qu'il oser plutôt qu'aussi dur qu'eux pouvez leur rappeler d'être prudent car il est possible de produire très niveaux de force élevés.

Si un sujet est incapable d'effectuer un exercice de manière dynamique en raison d'une blessure ou de déformations articulaires ou s'il ressent une douleur ou une irritation dans certaines parties de l'amplitude de mouvement, une contraction isométrique effectuée dans une position où le sujet ne ressent pas de douleur ou d'irritation est une alternative efficace.

Les sujets souffrant de problèmes de cou exacerbés par divers exercices dynamiques pour le haut du corps peuvent souvent effectuer ces exercices en utilisant une contraction statique chronométrée avec peu ou pas d'irritation du cou.

Étant donné que très peu de compétences ou de contrôle moteur sont nécessaires, les sujets ayant un niveau de capacité motrice trop faible pour effectuer des exercices dynamiques de manière contrôlée peuvent effectuer en toute sécurité des isométries.

De nombreux exercices de contraction statique chronométrée ne nécessitent aucun équipement spécial et peuvent être effectués en utilisant son propre corps, un mur ou des objets communs tels que des chaises, des balles et des ceintures. De tels exercices permettent à ceux qui n'ont pas accès à un équipement d'exercice d'aborder directement certaines structures musculaires qui ne sont abordées qu'indirectement à l'aide d'exercices traditionnels au poids du corps, éventuellement comme pré-épuisement pour ces exercices. Un exemple de ceci serait d'effectuer une contraction thoracique statique chronométrée, en se contractant contre une balle tenue entre les coudes pour adresser les pectoraux, ce qui pourrait être effectué comme pré-échappement pour les pompes.

Les protocoles isométriques peuvent souvent être exécutés efficacement sur un équipement qui possède trop de friction ou des courbes de résistance inappropriées pour une utilisation avec des protocoles dynamiques.

Désavantages

Les protocoles isométriques ne fournissent aucun étirement et améliorent peu la souplesse des muscles travaillés. Ce problème est facilement résolu en effectuant des exercices d'étirement séparés pour ces muscles si nécessaire (seuls quelques muscles peuvent être étirés).

En raison de la plus grande élévation de la pression artérielle (PA) possible avec l'exercice isométrique et en particulier lors des exercices impliquant une préhension, une prudence supplémentaire est nécessaire pour les sujets ayant une PA élevée ou des conditions qui peuvent être exacerbées par une élévation significative de la PA. Une bonne respiration est absolument essentiel pour minimiser l'élévation de la PA, en particulier en n'effectuant pas la manœuvre de Val Salva.

Protocoles d'exercices isométriques peut produire des augmentations de force spécifiques à la position ou à l'angle articulaire entraîné, et non sur toute l'amplitude de mouvement (ROM). Cela dépend de plusieurs facteurs, qui seront discutés plus en détail dans la section sur les mouvements composés ci-dessous.

Un autre inconvénient est la nécessité pour des partenaires d'entraînement puissants de soulever le poids en position pour le sujet lors de l'exécution de prises statiques. La plupart des gens peuvent utiliser beaucoup plus de poids pour les prises statiques pendant les durées recommandées que pour un entraînement dynamique normal, cela peut donc rapidement devenir très exigeant pour les partenaires d'entraînement ou l'entraîneur et présenter un plus grand risque de blessure si le transfert interpersonnel n'est pas effectué correctement. Les sujets plus forts dépasseront également rapidement les machines sélectives les plus courantes. En raison de ces inconvénients, les contractions statiques chronométrées sont une alternative plus sûre et plus pratique.

Contraction statique chronométrée

Pendant la contraction statique chronométrée, le sujet se contracte contre une source de résistance effectivement immobile telle qu'un bras de mouvement qui a été verrouillé dans une position fixe ou est maintenu immobile par un instructeur ou un partenaire d'entraînement. Ceci est différent d'une prise statique où le sujet tient et tente de résister au mouvement négatif d'un bras de mouvement d'une barre ou d'une machine.

La contraction statique chronométrée est mieux réalisée sur des appareils d'exercice dont les bras de mouvement peuvent être verrouillés en position à n'importe quel point sur la ROM ou à l'aide d'un rack électrique. Il est également possible d'utiliser des machines sélectives avec des piles de poids conventionnelles qui permettent d'épingler une résistance adéquate avec le bras de mouvement dans la position souhaitée, empêchant ainsi tout mouvement positif supplémentaire. Certains centres de formation ont incorporé des longueurs de chaîne réglables dans leur équipement qui peuvent être utilisées pour limiter l'amplitude de mouvement pour l'exécution de la contraction statique chronométrée. Lors de l'utilisation de machines qui ne permettent pas de verrouiller le bras de mouvement en position, celui-ci peut être maintenu immobile par un instructeur ou un partenaire de formation s'il dispose d'un levier adéquat. Il peut également être effectué en utilisant la résistance manuelle pour de nombreux exercices. La contraction statique chronométrée peut être plus sûre que les prises statiques pour certains sujets, car l'utilisation d'une résistance fixe plutôt que mobile ne nécessite aucun transfert inter ou intrapersonnel d'un bras ou d'une barre de mouvement.

En commençant par un effort minimal, le sujet augmente progressivement la quantité de force qu'il applique jusqu'à ce qu'il exerce un effort d'environ 50 %, et continue de se contracter contre la résistance à ce niveau d'effort pendant environ 30 secondes. Après 30 secondes, ils augmentent progressivement leur effort jusqu'à 75 %. Après 30 secondes supplémentaires, ils augmentent progressivement leur effort jusqu'à ce qu'il soit presque maximal. Enfin, après 30 secondes d'effort quasi maximal, le sujet exerce un effort maximal pendant 30 secondes supplémentaires. Après cela, le sujet doit réduire très progressivement l'intensité de la contraction sur une période de quelques secondes, plutôt que de se relâcher soudainement. Il est tout aussi important de réduire progressivement l'intensité de la contraction que de l'appliquer de manière graduelle et contrôlée.

Le protocole de Ken Hutchins pour la contraction statique chronométrée est le suivant :

    Augmentation progressive de la contraction de 0% à 50% d'effort perçu :

Bien que cela puisse sonner facile, lorsqu'il est correctement exécuté, il est incroyablement intense et capable de produire un niveau de pénétration musculaire très profond.

Un inconvénient de la contraction statique chronométrée est qu'à moins qu'elle ne soit effectuée sur un équipement doté d'un dynamomètre, il n'existe aucun moyen objectif ou précis de mesurer les performances ou les progrès de l'exercice. Étant donné que le sujet se contracte contre un objet fixe plutôt que de résister à l'attraction de la gravité sur une barre ou à la contre-pression du bras de mouvement d'une machine, il n'y a aucun moyen de quantifier la résistance.

Blocages statiques

Au cours d'une prise statique, une barre ou le bras de mouvement d'une machine est transféré de l'instructeur ou du partenaire d'entraînement au sujet dans la position complètement contractée ou le point final d'un exercice simple, ou à mi-chemin d'un mouvement composé. Le sujet se contracte alors contre la résistance, essayant de la maintenir immobile le plus longtemps possible. Une fois que les muscles sont incurvés au point où il est impossible d'empêcher le mouvement descendant de la résistance, le sujet continue de se contracter contre la résistance, exécutant le négatif aussi lentement que possible.

La plupart des sujets ont besoin d'environ 20 % de résistance en plus pour la tenue statique qu'ils n'en utiliseraient pour un ensemble d'exercices dynamiques de durée similaire. Cela variera quelque peu entre les individus et les groupes musculaires, et lors de l'utilisation d'haltères ou d'équipements avec des courbes de résistance incorrectes, l'augmentation de la résistance nécessaire dépend de la position ou de l'angle articulaire auquel l'exercice est effectué.

Le protocole de Mike Mentzer pour une retenue statique est le suivant :

  1. L'instructeur ou le partenaire d'entraînement aide à augmenter la résistance jusqu'à la position souhaitée ou, dans le cas d'exercices au poids du corps tels que les mentons ou les dips, à l'aide d'un pas, le sujet se soulève dans la position de départ avec ses jambes.
  2. La résistance est transférée de l'entraîneur au sujet ou le sujet transfère la résistance des jambes au haut du corps.
  3. La résistance est maintenue immobile jusqu'à ce qu'une défaillance musculaire statique se produise - le point auquel les muscles ne possèdent plus une force suffisante pour empêcher un mouvement négatif de la résistance.
  4. La résistance est alors abaissée lentement sous contrôle strict.

Les prises statiques nécessitent beaucoup plus de prudence que la contraction statique chronométrée en raison de l'exigence d'une quantité de résistance relativement élevée et de la nécessité d'un transfert inter ou intrapersonnel de la résistance dans de nombreux exercices. Le maintien statique peut ne pas être approprié pour certains sujets qui ne peuvent pas tolérer l'exercice dynamique en raison de blessures ou de déformations articulaires, auquel cas une contraction statique chronométrée doit être utilisée.

Le seul avantage des maintiens statiques par rapport à la contraction statique chronométrée est qu'ils permettent de mesurer les performances et les progrès de l'exercice en termes de résistance x durée définie. Si un sujet effectue un maintien statique pendant la durée prescrite avant qu'une défaillance musculaire ne se produise, la résistance doit être augmentée lors de l'entraînement suivant.

Transfert de résistance interpersonnelle

Il est extrêmement important que le transfert interpersonnel de la résistance soit effectué correctement. Lors de la remise de la barre ou du bras de mouvement au sujet, il est important de ne pas lâcher prise brusquement, en chargeant brusquement le sujet, car cela pourrait provoquer des blessures. Lorsque la barre ou le bras de mouvement est dans la position souhaitée et que le sujet indique qu'il est prêt, l'instructeur ou le partenaire d'entraînement doit informer le sujet qu'il va commencer à transférer la résistance. Pendant que le sujet tient la barre ou le bras de mouvement immobile, le partenaire d'entraînement doit réduire très progressivement la quantité de force qu'il applique à mesure que le sujet augmente progressivement la quantité de force qu'il applique jusqu'à ce que le sujet supporte toute la charge. Au moment où le partenaire d'entraînement a complètement transféré le poids au sujet, il doit indiquer qu'il l'a fait et commencer à chronométrer l'ensemble.

Les exercices nécessitant un transfert interpersonnel doivent être effectués en utilisant des machines avec des bras de mouvement fusionnés plutôt qu'indépendants, et des haltères plutôt que des haltères, car cela permet à la fois au sujet et au partenaire d'entraînement un meilleur contrôle du poids pendant le transfert et est donc beaucoup plus sûr.

Transfert de résistance intrapersonnel

Pendant le transfert intrapersonnel, plutôt que le transfert de résistance entre l'instructeur ou le partenaire d'entraînement et le sujet, le sujet transfère la résistance d'un de ses groupes musculaires à un autre. Par exemple, lors de l'exécution de mentons statiques ou négatifs uniquement sur le Nautilus Multi Exercise, le sujet réglerait le chariot de la machine de manière à ce que, debout sur la marche supérieure, la barre de menton soit au niveau du haut de sa poitrine. Il soulevait ensuite progressivement ses pieds de la marche en transférant le poids de son corps de ses jambes à ses bras et à son torse. Cela peut également être effectué avec une barre de traction ordinaire à l'aide d'un escabeau ou d'une chaise haute.

Augmentation de la force spécifique à la position par rapport à la gamme complète

Les exercices isométriques doivent être effectués près du milieu de l'amplitude de mouvement pour la plupart des exercices où le chevauchement des myofibrilles permet une production de force optimale et une plus grande tension dans les muscles ciblés. Les positions au niveau ou à proximité du point final peuvent être plus efficaces dans certains exercices tant que l'insuffisance active des muscles ciblés est évitée. Les isométries ne doivent pas être effectuées au point final ou près du point final des exercices de poussée composés où peu de résistance significative est rencontrée par les muscles cibles tandis que les articulations peuvent être soumises à de grandes forces de compression en raison de l'avantage du levier.

Arthur Jones, le fondateur de Nautilus, a souvent affirmé que la seule position dans laquelle on est capable de contracter et donc de stimuler toutes les fibres d'un muscle particulier est la position de contraction musculaire complète. C'est Incorrect. Alors que les positions ou les amplitudes de mouvement impliquant un moindre degré de raccourcissement peuvent ne pas être aussi idéales, le recrutement de l'unité motrice (contraction) et donc la possibilité de stimulation, ne nécessitent pas de passer à la position "complètement contractée". Le recrutement de l'unité motrice dépend des exigences de force de l'exercice. Si les besoins en force sont suffisamment élevés, toutes les unités motrices seront recrutées, peu importe où dans le ROM l'exercice est effectué.

Sur cette base, il semblerait que les protocoles d'exercices isométriques tels que la contraction statique chronométrée et le maintien statique devraient entraîner des augmentations de force spécifiques à la plage complète plutôt qu'à la position ou à la plage. Cependant, le fait que de nombreux exercices impliquent plusieurs muscles ou groupes de muscles dont l'implication relative peut varier considérablement sur l'ensemble de la ROM complique quelque peu le problème.

Mouvements composés (multi-articulations ou linéaires)

Les protocoles d'exercices isométriques peuvent ne pas produire de gains de force complets dans certains mouvements composés. Contrairement à de nombreux exercices simples ou à une seule articulation, pendant les exercices composés, beaucoup plus de muscles sont impliqués et l'implication relative de ces muscles change continuellement d'une position à l'autre tout au long de l'amplitude du mouvement. Selon le degré de changement de l'implication musculaire d'une position à l'autre, l'exercice isométrique dans certaines positions d'un mouvement composé peut fournir une charge et une stimulation inadéquates pour les muscles qui ne sont pas impliqués dans une certaine mesure minimale nécessaire à cette position, mais peuvent être impliqués dans une degré plus élevé dans d'autres parties de la ROM. En conséquence, il y aurait une augmentation de résistance disproportionnée dans ces parties de la ROM.

Par exemple, lors de la traction de la poignée avant vers le bas, la poitrine est impliquée dans l'extension des épaules pendant les 30 à 45 premiers degrés de mouvement. Si une personne exécute une contraction statique chronométrée ou une prise statique sur la poignée avant vers le bas dans une position au-delà de cette partie de la ROM impliquant la poitrine, les augmentations de force résultantes ne seront pas proportionnelles sur toute la gamme de l'exercice. Ils seront plus bas sur la ROM impliquant la poitrine.

Sachez que dans une telle situation, bien que les augmentations de force puissent ne pas être proportionnelles sur toute la ROM, elles ne seraient pas non plus limitées à la position spécifique entraînée.

Dans les exercices où cela pose un problème, il faut soit effectuer l'exercice dans une position dans laquelle toutes les structures musculaires impliquées dans la version dynamique de l'exercice sont chargées de manière significative, soit traiter les muscles insuffisamment chargés avec un exercice différent.

Poids vs Résistance

Pendant les mouvements de poussée composés tels que les squats, la presse thoracique et la presse aérienne, aucun des muscles impliqués dans l'exercice n'est chargé de manière significative près de la position d'extension complète en raison des changements d'effet de levier. Dans les positions d'extension complète ou presque, les os supportent la majorité de la charge et les muscles rencontrent beaucoup moins de résistance. Cet avantage de levier est la raison pour laquelle une personne peut effectuer des répétitions partielles dans ces exercices sur la partie de la ROM proche de l'extension avec beaucoup plus de poids qu'elle ne peut en utiliser pour effectuer l'exercice sur la totalité de la ROM.

Le poids et la résistance ne sont pas la même chose. Le poids est une quantité scalaire, une mesure de la masse d'un objet. La résistance est une quantité vectorielle, un type de force, qui, dans le cas de l'exercice, est un produit du poids et de l'effet de levier. Selon l'effet de levier, on peut avoir une énorme quantité de poids avec très peu de résistance dans certaines positions, comme dans les exercices composés ci-dessus, ou une énorme quantité de résistance avec très peu de poids. C'est la résistance que le muscle rencontre pendant l'exercice qui est importante.

Lorsqu'elles sont utilisées avec des mouvements de poussée composés, les prises statiques doivent être effectuées dans la position où les muscles cibles rencontrent la plus grande résistance, et non là où le plus de poids peut être manipulé. Ce poste varie en fonction de l'équipement utilisé. Une exception à cela serait les cas où ces techniques sont utilisées pour contourner une blessure ou une condition physique qui empêche un exercice dynamique et complet, auquel cas la position dépend des limitations physiques du sujet.

Test de force

Les comparaisons de l'efficacité relative de différents protocoles d'exercice utilisant un test dynamique pour mesurer les changements de force sont grossièrement inexactes en raison de plusieurs facteurs. Ceux-ci incluent les effets de l'habileté, de la friction de l'appareil, de la variation du couple du corps et de l'appareil, de l'élan et des problèmes de référence de position, etc. Effectuer des tests statiques résout la plupart de ces problèmes et en minimise d'autres. Les tests statiques n'impliquent aucune friction importante, aucun élan, aucune variation de couple et minimisent l'influence des compétences des protocoles d'entraînement dynamiques. Les machines médicales MedX permettent également de contrebalancer avec précision le couple corporel et le facteur de couple produit par l'énergie stockée lors des tests isométriques.


Comment fonctionne la contraction isométrique ? - La biologie

Unité Six. Vie animale

22. Le corps animal et comment il se déplace

Trois types de muscles forment ensemble le système musculaire des vertébrés. Comme nous l'avons vu, le corps des vertébrés est capable de bouger parce que les muscles squelettiques tirent les os avec une force considérable. Le cœur pompe à cause de la contraction du muscle cardiaque. Les aliments circulent dans les intestins en raison des contractions rythmiques des muscles lisses.

Actions du muscle squelettique

Les muscles squelettiques déplacent les os du squelette. Certains des principaux muscles humains sont étiquetés sur la droite de la figure 22.12. Les muscles sont attachés aux os par des sangles de tissu conjonctif dense appelées tendons. Les os pivotent autour de connexions flexibles appelées articulations, tirées d'avant en arrière par les muscles qui leur sont attachés. Chaque muscle tire sur un os spécifique. Une extrémité du muscle, l'origine, est attachée par un tendon à un os qui reste immobile lors d'une contraction. Cela fournit un objet contre lequel le muscle peut tirer. L'autre extrémité du muscle, l'insertion, est attachée à un os qui bouge si le muscle se contracte. Par exemple, l'origine et l'insertion du muscle sartorius sont indiquées à gauche sur la figure 22.12. Ce muscle aide à plier la jambe au niveau de la hanche, amenant le genou vers la poitrine. L'origine du muscle se situe au niveau de la hanche et reste immobile. L'insertion se fait au niveau du genou, de sorte que lorsque le muscle se contracte (se raccourcit), le genou est tiré vers la poitrine.

Graphique 22.12. Le système musculaire.

Certains des principaux muscles du corps humain sont étiquetés.

Les muscles ne peuvent que tirer, pas pousser, car les myofibrilles se contractent au lieu de se dilater. Pour cette raison, les muscles des articulations mobiles des vertébrés sont attachés par paires opposées, appelées fléchisseurs et extenseurs qui, lorsqu'ils sont contractés, déplacent les os dans différentes directions. Comme vous pouvez le voir sur la figure 22.13, lorsque le muscle fléchisseur à l'arrière de la partie supérieure de votre jambe se contracte, la jambe inférieure est rapprochée de la cuisse. Lorsque le muscle extenseur à l'avant de la partie supérieure de votre jambe se contracte, la partie inférieure de la jambe est déplacée dans la direction opposée, loin de la cuisse.

Graphique 22.13. Muscles fléchisseurs et extenseurs.

Le mouvement des membres est toujours le résultat d'une contraction musculaire, jamais d'une extension musculaire. Les muscles qui rétractent les membres sont appelés fléchisseurs, ceux qui étendent les membres sont appelés extenseurs.

Tous les muscles se contractent, mais il existe deux types de contractions musculaires, les contractions isotoniques et isométriques. Dans les contractions isotoniques, le muscle se raccourcit, déplaçant les os comme nous venons de le décrire. Dans les contractions isométriques, une force est exercée par le muscle, mais le muscle ne se raccourcit pas. Cela se produit lorsque vous essayez de soulever quelque chose de très lourd. Finalement, si vos muscles génèrent suffisamment de force et que vous êtes capable de soulever l'objet, la contraction isométrique devient isotonique.

Personne ne voyant l'anneau de graisse décorant ma carrure ne me prendrait pour un coureur. Ce n'est que dans ma mémoire que je me lève avec les rouges-gorges, lace mes chaussures de course, saute par la porte d'entrée et parcourt les rues autour de l'Université de Washington avant d'aller travailler. Maintenant, mes courses de 5 km sont des souvenirs de 30 ans.

Toute mention que je fais de ma course dans une course n'évoque que les éclats de rire de mes filles et un regard arqué de ma femme. La mémoire est la plus cruelle quand elle est exacte.

Je me souviens clairement du jour où j'ai arrêté de courir. C'était un matin d'automne frais en 1978, et je faisais partie d'une foule qui courait une course de 5 km (soit 5 kilomètres pour les non-initiés), serpentant autour des collines près de l'université. J'ai commencé à ressentir des éclairs de douleur dans mes jambes sous les genoux, comme des attelles de tibia, mais en bien pire. Imaginez que le feu se déverse sur vos os. Est-ce que j'ai arrêté de courir ? Non. Comme un idiot, j'ai continué, « travaillant à travers la douleur » et j'ai terminé la course. Je n'ai jamais couru de course depuis.

J'avais tiré un muscle dans ma cuisse, ce qui a causé une partie de la douleur. Mais ce n'était pas tout. The pain in my lower legs wasn't shin splints, and didn't go away. A trip to the doctor revealed multiple stress fractures in both legs. The X rays of my legs looked like tiny threads had been wrapped around the shaft of each bone, like the red stripe on a barber's pole. It was summer before I could walk without pain.

What went wrong? Isn't running supposed to be GOOD for you? Not if you run improperly. In my enthusiasm to be healthy, I ignored some simple rules and paid the price. The biology lesson I ignored had to do with how bones grow. The long bones of your legs are not made of stone, solid and permanent. They are dynamic structures, constantly being re-formed and strengthened in response to the stresses to which you subject them.

To understand how bone grows, we first need to recall a bit about what bone is like. Bone, as you have learned in this chapter, is made of fibers of a flexible protein called collagen stuck together to form cartilage. While an embryo, all your bones are made of cartilage. As your adult body develops, the collagen fibers become impregnated with tiny, needle-shaped crystals of calcium phosphate, turning the cartilage into bone. The crystals are brittle but rigid, giving bone great strength. Collagen is flexible but weak, but like the epoxy of fiberglass, it acts to spread any stress over many crystals, making bone resistant to fracture. As a result, bone is both strong and flexible.

When you subject a bone in your body to stress—say, by running—the bone grows so as to withstand the greater workload. How does the bone "know” just where to add more material? When stress deforms the collagen fibers of a leg bone, the interior of the collagen fibers becomes exposed, like opening your jacket and exposing your shirt. The fiber interior produces a minute electrical charge. Cells called fibroblasts are attracted to the electricity like bugs to night lights, and secrete more collagen there. As a result, new collagen fibers are laid down on a bone along the lines of stress. Slowly, over months, calcium phosphate crystals convert the new collagen to new bone. In your legs, the new bone forms along the long stress lines that curve down along the shank of the bone.

Now go back 30 years, and visualize me pounding happily down the concrete pavement each morning. I had only recently begun to run on the sidewalk, and for an hour or more at a stretch. Every stride I took those mornings was a blow to my shinbones, a stress to which my bones no doubt began to respond by forming collagen along the spiral lines of stress. Had I run on a softer surface, the daily stress would have been far less severe. Had I gradually increased my running, new bone would have had time to form properly in response to the added stress. I gave my leg bones a lot of stress, and no time to respond to it. I pushed them too hard, too fast, and they gave way.

Nor was my improper running limited to overstressed leg bones. Remember that pulled thigh muscle? In my excessive enthusiasm, I never warmed up before I ran. I was having too much fun to worry about such details. Wiser now, I am sure the pulled thigh muscle was a direct result of failing to properly stretch before running.

I was reminded of that pulled muscle recently, listening to a good friend of my wife's describe how she sets out early each morning for a long run without stretching or warming up. I can see her in my mind's eye, bundled up warmly on the cooler mornings, an enthusiastic gazelle pounding down the pavement in search of good health. Unless she uses more sense than I did, she may fail to find it.

Recall from figure 22.6 that myofibrils are composed of bundles of myofilaments. Far too fine to see with the naked eye, the individual myofilaments of vertebrate muscles are only 8 to 12 nanometers thick. Each is a long, threadlike filament of the pro- terns actin or myosin. An actin filament consists of two strings of actin molecules wrapped around one another, like two strands of pearls loosely wound together. A myosin filament is also composed of two strings of protein wound about each other, but a myosin filament is about twice as long as an actin filament, and the myosin strings have a very unusual shape. One end of a myosin filament consists of a very long rod, while the other end consists of a double-headed globular region, or “head.” Overall, a myosin filament looks a bit like a two-headed snake. This odd structure is the key to how muscles work.

How Myofilaments Contract

The sliding filament model of muscle contraction, seen in the Key Biological Process illustration below, describes how actin and myosin cause muscles to contract. Focus on the knobshaped myosin head in panel 1. When a muscle contraction begins, the heads of the myosin filaments move first. Like flexing your hand downward at the wrist, the heads bend backward and inward as in panel 2. This moves them closer to their rodlike backbones and several nanometers in the direction of the flex. In itself, this myosin head-flex accomplishes nothing—but the myosin head is attached to the actin filament! As a result, the actin filament is pulled along with the myosin head as it flexes, causing the actin filament to slide by the myosin filament in the direction of the flex (the dotted circles in panel 2 indicate the movement of the actin filament). As one after another myosin head flexes, the myosin in effect “walks” step by step along the actin. Each step uses a molecule of ATP to recock the myosin head (in panel 3) before it attaches to the actin again (panel 4), ready for the next flex.

How does this sliding of actin past myosin lead to myofibril contraction and muscle cell movement? The actin filament is anchored at one end, at a position in striated muscle called the Z line, indicated by the lavender-colored bars toward the edges in the Key Biological Process illustration on the facing page. Two Z lines with the actin and myosin filaments in between make up a contractile unit called a sarcomere. Because it is tethered like this, the actin cannot simply move off. Instead, the actin pulls the anchor with it! As actin moves past myosin, it drags the Z line toward the myosin. The secret of muscle contraction is that each myosin is interposed between two pairs of actin filaments, which are anchored at both ends to Z lines, as shown in panel 1. One moving to the left and the other to the right, the two pairs of actin molecules drag the Z lines toward each other as they slide past the myosin core, shown progressively in panel 2 and panel 3. As the Z lines are pulled closer together, the plasma membranes to which they are attached move toward one another, and the cell contracts.

When a muscle is relaxed, its myosin heads are “cocked” and ready, but are unable to bind to actin. This is because the attachment sites for the myosin heads on the actin are physically blocked by another protein, known as tropomyosin. Myosin heads therefore cannot bind to actin in the relaxed muscle, and the filaments cannot slide.

For a muscle to contract, the tropomyosin must first be moved out of the way so that the myosin heads can bind to actin. This requires calcium ions (Ca++). When the Ca++ concentration of the muscle cell cytoplasm increases, Ca++, acting through another protein, causes the tropomyosin to move out of the way. When this repositioning has occurred, the myosin heads attach to actin and, using ATP energy, move along the actin in a stepwise fashion to shorten the myofibril.

Muscle fibers store Ca++ in a modified endoplasmic reticulum called the sarcoplasmic reticulum. When a muscle fiber is stimulated to contract, Ca++ is released from the sarcoplasmic reticulum and diffuses into the myofibrils, where it initiates contraction. When a muscle works too hard, the Ca++ channels become leaky, releasing small amounts of Ca++ that act to weaken muscle contractions and result in muscle fatigue.

Key Learning Outcome 22.8. Muscles are made of many tiny threadlike filaments of actin and myosin called myofilaments. Muscles work by using ATP to power the sliding of myosin along actin, causing the myofibrils to contract.

Running, flying, and swimming require more energy than sitting still, but how do they compare? The greatest differences between moving on land, in the air, and in water result from the differences in support and resistance to movement provided by water and air. The weight of swimming animals is fully supported by the surrounding water, and no effort goes into supporting the body, while running and flying animals must support the full weight of their bodies. On the other hand, water presents considerable resistance to movement, air much less, so that flying and running require less energy to push the medium out of the way.

A simple way to compare the costs of moving for different animals is to determine how much energy it takes to move. The energy cost to run, fly, or swim is in each case the energy required to move one unit of body mass over one unit of distance with that mode of locomotion. (Energy is measured in the metric system as a kilocalorie [kcal] or, technically, 4.184 kilojoules [note that the Calorie measured in food diets and written with a capital C is equivalent to 1 kcal] body mass is measured in kilograms, where 1 kilogram [kg] is 2.2 pounds distance is measured in kilometers, where 1 kilometer [km] is 0.62 miles). The graph to the right displays three such "cost-of-motion” studies. The blue squares represent running the red circles, flying and the green triangles, swimming. In each study, the line is drawn as the statistical "best-fit” for the points. Some animals like humans have data in two lines, as they both run (well) and swim (poorly). Ducks have data in all three lines, as they not only fly (very well), but also run and swim (poorly).

une. Variables. In the graph, what is the dependent variable?

b. Comparing Continuous Variables. Do the three modes of locomotion have the same or different costs?

une. For any given mode of locomotion, what is the impact of body size on cost of moving?

b. Is the impact of body mass the same for all three modes of locomotion? If not, which mode's cost is least affected by body mass? Why do you think this is so?

une. Comparing the energy costs of running versus flying for animals of the same body size, which mode of locomotion is the most expensive? Why would you expect this to be so?

b. Comparing the energy costs of swimming to flying, which uses the least energy? Why would you expect this to be so?

4. Drawing Conclusions In general, which mode of locomotion is the most efficient? The least efficient? Why do you think this is so?

une. How would you expect the slithering of a snake to compare to the three modes of locomotion examined here? Pourquoi?

b. Do you think the costs of running by an athlete decrease with training? Pourquoi? How might you go about testing this?

1. One of the innovations in animal body design, segmentation, allowed for

une. development of efficient internal organ systems.

b. more flexible movement as individual segments can move independently of each other.

c. locating organs in different areas of the body.

ré. early determination of embryonic cells.

2. Which of the following is the correct organization sequence from smallest to largest in animals?

une. cells, tissues, organs, organ systems, organism

b. organism, organ systems, organs, tissues, cells

c. tissues, organs, cells, organ systems, organism

ré. organs, tissues, cells, organism, organ systems

3. Which of the following is not a function of the epithelial tissue?

b. provide sensory surfaces

ré. protect underlying tissue from damage and dehydration

4. An example of connective tissue is

une. nerve cells in your fingers.

5. When a person has osteoporosis, the work of _____ falls behind the work of _____.

une. osteoclasts osteoblasts

c. osteoblasts osteoclasts

6. Nerve impulses pass from one nerve cell to another through the use of

7. The type of muscle used to move the leg when walking is

ré. All of the these are correct.

8. The vertebral column is part of the

9. Movement of a limb in two directions requires a pair of muscles because

une. a single muscle can only pull and not push.

b. a single muscle can only push and not pull.

c. moving a limb requires more force than one muscle can generate.

10. The role of calcium in the process of muscle contraction is to

une. gather ATP for the myosin to use.

b. cause the myosin head to shift position, contracting the myofibril.

c. cause the myosin head to detach from the actin, causing the muscle to relax.

ré. expose myosin attachment sites on actin.

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What is an Isometric Contraction? (Avec des photos)

An isometric contraction is a specific type of muscle contraction used in some forms of training. Neither the joint angle or the length of the muscle changes during this type of muscle contraction. It takes place while the body is in a static pose, without any range of motion.

Beginners may not understand isometric exercise because it's not as easy to see the muscle contracting while it is immobile. This type of contraction is a specific training tool that only works on a muscle in its static position. By contrast, lots of sports related training requires isotonic contraction that happens through a range of motion.

Some experts believe that isometric contractions are helpful for specific kinds of training. Some examples of common isometric exercise drills include wall sitting, where the individual maintains an unsupported sitting position against the wall for a specific period of time. Others might include holding free weights at static angles from the body, or pushing against a wall or other unmovable barrier.

Some bodybuilders in various training programs use this type of exercise. The renowned strongman Charles Atlas included some similar kinds of activities in his “Dynamic Training” program, although fitness guides point out that most of these were not truly isometric because, while there was resistance balanced against a muscle group, the muscles still moved during the contractions.

Any activity where the body pushes against a static resistance is an isometric activity, and all kinds of muscle groups can get stronger as a result. The core, the central muscle area that supports the body, can especially benefit from this type of exercise. Trainers can get their limbs stronger and more capable with isometric training, though many experts still recommend mixing it with the more common isotonic training, such as free weights, to allow for development through a range of motion.

Beginners who want to include isometric contraction in a routine can take a look at public materials from a gym or health club that show a range of upper and lower body activities for promoting strength and body response. Trainers can analyze a person’s condition and fitness history, and recommend a personalized program that contains both isometric and isotonic exercises. With a diversity of exercise types, muscle groups can develop fuller capabilities for sports, recreation, or functional use.


Muscle produces force by forming cross-bridges, using energy released from ATP. While the magnitude and duration of force production primarily determine the energy requirement, nearly a century ago Fenn observed that muscle shortening or lengthening influenced energetic cost of contraction. When work is done by the muscle, the energy cost is increased and when work is done on the muscle the energy cost is reduced. However, the magnitude of the ‘Fenn effect’ and its mirror (‘negative Fenn effect’) have not been quantitatively resolved. We describe a new technique coupling magnetic resonance spectroscopy with an in vivo force clamp that can directly quantify the Fenn effect [E=je+W, energy liberated (E) equals the energy cost of isometric force production (je) plus the work done (W)] and the negative Fenn effect (E=jeW) for one muscle, the first dorsal interosseous (FDI). ATP cost was measured during a series of contractions, each of which occurred at a constant force and for a constant duration, thus constant force–time integral (FTI). In all subjects, as the FTI increased with load, there was a proportional linear increase in energy cost. In addition, the cost of producing force greatly increased when the muscle shortened, and was slightly reduced during lengthening contraction. These results, though limited to a single muscle, contraction velocity and muscle length change, do quantitatively support the Fenn effect. We speculate that they also suggest that an elastic element within the FDI muscle functions to preserve the force generated within the cross-bridges.

All muscles produce force during contraction. The mechanisms, costs and consequences have been the fodder for studies for at least the past century. Prominent among these studies are the pioneering experiments of A. V. Hill and his remarkable students (for review, see Bassett, 2002). One of those students, Wallace Fenn, is credited with the observation that if a muscle does work (in a shortening contraction), the energy it requires is increased by an amount roughly equal to the work done (Fenn, 1923). In an outstanding paper, Rall (1982) summarized the ‘Fenn effect’ quantitatively with the simple equation E=je+W [energy liberated (E) equals the energy cost of isometric force production (je) plus the work done (W)] but cautioned that the Fenn effect has not been quantitatively demonstrated.

A second observation also emerged from the same early experiments of Fenn. Namely, if muscles are stretched when they actively ‘contract’, the energy cost of force production is reduced compared with an isometric contraction of the same magnitude and duration. Fenn's second and less familiar conclusion was that ‘lengthening during contraction decreases the energy liberated’. Specifically he stated, ‘When the work done by the muscle is negative, the excess energy is also negative’ (Fenn, 1924). This observation caused considerable intrigue and, in retrospect, a somewhat puzzling search led by none other than Fenn's mentor A. V. Hill. Hill led an effort to demonstrate that the identical chemical reactions that consume ATP in muscle during shortening could be reversed when muscles are subjected to mechanical stretch (‘negative work’) during lengthening (eccentric) contractions (Abbott and Aubert, 1952 Abbott et al., 1952 Hill, 1960 Hill and Howarth, 1959). In other words, the operational hypothesis was that during lengthening (eccentric) contractions, muscles synthesize ATP, minimizing the energy cost relative to an isometric contraction (E=jeW?). For an outstanding review of this topic and its history, see Loiselle et al. (2008).

Although the notion of a muscle behaving like a generator when used ‘in reverse’ has been rejected and forgotten, the reduced cost of muscle force production during a lengthening contraction remains a poorly explained reality. Lengthening contractions are common in all animal movements, and it is apparent that these occur at a reduced energetic cost for the equivalent amount (magnitude and duration) of force produced relative to a shortening contraction (Bigland-Ritchie and Woods, 1976). Despite the general acceptance of this idea, there is no clear consensus of the magnitude of energy savings, let alone its cause. For example, when lengthening contractions are compared with isometric contractions, Beltman et al. (2004), like Bigland-Ritchie and Woods (1976), reported a reduction in the cost of lengthening contractions while paradoxically Ryschon et al. (1997) found a slight increase in cost, although neither result was statistically significant. One study on isolated single fibers examined energetics via inorganic phosphate release in shortening and isometric contractions (Homsher et al., 1997). They confirmed that shortening was more energetically costly than the equivalent force produced isometrically. Interestingly, this same study also included four fibers that were stretched while activated. Energy costs in these fibers were among the lowest measured in their study but an inadequate sample size prevented a statistical analysis.

Thus, rather than ‘settling’ the debate initiated by Fenn, many questions linger after nearly a century of research. Significant gaps remain in our understanding, in particular of the in vivo relationship between force production, energy cost and the magnitude and nature of the muscle load. While both the mechanics and cost of cross-bridge formation are well understood, the substantial movement-dependent variation in the energy cost of the force–time integral (FTI – the product of force production and its duration) of skeletal muscle is not. What is the nature of the Fenn effect in vivo? Is there a ‘negative Fenn effect’ such that lengthening (eccentric) contractions occur at a reduced cost compared with isometric force production?


Benefits of Isometric Exercises

There are many benefits to using isometric exercise after injury or surgery. These may include:

  • You can safely contract a muscle while protecting a surgical incision or scar tissue.
  • Your muscle can be strengthened in a very specific range of motion around a joint. ??
  • No special equipment is necessary to perform isometric exercises.

Your physical therapist can help you determine if isometric exercise will benefit you for your specific condition.


Isometric Exercises That Work!

Maximum hypertrophy of most muscle groups is best accomplished with a combination of three different approaches to training:

  1. You should train heavy with loads that are around 85% of your one-rep max for 8-10 sets. You can’t go wrong with 10 sets of 3 reps.
  2. During a different workout, you should rip off the maximum number of reps in 10 seconds with a load that’s 60-70% of 1RM for 8-10 sets.
  3. Trigger muscle growth is with isometrics.

You might’ve experimented with isometrics in the past and if you’re like most lifters, that experimentation was limited to holding the last rep of a set for as long as possible. And it probably didn’t help much. Isometrics are something I didn’t experiment with nearly enough in my early training days. Like most of you, I considered it nothing more than an afterthought – just hold the last rep for as long as possible and hope that something magical happens. But magical stuff never did happen, so I tried to figure out why.

My approach for troubleshooting muscle growth doesn’t consist of experimenting with dozens of different training parameters for months on end with all of my clients. That takes too long and it doesn’t guarantee success. Instead, I troubleshoot by looking at athletes that have extraordinary development in a specific muscle group. Then I try to figure out what they’re doing that the rest of us aren’t doing.

What I Learned From Ballet and Gymnasts

If you were born with genetically inferior calves or biceps, you know how tough it is to get those damn things to grow. We all know that biceps-building articles get the most hits on the Internet and there’s an endless discussion of theories on how to trigger growth in the calves. Indeed, if you haven’t figured out how to make your biceps or calves bigger, you’re definitely not alone.

A while ago I happened to watch a documentary on ballet dancers, and what really caught my attention was their calf development. It didn’t matter if the dancer was young, old, male or female, they all had calves that were well above the norm. That’s quite an accomplishment considering that most of them spend their training days completely malnourished, consuming nothing more than glasses of distilled water and a bowls of tofu-scented oxygen. Likewise, we’ve all seen the mind-blowing arms and shoulders on those Olympic dudes who master the rings. You won’t find a better pair of proportionally large biceps on any athlete, including professional bodybuilders.

So what are ballet dancers and rings gymnasts doing to their calves and biceps that you probably aren’t doing? A whole lot of isometrics, that’s what. Ballet dancers spend considerable time during their routines with their heels elevated in the peak-contraction calf raise position. And the routines that gymnasts do from the rings consist of moving from one isometric hold to the next as opposed to busting out endless reps.

Why Are Isometrics So Powerful?

An intense isometric contraction is terrific for muscle growth for two reasons. First, it quickly recruits the largest motor units because it’s a maximum voluntary contraction. Second, isometrics increase the neural drive between the motor cortex in your brain and the trained muscle. When you perform a regular, full range of motion rep, the tension in the working muscle will vacillate due to biomechanical changes throughout the movement. This makes it more difficult to really feel the muscle working. It’s no surprise that most guys who can’t get their biceps or calves to grow also have a tough time squeezing the muscle to the highest possible level of tension.

If you experienced subpar results from isometrics in the past, it’s probably because you did them when you were already fatigued, such as at the end of a set. This is the least effective time to use an isometric because your descending neural drive and largest motor units are already fatigued from the reps that preceded it.

How to Add Isometrics Into Your Plan

There are three rules to follow in order to get the best muscle-building results from isometrics:

  1. Do Them Separately From Your Main Workouts. Fatigue is a complex animal that consists of peripheral and central nervous system components, and it’s most accurately defined as “an inability to reach your highest level of performance.” In order to trigger the most growth with isometrics it’s important to do them when your neural drive and largest motor units are free from any fatigue. Therefore, do them at least six hours away from your primary workouts, or on a different day.
  2. Perform 5 Sets of an Intense 10-Second Squeeze. Virtually all of my training parameters for concomitant gains in size and strength stemmed from Bill Starr’s 5࡫ program. I’ve found that when you’re training with an intense contraction, or a relatively heavy load, five work sets hits the sweet spot for almost everyone. And a 10-second continuous contraction is the top end for keeping the largest motor units recruited. Rest 2-3 minutes before repeating the isometric hold, but feel free to perform another isometric for a different muscle group during that time.
  3. Progress by Increasing the Training Frequency. A higher training frequency is the common key element among athletes that have developed proportionally large muscle groups. A gymnast hangs from the rings every day, and a ballet dancer is constantly up on the toes throughout the week. When you have a stubborn body part, the best solution is to increase the number of times you train it each week. Isometrics are an ideal supplement to your regular training program because they represent a unique training stimulus that doesn’t require an extended recovery time. Start training your most underdeveloped muscle group twice per week with isometrics, in une addition to your current training program. Every other week add another session until you reach 4-6 sessions per week, depending on your recovery capacity.

The Best Exercises

Biceps/Forearms/Upper Back:&emspSingle-Arm Hang

Want to know how those rings gymnasts built such incredible biceps? One word: maltese. That exercise is, without a doubt, the most effective strength exercise to add biceps mass.

It’s also the most dangereux biceps exercise. In fact, training your way up to a maltese is so risky that I’ve hesitated for years to even mention the correlation between it and massive biceps. The likelihood of tearing your biceps, jacking up your elbows, or screwing up your shoulders is enormous. You should only embark on that journey with an Olympic-level gymnastics coach.

Alternately, the isometric exercise I recommend for biceps development is the single-arm hang.

How to do it: Hang from a pull-up bar with an underhand (palms up) grip with the pinky fingers touching each other. Pull yourself up so the elbows are at 90 degrees. Next, quickly grab your left wrist with your right hand so the left hand is the only one gripping the bar. Maintain the 90-degree left elbow angle as your forearms, biceps, and upper-back fire to maintain your body position. Switch sides and repeat with the right hand gripping the bar.

Calves:&emspSingle-Leg Standing Calf Raise Peak Contraction

How to do it: Let’s say you’re training the right calf first. Stand barefoot on your right foot, spread the toes as wide as possible, and then perform one calf raise to the peak contraction, keeping your right leg locked straight. Squeeze the peak contraction as intensely as possible by pushing through the big toe. Limit the amount of assistance you give your balance and challenge yourself to be able to perform the calf raise and hold without any balance support. That’s much harder than it sounds. Repeat with the left calf.

Hamstrings:&emspNordic Hamstring

How to do it: Place a firm foam roller on the floor, rest your upper shins on it, hook your heels under a padded, secure structure, then shift your body as far forward as your strength allows. There should be no hip hinge in the forward position – your body should be in a straight line from the neck to the knees. Most guys only need to shift their body forward around 10-15 degrees before the hamstrings start firing intensely.

The Nordic hamstring is excellent for adding muscle to the hamstrings, but it’s also an exception to the frequency guidelines mentioned earlier. This intense exercise shouldn’t be performed more than three times per week, and you should work up to that frequency very slowly.

Glutes:&emspHip Hinge With Abduction/External Rotation

How to do it: Place a strong mini-band around your thighs, just above the knees. The feet are slightly wider than shoulder width and pointed straight ahead. From a standing position, place the palm of your hands against the front of the thighs, then push your hips back and let the knees bend slightly while sliding your fingertips forward. When your fingertips reach your knees, you’re at the correct knee, hip and torso position. Maintain this body position as you push your knees out to the side, against the resistance of the band, without rolling the feet outward. Hold your arms straight out in front during the exercise.

The purpose of this drill is to maximally engage the glute fibers that abduct and externally rotate the hip since those are the fibers that are most underdeveloped on almost everyone.

Chest:&emspPush-Up Peak Contraction

How to do it: Get in the top position of a push-up, hands wider than shoulder width and elbows just short of lockout. Brace your abs, squeeze the glutes, and then attempt to pull the hands together as intensely as possible. Your hands won’t move, but your pectorals will be firing like hell. You can also do this drill with your feet elevated on a bench or Swiss ball.

Triceps:&emspDip Peak Contraction

How to do it: Get in the top position of a dip on rings or parallel bars. Push your palms down to remove any shoulder shrug and then maximally squeeze the triceps to lock out the elbow joints at the end range of motion. There should be some slight hyperextension in your elbow joint at full lockout. Strong guys can do this drill with extra weight added to a chin/dip belt, but most people should start with just body weight.

Importantly, your elbows must slightly hyperextend at the end range lockout to take full advantage of this drill. If your elbow(s) can’t slightly hyperextend naturally (without load), get soft tissue work around the elbow to free up the restriction because it will eventually lead to problems with all upper body exercises.

Deltoids:&emspCrucifix

How to do it: Stand with a weight in each hand, lift your arms up and out to the sides until they’re parallel with the ground. Maintain this arm position while keeping the palms facing down and without shrugging the shoulders. Keep the shoulder blades pulled down throughout the hold.

What About the Quads?

You probably noticed that I didn’t mention an isometric exercise for the quadriceps.

I’m not a fan of the leg extension machine, even though it’s popular for isometrics. Furthermore, I haven’t been satisfied with the times I’ve experimented with free weight or body weight isometric exercises to challenge the quads because most of them irritate the knee joint.

While isometric holds are intended to increase hypertrophy, the best way to grow the quads with extra workouts is to pedal on an exercise bike with the highest resistance you can handle for 3-5 minutes straight. The quads thrive on long duration sets. Just ask any cyclist, speed skater, or downhill skier.