Certains aspects du fitness sont contre-intuitifs et, pour cette raison, ne deviennent évidents que lorsqu'ils sont expliqués. La façon dont nous utilisons nos bras et nos jambes en fait partie. Habituellement, nous entraînons nos bras en faisant des pompes ou en soulevant des poids, et nous entraînons nos jambes en faisant des squats, des sauts et de la course, et nous pensons que nous avons besoin de bras forts pour pousser, soulever et donner des coups de poing, et de jambes fortes pour sauter, donner des coups de pied et courir.

La vérité est plus compliquée que cela. Pour le comprendre, il suffit de penser à la difficulté qu'il y a à courir avec les mains attachées dans le dos. Dans cette situation, donner un coup de pied devient presque impossible. Il en va de même pour les sauts. Pensez également à la façon dont une déchirure des ischio-jambiers ou une blessure au tendon d'Achille empêche les boxeurs de donner des coups de poing. Vous ne pouvez même pas pousser quelque chose de lourd avec une telle blessure à la jambe. Vous commencez maintenant à avoir une idée de la complexité du transfert de puissance dans le système humain.

Pour comprendre pourquoi et comment les bras nous aident à courir et les jambes à frapper, nous devons examiner comment la puissance est transférée à travers le corps humain et transformée en mouvement. Pour cela, nous avons besoin d'un peu de physique. Par souci de clarté, nous simplifierons les choses autant que possible. Commençons donc par l'idée de base selon laquelle tout mouvement est le résultat d'une réaction. La réaction est égale et opposée à une action. Cette action est le contact du corps humain avec le sol.

En poussant contre le sol avec nos jambes, nous déclenchons une action qui entraîne une réaction égale et opposée. Cette réaction est la force qui se propage dans nos jambes pour nous permettre de marcher, de courir, de danser, de donner des coups de pied et de sauter. Les parties du corps impliquées dans la production d'énergie au niveau du sol, son transfert à travers le corps et sa sortie vers les bras (et vice versa) sont appelées chaîne cinétique^[1].

La chaîne cinétique nécessite une anatomie, une physiologie et une mécanique optimales et l'exécution d'un coup de poing, d'un lancer, d'un saut ou d'un coup de pied nécessite la synchronisation de plusieurs phases différentes. Chacune de ces phases est régie par un état physique et mental spécifique. Lorsque la chaîne cinétique n'est pas optimisée, le corps doit lutter pour conserver son élan et son équilibre. Cette lutte crée des inefficacités de mouvement qui font travailler les muscles plus durement. Elles augmentent également la quantité d'énergie consommée pour des tâches relativement simples, ce qui signifie qu'elles accélèrent la fatigue, raison pour laquelle il est difficile de courir avec les mains attachées dans le dos.

Des bras forts nécessitent des jambes fortes

La vérité est que nous donnons des coups de poing avec nos jambes. Lorsque nous donnons un coup de poing, nous utilisons nos jambes pour nous décoller du sol et nous tordons notre torse pour transférer le maximum d'énergie générée par cette poussée à nos bras et à nos poings^[2].

Une étude publiée en 2014 dans Annals of Sports Science a utilisé des boxeurs de niveau olympique pour prouver que « ... les jambes ont un effet important sur la force d'impact, en transférant le momentum dans le système de la chaîne cinétique basé sur la conservation du moment angulaire »^[3].

Les golfeurs, bien sûr, ont toujours su que l'obtention de la vitesse de la tête du club pour conduire leurs coups nécessite un déplacement du poids du corps derrière leurs coups à longue distance. Plus intéressant encore, une étude publiée dans le British Journal of Sports Medicine^[5] a montré que les joueurs de tennis qui raccourcissent leur technique et ne permettent pas à la force de leurs jambes de se transmettre pleinement dans leurs mouvements subissent une charge mécanique beaucoup plus lourde sur leurs épaules et leurs coudes que leurs homologues qui utilisent la chaîne cinétique de manière plus complète.

Si l'utilisation de nos jambes pour décoller du sol afin de générer de la puissance semble désormais logique et que nous pouvons tous constater l'importance de jambes fortes dans des sports allant de la boxe au golf, il est plus difficile de comprendre intuitivement la valeur de bras forts dans des activités telles que la course et le saut.

Les jambes rapides ont besoin de bras rapides

La physique, une fois de plus, vient à la rescousse. Pour comprendre le rôle que jouent les bras dans des activités telles que la course et le saut, il faut considérer le corps comme un système dans lequel circule de l'énergie. L'énergie est générée par le contact des pieds avec le sol et, à son tour, elle génère un mouvement et le mouvement a de l'élan. L'équation classique de la physique qui explique tout cela est la suivante : masse x vitesse = quantité de mouvement. L'élan est défini comme la « quantité » de mouvement d'un objet. Une balle d'un kilogramme qui roule lentement sur le sol, par exemple, contient beaucoup moins de mouvement, ou d'élan, que la même balle qui se déplace dans l'air parce qu'elle vient d'être frappée d'un coup de pied.

Ainsi, dès que nous voulons courir et que nos pieds touchent le sol, nous avons de l'élan, ce qui signifie que nous sommes partis et que nous nous déplaçons. C'est là que les choses deviennent intéressantes. Dans une longue chaîne cinétique comme celle du corps humain, l'élan nécessite un moyen de correction. La raison en est que nos jambes sont placées sur les bords extérieurs de notre corps. Il est évident que nous avons besoin de cela pour nous équilibrer correctement lorsque nous sommes debout et pour avoir la capacité d'une mobilité maximale vers les côtés ainsi que vers l'avant et, avec un peu de repositionnement, vers l'arrière.

Cependant, lorsque notre pied frappe le sol avec force, il génère un mouvement qui ne pousse pas seulement le corps vers l'avant, mais aussi un peu sur le côté. Ainsi, la jambe droite, par exemple, poussera le corps vers l'avant et vers la gauche et la gauche vers l'avant et vers la droite. En tant que chaîne cinétique, le corps s'efforce à chaque fois de contrecarrer la tendance latérale du mouvement en contractant et en relâchant des groupes musculaires spécifiques. Cette activité augmente alors la consommation d'énergie pour une activité qui est déjà physiologiquement coûteuse et réduit l'énergie disponible pour créer et maintenir l'élan vers l'avant^[6].

Pour vérifier la théorie selon laquelle nos bras augmentent l'efficacité et réduisent la consommation d'énergie lorsque nous courons, des chercheurs de l'université du Colorado à Boulder, aux États-Unis, ont rassemblé 13 coureurs expérimentés et leur ont fait passer une série de tests permettant de suivre la position de leur corps et leur consommation d'oxygène lorsqu'ils couraient avec les bras comme d'habitude, tenus derrière le dos, repliés sur la poitrine et tenus derrière la tête.

À chaque variation, les chercheurs ont découvert que la consommation d'énergie et la charge métabolique globale subies par le coureur augmentaient de manière significative^[7]. Plus précisément, les données ont montré que les coureurs avaient besoin de 3 % d'énergie en plus lorsqu'ils tenaient leurs bras dans le dos, de 9 % en plus lorsqu'ils avaient les bras croisés sur la poitrine et de 13 % en plus lorsqu'ils couraient avec les bras derrière la tête.

Le changement de position des bras et l'augmentation correspondante de la consommation d'énergie correspondent également à l'augmentation de l'élan due à la redistribution de la masse dans le corps. Avec les bras derrière le dos, nous avons une plus grande mobilité, ce qui signifie que nous pouvons encore nous ajuster après chaque pas, mais d'un point de vue énergétique, c'est coûteux. Chaque changement de position des bras entraîne une perte de mobilité de plus en plus importante. En d'autres termes, vous ne pouvez pas courir vite avec vos jambes si vos bras ne sont pas libres de bouger tout aussi vite pour contrebalancer le mouvement du corps et maintenir l'élan vers l'avant.  

Le rôle que jouent les bras dans l'accélération de la vitesse des jambes est mis en évidence par une étude réalisée en 2018 sur des pratiquants de Taekwondo. En comparant des para-athlètes souffrant de la perte totale ou partielle d'un bras à des artistes martiaux valides^[8], les chercheurs ont découvert que les para-athlètes devaient apprendre à utiliser différemment le bras qui leur restait afin de compenser et de produire un coup de pied circulaire (ou coup de pied tournant) aussi puissant que possible.

Résumé

La puissance traverse le corps de bas en haut. L'efficacité des courses, des sauts et des coups de pied est générée du haut vers le bas. Des jambes fortes produiront toujours plus de puissance, mais des bras forts sont nécessaires pour créer de l'efficacité afin que nous puissions nous déplacer plus rapidement et plus longtemps sans trop nous fatiguer. La puissance physique, exprimée comme la capacité à effectuer une activité particulière telle que courir, sauter, donner des coups de poing ou des coups de pied avec une grande force physique, nécessite l'efficacité du mouvement que le corps atteint à travers sa chaîne cinétique lorsque les bras, les jambes et le torse sont parfaitement synchronisés et coordonnés les uns avec les autres. 

Sources

1. Sciascia A, Cromwell R. Kinetic chain rehabilitation: a theoretical framework. Rehabil Res Pract. 2012;2012:853037. doi:10.1155/2012/853037
2. Journal of Physical Education and Sport ® (JPES), 17(4), Art 287, pp. 2538 - 2543, 2017 online ISSN: 2247 - 806X; p-ISSN: 2247 – 8051; Kinematic and kinetic analysis of throwing a straight punch: the role of trunk rotation in delivering a powerful straight punch.
3. Cheraghi, Mahdi & Agha-Alinejad, Hamid & Arshi, Ahmed & Shirzad, Elham. (2014). Kinematics of Straight Right Punch in Boxing. Annals of Applied Sport Science. 2. 39-50. 10.18869/acadpub.aassjournal.2.2.39.
4. Kovacs M, Ellenbecker T. An 8-stage model for evaluating the tennis serve: implications for performance enhancement and injury prevention. Sports Health. 2011;3(6):504‐513. doi:10.1177/1941738111414175
5. Elliott B. Biomechanics and tennis. Br J Sports Med. 2006;40(5):392‐396. doi:10.1136/bjsm.2005.023150
6. Arm swinging saves energy, Kathryn Knight, Journal of Experimental Biology 2014 217: 2431 doi: 10.1242/jeb.110346
7. Christopher J. Arellano, Rodger Kram, The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology 2014 217: 2456-2461; doi: 10.1242/jeb.100420
8. Kinoshita, M., & Fujii, N. (2018). Kicking Motion Difference Between Affected Arm Position.