Force critique en escalade : faut-il l’utiliser pour s’entraîner ?

En escalade de difficulté, la capacité de performance dépend, sur le plan physiologique, de deux facteurs essentiels qui sont la force max et la capacité à résister le plus longtemps possible à l’apparition de la fatigue. Capacité qui dans le jargon s’exprime selon deux termes distincts, la « résistance » et la « continuité ». Ces deux notions trouvent une assise scientifique solide si on fait référence aux travaux menés par Laurent Vigouroux depuis le début des années 2000 et poursuivis ensuite au travers du développement de la SmartBoard plus récemment. Car grâce aux différentes expérimentations menées par lui et ses collaborateurs, on peut établir des ponts « sensibles » entre des intensités de travail bien identifiées et les « symptômes » ressentis par tout grimpeur.

Ce qu’ont montré en particulier ces travaux est qu’il apparaît un décrochage, plus ou moins marqué, entre le moment où on est capable de soutenir une très haute intensité d’effort, proche de la force max, en « résistance », et le moment où on ne parvient plus à soutenir une telle intensité mais où l’on reste néanmoins capable d’exprimer sur une longue durée un niveau de force « résiduel » ; ce qui correspond à un niveau d’endurance » (ndla une voie de « continuité » sans repos).

En 2019, la publication d’une équipe de chercheurs en lien avec une officine d’entraînement, propose une approche différente, fondée sur un concept mis en évidence dès 1925, celui de « force critique ». Bien poussée par les algorithmes des réseaux sociaux cette approche connaît un certain succès. Pourtant, à bien y regarder, on peut se poser la question de son intérêt véritable pour des grimpeurs de difficulté. C’est ce que nous vous proposons de faire dans cet article.

Le concept de force critique

Un bref historique

C’est en 1925 que A.V. Hill documente pour la première fois la nature de l’exercice physique continu et dynamique impliquant l’ensemble du corps. Il met alors en évidence une relation hyperbolique entre vitesse et durée de performance à partir des records mondiaux en course et en natation.

Plus l’intensité augmente, plus la durée soutenable diminue, mais pas de façon linéaire.

Cette relation est ensuite retrouvée dans le cyclisme, la course, l’aviron, la natation, mais aussi lors d’exercices sollicitant un seul muscle. Elle est aussi montrée chez toute une série d’espèces, de la salamandre au cheval de course. Ce qui indique qu’elle (ainsi que les caractéristiques bioénergétiques qui la sous-tendent), constitue une caractéristique intrinsèque de la performance biologique intégrative à l’effort.

Plus tard, dans les années 60, Monod et Scherrer appliquent cette relation à des contractions musculaires locales et introduisent le terme de puissance critique qui correspond à l’asymptote de la relation force–durée musculaire. Autrement dit, l’intensité d’effort minimal que l’on peut exercer sur une très longue durée malgré l’épuisement. Selon le type d’effort observé on parlera ainsi de couple critique, de puissance critique, de vitesse ou de force critique.

La force critique, c’est quoi ?

Mathématiquement, la force critique est définie comme l’asymptote de la relation force-durée.

Schématiquement, quand la force développée est très élevée, le temps maximal de maintien de cette force est réduit. En musculation par exemple, pour une charge élevée, il y a peu de répétitions possibles. Pour une force moyenne, ce temps limite augmente. Si on parle en termes de charge, pour une charge moyenne, on peut réaliser davantage de répétitions. Etc…

On peut alors voir se dessiner une courbe tendant vers une asymptote. Celle-ci correspond à la force ou à la charge critique.

Ainsi, la force critique correspond théoriquement à une intensité d’effort qu’on pourrait maintenir « indéfiniment », du moins très longtemps « sans fatigue ».

La force critique. Mais encore ?

Sur un plan physiologique, la force critique s’apparente aussi à un seuil. Seuil de tolérance à la fatigue. Ou seuil marquant un changement dans la nature de l’effort répété.

Autrement dit, elle est considérée comme représentant le taux métabolique maximal qui aboutit à un approvisionnement énergétique « entièrement oxydatif ». Le terme « entièrement oxydatif » prenant en compte l’organisme actif dans son ensemble et signifiant que l’apport énergétique atteint un état d’équilibre, et qu’il n’y a pas d’accumulation progressive de lactate sanguin ni de dégradation de la phosphocréatine (PCr) intramusculaire, c’est-à-dire que le taux de production de lactate dans le muscle actif est compensé par son taux d’élimination in situ et dans les autres tissus.

De façon très schématique, l’idée serait donc :

– Sous le seuil de force critique, mon métabolisme est dans un état « stable » et je peux poursuivre très longtemps mon effort.

– Au-dessus de ce seuil, mes muscles piochent dans leurs réserves énergétiques immédiatement disponibles, les réactions énergétiques produisent des métabolites qui conduisent rapidement à la fatigue et l’arrêt de l’exercice.

Dans les disciplines d’endurance, comme le cyclisme par exemple, où l’intensité est « relativement » stable, cette approche est une alternative, complémentaire de l’approche classique par les seuils anaérobies ou ventilatoires.

La force critique appliquée à l’escalade

Pour Giles et son équipe, le point de départ était qu’il n’existait pas de test en escalade pour évaluer la capacité fonctionnelle aérobie, délimitant des états stables et non stables lors de l’effort chez les grimpeurs. Qu’ont-ils fait alors ?

Ils ont adapté le protocole de Scherrer et Monod, de 1965… Afin de vérifier si le modèle mathématique de la force critique (CF) et de W’ (capacité ou réserve de travail au-dessus de l’intensité qui correspond à CF), s’appliquait à des efforts isométriques intermittents du type de ceux observés en escalade.

Le protocole en bref

Après avoir testé la force maximale volontaire de 11 grimpeurs experts, ils leur ont fait réaliser 3 efforts à 80, 60 puis 45 % de cette référence.

Les efforts consistaient à se suspendre à 2 mains sur une réglette de 20 mm. La charge étant ajustée en lestant ou délestant les grimpeurs grâce à un système de poids et de poulies. Le protocole prévoyait une intermittence de suspensions / repos selon la séquence 7 sec de suspension / 3 sec de repos, et ce jusqu’à l’échec.

Les résultats

L’étude montre que les muscles des avant-bras, lors d’un effort intermittent, réagissent conformément à ce qui a été montré dès 1965. Rien de vraiment nouveau.

Les auteurs établissent en outre que la force critique de leur population se situe à ± 41% de leur force maximale volontaire. Ce qui rejoint les travaux de Vigouroux et collaborateurs de 2006 qui avaient définis cet état stable (nommé « 2nd plateau » ou « endurance ») sur la longue durée à des pourcentages équivalent…

Puis ils préconisent d’adopter leur méthodologie de testing, ainsi que la force critique comme une référence d’intensité pour de futures recherches et pour l’entraînement des grimpeurs. Avec une bonne promotion sur les réseau à l’appui…

La force critique pour les grimpeurs : une portée limitée

Si cette étude confirme la réalité de cet état de fonctionnement (basse intensité-maintien longue durée) sur les muscles mobilisant les doigts, ce qui est utile dans un contexte de recherche scientifique, elle démontre plusieurs faiblesses dans son protocole et surtout manque à représenter physiologiquement l’intégralité des états au travers lesquels les grimpeurs évoluent.

La performance en escalade de difficulté

Mais recontextualisons les conditions de réalisation d’une performance dans l’escalade de difficulté. C’est un effort par essence intermittent et acyclique. C’est-à-dire qu’il alterne des séquences d’efforts maximales ou quasi maximales et d’autres, plus modérées. La réussite d’une voie se joue quasiment systématiquement dans l’exécution de ces séquences intenses (section de résistance, crux, etc.). Et dans ces dernières, les grimpeurs sont conduits à exercer des niveaux de force bien supérieurs à la force critique !

Ainsi pour un grimpeur, la capacité de force critique (ou « endurance ») ne représente que très partiellement la capacité physiologique de performance. C’est en particulier cette notion de seuil, pourtant si séduisante qui ne trouve pas de démonstration, comme le note d’ailleurs l’étude de Baláš de 2024. En raison du protocole utilisé, la force critique mesurée par Giles et al. ne représente pas une intensité maximale soutenable.

La résistance : une qualité aux dimensions complexes

Giles et al. échouent à définir une information cruciale pour déterminer la capacité de « résistance » lorsque le grimpeur est dans une section dure et doit maintenir ce niveau intense sous peine d’échouer après la moindre perte de capacité de force. Le fameux moment où vous tombez au dernier mouvement de la section, alors que vous étiez « rando » mais où l’intensité demandé pour ce dernier mouvement ne peut plus être exécuté car vous avez perdu le tout petit pourcent de force nécessaire. On retrouve donc ici la notion de « résistance » exploré par Vigouroux (« premier plateau » ou « résistance »).

Dans le contexte d’un sport classique, ou selon les études années 65 citées plus haut, il pourrait être rétorqué que le temps de maintien à haute intensité n’est qu’un pourcentage de votre force et de votre force critique. Chose qui fonctionne plutôt bien en course à pied.

Si, par exemple, vous connaissez votre record au 100m et au 10km, vous pouvez prédire votre temps au 800m ou au marathon avec assez de précision. Des applications comme Garmin le proposent d’ailleurs. Mais c’est bien mal connaître l’escalade que de penser qu’il en est de même pour les doigts. Car lors de l’effort, s’installe dans les avant-bras une fatigue périphérique, en lien avec l’ischémie locale qui empêche l’approvisionnement en oxygène et nutriments et l’évacuation des métabolites. Cette originalité rend plus complexes les liens entre la force, la force critique (ou endurance) et les capacités de « résistance ». On peut ainsi trouver des grimpeurs ayant des niveaux de force maximal et des niveaux de force critique identiques mais présentant des capacités de résistance totalement différentes ! Et dans la plupart des voies… cela change tout ! Les études plus récentes sur l’entraînement montrent bien ce phénomène. Devise et al, en 2022 met ainsi en évidence que les capacités de résistance changent largement selon le type entraînement et ceci indépendamment des niveaux de force critique ou de force maximale.

Pour conclure

D’un point de vue purement pratique, pour l’entraîneur, tester la force critique n’apporte pas (ou partiellement) d’information utile. Car de quelle information, en termes de capacités de performance, est-elle porteuse ?

Pour dire cela de façon imagée, on peut dire qu’elle renseigne sur la capacité d’un grimpeur de 8a à « aligner » les longueurs de 7a. Autrement dit, une capacité qui s’apparenterait à de la continuité en grande voie par exemple. Et encore. Car la continuité a aussi des déterminants non physiologiques, comme la capacité à se relâcher dans l’effort, à gérer rythme et vitesse d’escalade…

Ainsi, comme le dit Balas en 2024 (soit 20 ans après Vigouroux…), il serait nécessaire de tester plus précisément les intensités de travail juste en dessus et en dessous de la force critique telle que mesurée par Giles et al, afin d’obtenir plus d’informations sur les contraintes physiologiques et de voir où véritablement se situe le seuil et quelles en sont les caractéristiques

En l’état actuel des connaissances, si on ne peut rejeter complètement l’hypothèse de l’intérêt éventuel d’un entraînement qui se fonderait sur la seule mesure de la force critique, on ne peut pas affirmer qu’il serait forcément efficace en vue de réaliser des performances comme le promeuvent Giles et al.

Références

Baláš J, Gajdošík J, Javorský T, Berta P, Feldmann A (2024) : Measuring critical force in sport climbers: a validation study of the 4 min all out test on finger flexors. European Journal of Applied Physiology (2024) 124:2787–2798. https://doi.org/10.1007/s00421-024-05490-7

Bergstrom A C, Dinyer T K, Succi P J, Voskuil C C, Housh T J (2021) : Applications of the Critical Power Model to Dynamic Constant External Resistance Exercise: A Brief Review of the Critical Load Test. Sports, 9, 15. https://doi.org/10.3390/sports9020015

Devise M, Lechaptois C, Berton E, Vigouroux L (2022) : Effects of Different Hangboard Training Intensities on Finger Grip Strength, Stamina, and Endurance. Front Sports Act Living 12 :4 :862782. doi: 10.3389/fspor.2022.862782

Giles D, Chidley J B, Taylor N, Torr O, Hadley J, Randall T, Fryer S (2019) : The Determination of Finger-Flexor Critical Force in Rock Climbers. Int J Sports Physiol Perform Jul 1;14(7):972-979. doi: 10.1123/ijspp.2018-0809.

Kellawan J M, Tschakovsky M E (2014) : The Single-Bout Forearm Critical Force Test : A New Method to Establish Forearm Aerobic Metabolic Exercise Intensity and Capacity. PLoS ONE, 9(4), e93481. doi:10.1371/journal.pone.0093481.

Poole D C, Burnley M, Vanhatalo A, Rossiter H B, Jones A M (2016) : Critical Power: An Important Fatigue Threshold in Exercise. Med Sci Sports Exerc November ; 48(11): 2320–2334. doi:10.1249/MSS.0000000000000939

Vigouroux L, Quaine F (2006) : Fingertip force and electromyography of finger flexor muscles during a prolonged intermittent exercise in elite climbers and sedentary individuals. J Sports Sci 24(2) : 181-6. doi: 10.1080/02640410500127785