Cette étude a examiné les effets aigus d'une stimulation électrique neuromusculaire préparatoire sur la performance au smash de volley-ball et la cinématique tridimensionnelle chez des joueurs universitaires masculins. Par rapport au groupe témoin apparié en temps, le groupe soumis à la condition NMES a montré une vitesse de balle plus élevée ainsi que des différences spécifiques aux phases dans les angles articulaires des membres inférieurs, les vitesses segmentaires et l'angle de dissociation épaule-hanche.
Article de recherche
Effets aigus de l'amorçage par stimulation électrique neuromusculaire sur la performance de l'attaque au volleyball et la cinématique tridimensionnelle
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
Résumé
L’attaque au volley-ball est une habileté explosive complexe qui nécessite une génération et une transmission coordonnées de la force à travers les membres supérieurs, le tronc et les membres inférieurs. La stimulation électrique neuromusculaire (NMES) a été proposée comme stratégie de conditionnement visant à améliorer l’activation neuromusculaire ; toutefois, ses effets aigus sur la cinématique spécifique aux phases de l’attaque au volley-ball restent incertains. Cette étude a examiné les effets aigus d’un conditionnement par NMES sur la performance d’attaque et la cinématique tridimensionnelle chez des joueurs universitaires masculins de volley-ball. Trente participants ont été répartis aléatoirement en un groupe de conditionnement par NMES (n = 15) ou un groupe témoin (n = 15). Tous les participants ont réalisé une évaluation initiale de leur attaque, puis une deuxième évaluation 72 heures plus tard. Immédiatement avant la deuxième évaluation, le groupe NMES a reçu 30 minutes de stimulation appliquée aux muscles des membres supérieurs, notamment le deltoïde, le biceps brachial et le triceps brachial ; à l’oblique externe en tant que muscle du tronc ; et au vaste latéral en tant que muscle du membre inférieur. Le groupe témoin a réalisé la même évaluation appariée dans le temps, sans stimulation NMES. Des données cinématiques tridimensionnelles ont été recueillies à l’aide d’un système synchronisé d’analyse du mouvement en trois dimensions comprenant quatre caméras. L’analyse principale a comparé les variables de performance et cinématiques entre les groupes lors de la deuxième évaluation. Par rapport au groupe témoin, le groupe NMES a montré une vitesse de balle plus élevée, des angles plus faibles au niveau du genou et de la cheville au moment du contact bilatéral des pieds, des angles plus grands au niveau de la hanche, du genou et de la cheville au moment du décollage bilatéral, ainsi que des vitesses segmentaires plus élevées au niveau de la cuisse, du mollet et du pied. Le groupe NMES a également présenté un angle de dissociation épaule-bassin plus faible au moment du décollage bilatéral et du contact avec la balle. Ces résultats indiquent qu’un conditionnement aigu par NMES appliqué aux muscles des membres supérieurs, du tronc et des membres inférieurs pourrait influencer les configurations articulaires spécifiques aux phases, les vitesses segmentaires des membres inférieurs et la vitesse de la balle durant l’attaque au volley-ball. La NMES pourrait donc présenter un potentiel en tant que stratégie d’activation neuromusculaire préalable à la performance, bien que des études supplémentaires utilisant une allocation masquée, une évaluation en aveugle et des analyses directes groupe-par-temps soient nécessaires.
Introduction
Le volleyball est un sport compétitif qui repose fortement sur la puissance explosive et la coordination, et le smash constitue l'un des moyens les plus importants de marquer des points1. Ce geste technique exige une grande capacité de production musculaire, un contrôle précis du timing des mouvements et des aptitudes élevées en matière de contrôle neuromusculaire2. Un smash réussi se compose de trois étapes clés : la course d'élan, le décollage et la phase de frappe en suspension. La performance efficace au cours de ces étapes dépend d'une production coordonnée de force et d'un transfert d'énergie optimal à travers les segments de la chaîne cinétique3. Des études antérieures ont montré que l'extension triple hanche-genou-cheville, la stabilité du tronc, ainsi que les angles articulaires et la vitesse des membres supérieurs au moment de la frappe du ballon sont tous des facteurs importants influant sur la performance du smash4.
Lors de compétitions et d'entraînements intensifs, les athlètes souffrent souvent d'un déficit d'activation nerveuse et d'une faible pré-activation musculaire, ce qui entraîne une coordination réduite de la chaîne cinétique, une diminution de la force musculaire et une altération de leur performance sportive globale5. La stimulation électrique neuromusculaire (NMES) est une technologie d'activation nerveuse non invasive qui permet de remédier à ce problème et qui a récemment suscité un grand intérêt en sciences du sport6. Des études ont montré que la NMES peut stimuler des groupes musculaires ciblés au moyen d'un courant électrique externe, augmenter l'excitabilité des motoneurones spinaux et améliorer l'efficacité de recrutement des fibres musculaires rapides, renforçant ainsi la production de force musculaire et la performance de contrôle moteur7,8. Bien que la NMES soit largement utilisée dans des stratégies d'entraînement à long terme, telles que la rééducation ou le renforcement musculaire, son application unique et immédiate dans le domaine du sport de haut niveau n'a pas encore été pleinement évaluée9. Bien que des sports comme le volleyball dépendent fortement d'une synchronisation précise et de mouvements intégrés, les recherches empiriques sur l'impact de la NMES sur les trois phases du smash (élan, décollage et frappe aérienne), fondées sur des indicateurs cinématiques, restent rares10. Le saut d'attaque au volleyball se caractérise par un cycle rapide d'étirement-raccourcissement. Lors de la phase finale d'approche et du contact bilatéral des pieds au sol, les muscles des membres inférieurs subissent une charge excentrique tandis que les articulations de la hanche, du genou et de la cheville fléchissent. Ceci est suivi immédiatement par une action concentrique rapide et une extension triple coordonnée lors du décollage. La transition efficace entre ces actions excentriques et concentriques contribue à la production d'impulsion verticale et à la performance de décollage durant le smash.
Les recherches antérieures sur la stimulation électrique neuromusculaire (NMES) dans le domaine sportif se sont principalement concentrées sur la rééducation, le renforcement musculaire isolé ou la performance neuromusculaire générale, tandis que son application immédiate à des habiletés sportives complexes reste moins bien comprise. De plus, les études biomécaniques existantes sur le volleyball ont surtout caractérisé la technique de l’attaque, les mouvements articulaires ou les schémas de balancement des bras, sans examiner directement les effets aigus d’un conditionnement NMES multirégional. Par conséquent, la présente étude a cherché à déterminer si une seule séance de NMES appliquée aux muscles des membres supérieurs, du tronc et des membres inférieurs était associée à des différences dans la performance de l’attaque au volleyball et dans la cinématique tridimensionnelle spécifique à chaque phase. La contribution méthodologique de cette étude réside dans l’analyse synchronisée du mouvement des segments corporels et de la vitesse du ballon lors des phases d’élan, de contact bilatéral des pieds au sol, de décollage et de frappe aérienne du ballon, dans le cadre d’un dispositif contrôlé randomisé et apparié dans le temps. Cette approche élargit l’analyse cinématique conventionnelle du volleyball en reliant une intervention aiguë de conditionnement neuromusculaire aux caractéristiques du mouvement tout au long de la séquence complète de l’attaque.
Protocole
Participants et critères d'éligibilité
Le protocole de l'étude a été approuvé par le Comité d'éthique académique de l'Université Jimei (numéro d'approbation : JD02RS02406) et a été mené conformément à la Déclaration d'Helsinki. Avant l'inscription, tous les participants ont reçu une explication détaillée concernant les objectifs de l'étude, les procédures expérimentales, les risques éventuels, ainsi que leur droit de se retirer de l'étude à tout moment sans pénalité. Un consentement éclairé écrit a été obtenu de tous les participants avant la réalisation de toute procédure liée à l'étude. Trente étudiants universitaires masculins en bonne santé, ayant une expérience de l'entraînement au volley-ball, ont été recrutés parmi les cours optionnels de volley-ball dispensés dans une université ordinaire, via des annonces de cours. Les candidats potentiels ont rempli un questionnaire sur leurs antécédents médicaux et traumatiques avant l'inscription. Les participants étaient éligibles s'ils : (1) étaient des étudiants universitaires de sexe masculin ; (2) avaient suivi une formation formelle en volley-ball ; (3) démontraient une maîtrise stable de la technique de l'attaque au volley-ball ; (4) avaient une expérience antérieure en compétition ou dans des activités organisées de volley-ball ; et (5) étaient capables de suivre les procédures de test en toute sécurité. Les participants ont été exclus s'ils présentaient une douleur ou une lésion musculosquelettique actuelle pouvant affecter la performance de l'attaque, des antécédents récents de chirurgie impliquant les membres supérieurs, les membres inférieurs ou le tronc, un trouble neurologique ou cardiovasculaire, ou toute contre-indication à la stimulation neuromusculaire électrique (NMES). L'âge moyen, la taille et la masse corporelle des participants étaient respectivement de 20,2 ± 1,15 ans, 182,1 ± 3,17 cm et 70,6 ± 8,34 kg. Les détails du matériel et des équipements utilisés dans cette étude, incluant les fabricants ainsi que les modèles ou numéros de catalogue, sont fournis dans le Tableau des matériaux.
Randomisation, dissimulation de l'attribution et aveugle
Après la réalisation de l'évaluation initiale, les participants éligibles ont été répartis aléatoirement selon un ratio de 1:1 entre le groupe de conditionnement par stimulation électrique neuromusculaire (NMES) ou le groupe témoin, à l'aide d'une procédure simple de tirage au sort. Trente petits papiers identiques pliés, dont 15 étiquetés « NMES » et 15 étiquetés « Témoin », ont été placés dans un récipient opaque et tirés individuellement par les participants. Aucune procédure formelle de masquage de l'affectation n'a été utilisée, car les étiquettes des groupes devenaient visibles immédiatement après le tirage de chaque papier. Étant donné que l'intervention par NMES était facilement identifiable, les participants ainsi que le personnel administrant l'intervention n'ont pas pu être tenus à l'insu de l'affectation au groupe. Les évaluateurs chargés de la capture du mouvement, du suivi des marqueurs et de l'évaluation des résultats n'ont pas non plus été tenus à l'insu de la condition d'intervention. L'absence de masquage de l'affectation et de l'aveugle chez les évaluateurs a été reconnue comme une limite méthodologique. Les participants ont été répartis dans le groupe de conditionnement par NMES (n = 15) ou dans le groupe témoin (n = 15). Des tests t pour échantillons indépendants n'ont révélé aucune différence significative entre les groupes concernant l'âge, la taille, la masse corporelle ou l'indice de masse corporelle au départ (tous les p > 0,05).
Conception expérimentale
Cette étude a utilisé un dispositif contrôlé randomisé, en groupes parallèles, avec deux évaluations. Tous les participants ont réalisé une évaluation initiale de référence et une deuxième évaluation 72 heures plus tard. Pendant l'intervalle de 72 heures, les participants ont reçu pour consigne d'éviter tout entraînement organisé, tout exercice intense et toute autre activité physique de haute intensité. Immédiatement avant la deuxième évaluation, les participants du groupe de conditionnement par stimulation électrique neuromusculaire (NMES) ont reçu une intervention par NMES d'une durée de 30 minutes. Les participants du groupe témoin n'ont reçu aucune intervention par NMES et ont réalisé la même deuxième évaluation effectuée à temps égal. Les valeurs indiquées dans le Tableau 1 ont été obtenues lors de la deuxième évaluation. Ainsi, les valeurs du groupe NMES représentent des mesures prises immédiatement après l'application de la NMES, tandis que les valeurs du groupe témoin correspondent à des mesures prises lors de la deuxième évaluation sans NMES. Le Tableau 1 ne présente ni les valeurs initiales ni les scores de variation avant-après.
Paramétrage expérimental et équipement
Les tests ont été réalisés sur un terrain de volley-ball intérieur. Le matériel comprenait des feux témoins LED synchronisés, un système d'analyse du mouvement tridimensionnel, un cadre de calibration tridimensionnel mesurant 2,0 m x 1,5 m x 2,0 m (Figure 1A), quatre caméras haute vitesse, cinq dispositifs de thérapie par impulsions modulées en fréquence (Figure 1B) et des ballons de volley-ball standards. Les quatre caméras étaient positionnées autour du volume de capture calibré, à proximité de la zone d'attaque en position 4. Les vidéos ont été enregistrées avec une résolution de 1920 x 1080 pixels, une fréquence d'échantillonnage de 180 Hz et une vitesse d'obturation de 1/1000 s. L'axe x global représentait la direction médio-latérale, l'axe y la direction de l'approche du smash, et l'axe z la direction verticale. Avant les tests, les participants ont effectué un échauffement standardisé de 20 minutes comprenant une course légère, des étirements dynamiques des membres inférieurs et supérieurs, des passes par paire, des amortis, des déplacements défensifs et des exercices de smash à intensité submaximale.
Figure 1 : Dispositif expérimental pour les tests de smash au volleyball. (A) Cadre de calibration tridimensionnel (2,0 m × 1,5 m × 2,0 m). (B) Disposition de quatre caméras pour la capture de mouvement tridimensionnelle. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Normalisation des essais par ajout de référence interne
Une position de départ marquée a été établie à 3 m derrière la zone de décollage, à la position 4. Le même metteur expérimenté a effectué tous les services lors des deux évaluations et est resté à la position 3. On a demandé au metteur de lancer le ballon à une hauteur et une position constantes au-dessus du filet afin que chaque participant puisse utiliser la même approche et la même technique de frappe. Une zone cible de 3 m x 3 m a été délimitée dans le terrain adverse. Un essai valide était défini comme un essai au cours duquel : (1) le participant commençait depuis la position de départ marquée ; (2) l'approche prescrite, le décollage bilatéral et la séquence de frappe aérienne étaient complétés ; (3) le ballon était frappé proprement ; (4) le ballon atterrissait dans la zone cible prédéfinie ; et (5) les marqueurs anatomiques et ceux du ballon restaient visibles pendant la période d'analyse pertinente. Chaque participant a effectué deux essais de familiarisation, suivis d'essais enregistrés jusqu'à l'obtention de trois essais valides. Un intervalle de repos passif de 60 s a été accordé entre chaque essai.
Un essai était considéré comme invalide si la série était inadéquate, si le participant modifiait l'approche prescrite, s'il ne touchait pas proprement la balle, si la balle atterrissait en dehors de la zone cible prédéfinie, ou si la visibilité des marqueurs était insuffisante. Les essais invalides étaient exclus et répétés jusqu'à ce que trois essais valides aient été enregistrés. Parmi les trois essais valides, l'essai le plus performant était sélectionné pour l'analyse cinétique et de performance. La même procédure de sélection des essais était appliquée aux deux groupes et lors des deux évaluations.
Intervention par ENM et groupes musculaires stimulés
L'intervention de SNE a été administrée pendant 30 minutes à l'aide de cinq dispositifs de thérapie par impulsions modulées en fréquence. La SNE a été appliquée aux muscles des membres supérieurs, du tronc et des membres inférieurs. Les muscles stimulés des membres supérieurs étaient le deltoïde, le biceps brachial et le triceps brachial. Le muscle abdominal stimulé était l'oblique externe, et le muscle du membre inférieur stimulé était le vaste latéral. Des électrodes auto-adhésives ont été placées sur les ventres musculaires selon les repères anatomiques et les instructions du fabricant du dispositif. L'intensité de la stimulation a été augmentée progressivement jusqu'à l'obtention d'une contraction musculaire nettement visible, sans provoquer de douleur ni d'inconfort intolérable. Les valeurs moyennes enregistrées de puissance de sortie étaient de 35,73 W pour le deltoïde, 35,21 W pour le biceps brachial, 34,36 W pour le triceps brachial, 33,85 W pour l'oblique externe et 37,09 W pour le vaste latéral. Immédiatement après la fin de l'intervention de SNE, les participants ont commencé la deuxième évaluation du pic. Les participants du groupe témoin ont suivi les mêmes procédures d'évaluation sans recevoir de stimulation électrique.
Paramètres de stimulation
L'appareil de thérapie par impulsions modulées en fréquence a été utilisé à une fréquence d'impulsion fixe de 1000 Hz pour tous les participants. L'intensité de la stimulation constituait le seul paramètre de sortie spécifique à chaque participant et a été augmentée progressivement jusqu'à l'apparition d'une contraction musculaire nettement visible, sans douleur ni inconfort intolérable. Les dossiers d'étude disponibles ne contenaient pas de réglages indépendants pour la forme d'onde des impulsions, la largeur d'impulsion, le cycle de travail, le cycle contraction/repos ou les durées de montée et de descente. Ces paramètres n'ont pas pu être récupérés rétrospectivement ; par conséquent, ils sont indiqués comme indisponibles plutôt que comme estimés.
Contre-indications de la NMES et surveillance de la sécurité
Avant l'inclusion, les participants ont été dépistés pour détecter des contre-indications à la stimulation électrique neuromusculaire (NMES) à l’aide d’un questionnaire sur les antécédents médicaux et d’une confirmation orale par le personnel de recherche. Les participants ont été exclus s’ils présentaient un dispositif électronique implanté ou un stimulateur cardiaque, une épilepsie, une maladie cardiovasculaire cliniquement diagnostiquée, une altération de la sensibilité cutanée, des plaies ouvertes, une infection ou une irritation cutanée au site d’application des électrodes, une lésion musculosquelettique aiguë ou une réaction indésirable antérieure à la stimulation électrique. Avant la pose des électrodes, la peau recouvrant chaque muscle cible a été examinée pour détecter la présence de plaies, d’irritations, d’infections ou d’autres anomalies. Pendant la stimulation, les participants ont été surveillés en continu et ont reçu pour instruction de signaler toute douleur, tout vertige, des crampes musculaires excessives, une irritation cutanée, des contractions musculaires anormales ou tout autre symptôme inattendu. L’intensité de la stimulation a été réduite en cas de gêne excessive. L’intervention a été interrompue si un participant ressentait une douleur intolérable, des vertiges, une irritation cutanée persistante, des contractions musculaires anormales ou toute autre réaction potentiellement dangereuse. Toute réaction indésirable ainsi que la mesure prise par le personnel de recherche ont été documentées.
Captation du mouvement et étalonnage
Avant chaque session de test, l’espace de mesure a été calibré à l’aide d’un cadre de calibration tridimensionnel mesurant 2,0 m x 1,5 m x 2,0 m. Tous les points de calibration étaient visibles dans au moins deux vues caméra. Les quatre caméras ont été synchronisées à l’aide d’un signal LED visible sur tous les enregistrements caméra. Les coordonnées tridimensionnelles ont été reconstruites à l’aide d’un logiciel d’analyse de mouvement tridimensionnel et d’une procédure de transformation linéaire directe. La qualité du calibrage a été évaluée en comparant les coordonnées connues des points de contrôle du cadre de calibration avec leurs coordonnées reconstruites. L’erreur quadratique moyenne de reconstruction était de 0,138 cm. Le calibrage a été répété lorsque tous les points de contrôle requis n’étaient pas clairement visibles ou lorsque l’erreur de reconstruction dépassait le critère d’acceptation du laboratoire.
Placement et suivi des marqueurs
Vingt-et-un marqueurs réfléchissants ont été fixés sur des repères anatomiques de chaque participant. Les emplacements des marqueurs comprenaient le sommet de la tête ; les oreilles gauche et droite ; les acromions gauche et droit ; les épines iliaques antéro-supérieures gauche et droite ; les têtes radiales gauche et droite ; les apophyses styloïdes radiales gauche et droite ; les phalanges distales des troisièmes doigts ; les tibias supérieurs gauche et droit ; les malléoles latérales gauche et droite ; les calcanéus gauche et droit ; ainsi que les phalanges distales des pieds gauche et droit. Un marqueur réfléchissant supplémentaire, léger, a été solidement fixé à la surface du ballon de volley-ball. La fixation des marqueurs était vérifiée avant chaque tentative afin de s'assurer qu'elle restait stable pendant le spike. Les marqueurs ont été numérisés manuellement et suivis image par image à l'aide d'un logiciel d'analyse du mouvement en trois dimensions. Les trajectoires automatiques ont été inspectées visuellement et corrigées manuellement si nécessaire. Les lacunes de marqueurs ne dépassant pas cinq images consécutives ont été reconstruites à l'aide d'une interpolation par spline cubique. Les essais comportant des lacunes plus longues ou des données manquantes pour un marqueur lors d'un événement clé ont été exclus et répétés.
Détection des événements et division en phases techniques
Quatre événements clés ont été identifiés par examen image par image des enregistrements vidéo synchronisés : (1) le contact initial du pied gauche, défini comme la première image où le pied gauche entre visiblement en contact avec le sol (Figure 2A) ; (2) le contact bilatéral des pieds, défini comme la première image où les deux pieds sont simultanément en contact avec le sol (Figure 2B) ; (3) le décollage bilatéral, défini comme la première image où les deux pieds ont complètement quitté le sol (Figure 2C) ; (4) le contact avec le ballon, défini comme la première image où la main frappeuse entre visiblement en contact avec le ballon et le déplace (Figure 2D). La phase d'élan s'étend du contact initial du pied gauche au contact bilatéral des pieds. La phase de décollage s'étend du contact bilatéral des pieds au décollage bilatéral. La phase aérienne de frappe s'étend du décollage bilatéral au contact avec le ballon11,12. Tous les événements ont été identifiés par le même évaluateur afin d'assurer la cohérence.
Figure 2 : Événements clés du spike au volley-ball. (A) Contact initial du pied gauche. (B) Contact des deux pieds. (C) Décollage des deux pieds. (D) Contact avec le ballon. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Traitement des données
Les paramètres cinématiques de la technique de spike au volley-ball analysés dans cette étude sont : l'angle de dissociation épaule-bassin (Figure 3A) [l'axe des x du système de coordonnées du tronc est défini comme la ligne reliant l'épine iliaque antéro-supérieure gauche à l'épine iliaque antéro-supérieure droite, l'axe des y est défini comme la direction antérieure de l'épine iliaque antéro-supérieure, l'axe des z est défini comme la ligne reliant les milieux des deux épines iliaques antéro-supérieures aux milieux des deux acromions sur l'axe longitudinal, l'angle formé par le vecteur local de l'épine iliaque antéro-supérieure gauche par rapport à l'épine iliaque antéro-supérieure droite et le vecteur local de l'acromion gauche par rapport à l'acromion droit, projeté sur le plan xy du système de coordonnées] ; l'angle de l'articulation de l'épaule (Figure 3B) [l'angle formé par l'articulation du coude, l'articulation de l'épaule et l'articulation de la hanche] ; l'angle de l'articulation du coude (Figure 3B) [l'angle formé par l'articulation de l'épaule, l'articulation du coude et l'articulation du poignet] ; l'angle de l'articulation du poignet (Figure 3B) [l'angle formé par l'articulation du coude, l'articulation du poignet et l'articulation des doigts] ; l'angle de l'articulation de la hanche (Figure 3C) [l'angle formé par l'articulation de l'épaule, l'articulation de la hanche et l'articulation du genou] ; l'angle de l'articulation du genou (Figure 3C) [l'angle formé par l'articulation de la hanche, l'articulation du genou et l'articulation de la cheville] ; l'angle de l'articulation de la cheville (Figure 3C) [l'angle formé par l'articulation du genou, l'articulation de la cheville et les orteils]13,14,15,16,17,18,19. Les vitesses segmentaires de la cuisse, du mollet et du pied ont été calculées à partir du déplacement tridimensionnel du centre du segment correspondant entre des images consécutives. La vitesse linéaire a été obtenue à l'aide d'une procédure de différenciation numérique par différences centrales et est exprimée en mètres par seconde. La vitesse du ballon a été calculée à partir du déplacement tridimensionnel résultant du marqueur placé sur le ballon divisé par l'intervalle d'échantillonnage de 1/180 s. La vitesse maximale du ballon a été définie comme la vitesse résultante la plus élevée enregistrée durant les trois premières images après le contact main-ballon et est exprimée en mètres par seconde.
Figure 3 : Paramètres cinématiques de la frappe d'attaque au volley-ball. (A) Angle de séparation entre l'épaule et la hanche. (B) Angles articulaires des articulations de l'épaule, du coude et du poignet. (C) Angles articulaires des articulations de la hanche, du genou et de la cheville. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Analyse statistique
Les analyses statistiques ont été réalisées à l'aide du logiciel SPSS. Les variables continues sont présentées sous forme de moyennes et d'écarts types. Des tests t pour échantillons indépendants ont été utilisés afin de comparer l'âge, la taille, la masse corporelle et l'indice de masse corporelle entre les groupes au moment de la ligne de base. L'analyse principale a comparé les variables cinématiques et de performance évaluées lors du second examen entre le groupe soumis à la conditionnement par stimulation neuromusculaire électrique (NMES) et le groupe témoin apparié en temps à l'aide du test de Mann–Whitney U. La statistique standardisée Z a été indiquée pour les comparaisons de Mann–Whitney U. La taille de l'effet a été calculée selon la formule r = |Z|/√N, où N correspondait à la taille totale de l'échantillon pour chaque comparaison (N = 30) ; les valeurs de 0,10, 0,30 et 0,50 ont été interprétées respectivement comme des effets faibles, modérés et forts. Les intervalles de confiance à 95 % pour la différence moyenne (NMES − Témoin) ont été estimés à partir des moyennes, des écarts types et des tailles d'échantillon rapportés, en utilisant la méthode de Welch. Des coefficients de corrélation produit-moment de Pearson ont été calculés à partir des données du second examen du groupe soumis au conditionnement NMES afin d'examiner les relations entre les variables cinématiques et de performance. Les intervalles de confiance à 95 % pour les coefficients de corrélation ont été calculés à l'aide de la transformation z de Fisher. Une correction du taux de fausses découvertes de Benjamini–Hochberg a été appliquée séparément au sein de chaque famille d'événements. Chaque famille d'événements de course d'élan comprenait trois comparaisons, tandis que les familles d'événements de décollage bilatéral et de contact avec le ballon comprenaient chacune 55 comparaisons. La significativité statistique a été fixée à α = 0,05 (Tableau 2 et Tableau 3).
Résultats
Différences intergroupes dans la performance au spike et les paramètres cinématiques
Tableau 1 présente les différences intergroupes concernant la performance au spike au volley-ball et les paramètres cinématiques spécifiques à chaque phase lors de la deuxième évaluation. Chaque groupe comprenait 15 participants. Pendant la phase de frappe aérienne, la vitesse de la balle au moment du contact était significativement plus élevée dans le groupe de conditionnement par stimulation électrique neuromusculaire que dans le groupe témoin (11,69 ± 2,14 contre 9,95 ± 1,48 m/s ; Z = −2,344, p = 0,019).
Lors du premier contact du pied gauche pendant la phase d'élan, aucune différence significative entre les groupes n'a été observée pour l'angle de la hanche (139,31 ± 13,30° contre 144,30 ± 14,28° ; Z = −0,850, p = 0,395), l'angle du genou (128,30 ± 20,94° contre 141,40 ± 16,34° ; Z = −1,846, p = 0,065) ou l'angle de la cheville (83,20 ± 14,67° contre 85,00 ± 20,52° ; Z = −0,436, p = 0,663).
Lors du contact bilitatéral des pieds pendant la phase d'élan, le groupe soumis à la conditionnement par stimulation électrique neuromusculaire (NMES) présentait un angle du genou significativement plus faible que le groupe témoin (107,78 ± 13,38° contre 117,59 ± 14,66° ; Z = −2,095, p = 0,036). L'angle de la cheville était également significativement plus faible dans le groupe de conditionnement par NMES (106,45 ± 14,50° contre 118,91 ± 12,34° ; Z = −2,510, p = 0,012). Aucune différence significative n'a été observée concernant l'angle de la hanche entre les deux groupes (130,15 ± 13,79° contre 132,04 ± 11,52° ; Z = −0,560, p = 0,575).
Lors du décollage bilatéral, l'angle de séparation épaule-hanche était significativement plus faible dans le groupe soumis à la conditionnement par stimulation électrique neuromusculaire (NMES) que dans le groupe témoin (9,75 ± 6,65° contre 17,98 ± 10,19° ; Z = −2,121, p = 0,034). Le groupe soumis au conditionnement par NMES présentait également un angle de hanche significativement plus élevé (158,95 ± 6,57° contre 153,09 ± 7,47° ; Z = −2,033, p = 0,042), un angle de genou plus grand (172,15 ± 5,59° contre 162,96 ± 24,43° ; Z = −2,738, p = 0,006) et un angle de cheville plus important (149,32 ± 8,63° contre 132,20 ± 24,43° ; Z = −2,530, p = 0,011).
Les vitesses segmentaires des membres inférieurs au décollage bilatéral étaient également significativement plus élevées dans le groupe soumis à la conditionnement par stimulation électrique neuromusculaire (NMES). La vitesse de la cuisse était de 4,01 ± 0,41 m/s dans le groupe NMES et de 3,70 ± 0,32 m/s dans le groupe témoin (Z = −2,385, p = 0,017). La vitesse de la jambe était respectivement de 3,93 ± 0,50 m/s et de 3,51 ± 0,43 m/s (Z = −2,344, p = 0,019), tandis que la vitesse du pied était respectivement de 3,91 ± 0,83 m/s et de 3,26 ± 0,98 m/s (Z = −2,344, p = 0,019).
Aucune différence significative entre les groupes n'a été observée au décollage bilatéral concernant l'angle de l'épaule (99,42 ± 21,85° contre 101,02 ± 23,87° ; Z = −0,306, p = 0,760), l'angle du coude (72,54 ± 20,70° contre 71,46 ± 18,14° ; Z = −0,175, p = 0,861) ou l'angle du poignet (145,44 ± 27,50° contre 156,19 ± 14,40° ; Z = −0,829, p = 0,407).
L'angle de séparation épaule-hanche au moment du contact avec le ballon pendant la phase de frappe aérienne était significativement plus faible dans le groupe soumis à la conditionnement par stimulation neuromusculaire électrique que dans le groupe témoin (2,56 ± 4,01° contre 7,49 ± 6,34° ; Z = −2,421, p = 0,014).
Aucune différence significative entre les groupes n'a été observée au moment du contact avec la balle pour l'angle de l'épaule (141,04 ± 16,85° contre 138,54 ± 13,55° ; Z = −0,786, p = 0,432), l'angle du coude (149,22 ± 9,00° contre 141,75 ± 10,56° ; Z = −1,615, p = 0,106), l'angle du poignet (154,23 ± 19,27° contre 155,69 ± 8,97° ; Z = −0,567, p = 0,570), l'angle de la hanche (156,16 ± 9,67° contre 159,69 ± 11,54° ; Z = −1,099, p = 0,272), l'angle du genou (156,15 ± 17,41° contre 157,69 ± 17,53° ; Z = −0,187, p = 0,852), ou l'angle de la cheville (120,22 ± 32,46° contre 132,09 ± 12,62° ; Z = −0,477, p = 0,633).
De même, aucune différence significative entre les groupes n'a été observée au moment du contact avec le ballon concernant la vitesse de la cuisse (1,55 ± 0,48 contre 1,57 ± 0,33 m/s ; Z = −0,820, p = 0,412), la vitesse de la jambe (2,52 ± 0,76 contre 2,32 ± 0,82 m/s ; Z = −0,850, p = 0,395) ou la vitesse du pied (3,10 ± 1,28 contre 2,58 ± 1,35 m/s ; Z = −1,182, p = 0,237).
Dans l'ensemble, par rapport au groupe témoin, le groupe soumis à l'entraînement par stimulation électrique neuromusculaire a montré une vitesse de balle plus élevée, des angles du genou et de la cheville plus faibles au moment du contact bipodal, des angles articulaires des membres inférieurs et des vitesses segmentaires plus importants au décollage bipodal, ainsi qu'un angle de séparation épaule-hanche plus réduit au décollage bipodal et au moment du contact avec la balle.
Tableau 1 : Variables cinématiques liées à la performance et spécifiques aux phases lors de la deuxième évaluation. Les valeurs sont exprimées en moyenne ± écart-type. Les angles articulaires et les angles de séparation épaule-hanche sont indiqués en degrés (°) ; les vitesses de la balle et des segments corporels sont exprimées en mètres par seconde (m/s). Les IC à 95 % représentent la différence moyenne (NMES − Témoin). Abréviations : IC = intervalle de confiance ; NMES = stimulation électrique neuromusculaire ; écart-type = écart-type. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Corrélations pendant la phase de montée en puissance
Les résultats ont montré que l'angle de l'articulation de la hanche et l'angle de l'articulation de la cheville étaient significativement corrélés négativement lorsque le pied gauche touchait le sol pendant la phase d'approche (r = −0.575, p = 0.025) (Tableau 2).
Les résultats ont montré qu'au moment du contact du pied pendant la phase d'élan, l'angle de l'articulation du genou était significativement corrélé positivement avec l'angle de l'articulation de la hanche (r = 0,590, p = 0,020), et que l'angle de l'articulation du genou était significativement corrélé positivement avec l'angle de l'articulation de la cheville (r = 0,935, p < 0,001) (Tableau 2).
Tableau 2 : Corrélations entre les angles articulaires des membres inférieurs pendant la phase d'élan. La taille de l'effet est représentée par le coefficient de corrélation produit-moment de Pearson (r). Abréviations : CI = intervalle de confiance ; FDR = taux de faux positifs ; NMES = stimulation électrique neuromusculaire. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Corrélations au décollage bilatéral
Lors du décollage bilatéral, la vitesse du ballon était significativement corrélée négativement à l'angle du coude (r = −0,516, p = 0,049) et significativement corrélée positivement à l'angle de séparation épaule-hanche (r = 0,619, p = 0,024). L'angle du genou était significativement corrélé positivement à l'angle de la cheville (r = 0,613, p = 0,015) et significativement corrélé négativement à la vitesse du pied (r = −0,515, p = 0,049). La vitesse de la cuisse était significativement corrélée négativement à la fois à l'angle du coude (r = −0,518, p = 0,048) et à l'angle du poignet (r = −0,518, p = 0,048). La vitesse du mollet était fortement et positivement corrélée à la vitesse du pied (r = 0,854, p < 0,001). En outre, l'angle du coude était significativement corrélé positivement à l'angle du poignet (r = 0,585, p = 0,022) (Tableau 3).
Au moment du contact avec le ballon pendant la phase de frappe aérienne, l'angle de la hanche était significativement corrélé positivement avec la vitesse du pied (r = 0,571, p = 0,026). L'angle de la cheville était significativement corrélé positivement avec l'angle du poignet (r = 0,575, p = 0,025) et significativement corrélé négativement avec l'angle de séparation épaule-hanche (r = −0,539, p = 0,038). La vitesse de la cuisse était fortement et positivement corrélée avec la vitesse du mollet (r = 0,845, p < 0,001) et significativement corrélée positivement avec l'angle articulaire de l'épaule (r = 0,567, p = 0,027).
La vitesse du mollet était significativement corrélée positivement à la vitesse du pied (r = 0.624, p = 0.013), à l'angle de l'articulation de l'épaule (r = 0.518, p = 0.048) et à l'angle de séparation épaule-hanche (r = 0.621, p = 0.014). L'angle de l'articulation de l'épaule était significativement corrélé positivement à l'angle du coude (r = 0.597, p = 0.019), tandis que l'angle du coude était significativement corrélé positivement à l'angle de séparation épaule-hanche (r = 0.630, p = 0.012) (Tableau 3).
Tableau 3 : Corrélations entre les variables de performance aux pics et les variables cinématiques au décollage et au contact avec la balle. La taille de l'effet est représentée par le coefficient de corrélation produit-moment de Pearson (r). Les angles articulaires et les angles de séparation épaule-hanche sont exprimés en degrés (°) ; les vitesses de la balle et des segments sont exprimées en mètres par seconde (m/s). Abréviations : CI = intervalle de confiance ; FDR = taux de découverte de faux positifs ; NMES = stimulation électrique neuromusculaire. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
DISPONIBILITÉ DES DONNÉES :
Les données cinétiques et de performance anonymisées au niveau des participants, qui soutiennent les conclusions de cette étude, sont accessibles publiquement dans le dépôt Zenodo sous le DOI : 10.5281/zenodo.21876465. Le jeu de données contient les valeurs individuelles des participants issues de l'essai valide le plus performant sélectionné lors des événements prédéfinis de spike au volley-ball, qui ont été utilisés pour les analyses statistiques rapportées dans cet article.
Discussion
L'étude a examiné les effets aigus d'une seule intervention immédiate de stimulation neuromusculaire électrique (NMES) sur la performance d'attaque au volley-ball, en se concentrant sur les changements cinématiques pendant les phases d'approche, de décollage et de frappe aérienne. Les résultats ont montré que lorsque la NMES était appliquée immédiatement aux membres inférieurs et aux principaux groupes musculaires du tronc, les angles articulaires, la vitesse de mouvement et la vitesse de la balle des participants étaient significativement améliorés. Cela indique que la NMES peut améliorer instantanément la coordination neuromusculaire et l'efficacité de la production du mouvement, et aider de manière substantielle les gestes sportifs techniques nécessitant une puissance explosive (comme l'attaque).
Les résultats ont en outre indiqué que les angles du genou et de la cheville du groupe expérimental étaient significativement plus faibles que ceux du groupe témoin au moment où les deux pieds touchaient le sol. Cela signifiait que leurs membres inférieurs présentaient un degré de flexion plus important, ce qui favorise le stockage d'énergie élastique avant le décollement du sol et constitue un mécanisme clé du cycle étirement-raccourcissement (SSC)20,21. Des études antérieures ont montré que la stimulation électrique neuromusculaire (NMES) peut augmenter l'excitabilité des motoneurones spinaux et recruter davantage de fibres musculaires à contraction rapide, ce qui appuie davantage l'observation d'une amélioration de la posture de préparation au mouvement dans cette étude22,23,24. En outre, la présente étude a révélé une forte corrélation positive entre les angles du genou et de la cheville (r = 0,935, p < 0,001). Ceci reflète que la NMES améliore la coordination articulaire, ce qui favorise la stabilité et l'efficacité de la transmission de l'énergie cinétique au niveau des membres inférieurs ainsi que le principe de stabilité coordonnée dans la chaîne cinétique25,26. La NMES améliore donc la qualité globale du mouvement en optimisant la synchronisation articulaire et la coordination entre les groupes musculaires27.
Pendant la phase de décollage, le groupe expérimental présentait des angles d'extension significativement plus grands au niveau des articulations de la hanche, du genou et de la cheville par rapport au groupe témoin, et les vitesses de la cuisse, du mollet et du pied étaient toutes améliorées (p < 0,05). Cela indique un schéma de triple extension plus complet et plus puissant, qui constitue la base d'une propulsion verticale efficace28,29. Une explication possible est que la stimulation électrique neuromusculaire (NMES) augmente la vitesse de développement de la force (RFD), renforçant ainsi l'activation du cortex cérébral et l'efficacité des synapses30,31. L'étude a également observé que la vitesse du ballon était négativement corrélée à l'angle du coude (r = −0,516, p = 0,049). Cela signifie que si les membres supérieurs sont fléchis trop tôt ou si l'angle est incorrect lors du mouvement du bras, cela peut entraîner un transfert incomplet de l'énergie cinétique et nuire à l'efficacité du coup32,33. Cette découverte est conforme aux recherches antérieures sur la relation entre le timing de la force des segments corporels et l'efficacité du frappé, et suggère que la NMES peut optimiser la performance sportive en renforçant l'activation neuromusculaire et la coordination temporelle34,35.
Lors de la phase de frappe aérienne, le groupe expérimental présentait un angle de séparation épaule-hanche significativement plus faible que celui du groupe témoin (Z = −2,421, p = 0,014). Cela traduit une stabilité tronculaire et des capacités de contrôle du tronc plus importantes en vol, ce qui permet de stabiliser la trajectoire de mouvement du membre supérieur, de réduire la perte d'énergie liée au mouvement et, par conséquent, d'améliorer la précision et l'efficacité de la frappe36,37. De plus, la corrélation significative entre la vitesse de la cuisse et celle du mollet dans le groupe expérimental (r = 0,845) et entre la vitesse du mollet et celle du pied (r = 0,624) démontre que les actions coordonnées entre les segments de la chaîne cinétique sont optimisées en temps réel. Ce mode de transmission ascendant de l'énergie cinétique est essentiel pour l'action de frappe38,39. La stimulation neuromusculaire électrique (NMES) favorise immédiatement l'entrée proprioceptive et les schémas moteurs, ce qui constitue un mécanisme explicatif possible de ce phénomène40.
Les résultats actuels ont montré que, lors de la deuxième évaluation, le groupe soumis à l'entraînement par stimulation électrique neuromusculaire (NMES) présentait une vitesse de balle plus élevée, des angles du genou et de la cheville plus faibles au moment du contact des deux pieds au sol, des angles plus grands au niveau de la hanche, du genou et de la cheville ainsi que des vitesses segmentaires des membres inférieurs plus élevées au décollage des deux pieds, et un angle de dissociation épaule-bassin plus réduit au décollage des deux pieds et au contact avec la balle, par rapport au groupe témoin. Ces résultats indiquent qu'une séance aiguë d'entraînement par NMES appliquée aux muscles des membres supérieurs, du tronc et des membres inférieurs était associée à des différences spécifiques aux phases du geste dans la cinématique du smash au volley-ball et à la vitesse de la balle. Toutefois, la présente étude n'a pas mesuré directement l'activation musculaire, la production de force, le risque de blessure, l'adaptation à l'entraînement à long terme ou la performance en match compétitif. Par conséquent, les différences cinématiques observées ne doivent pas être interprétées comme une preuve que la NMES prévient les blessures ou améliore globalement la performance sportive ou compétitive. De plus, comme l'analyse principale comparait les deux groupes lors de la deuxième évaluation, les résultats doivent être interprétés comme des différences entre groupes plutôt que comme des améliorations définitives intra-sujets attribuables à la NMES. De futures études devraient inclure des mesures directes de l'activation musculaire et de la cinétique, une allocation masquée, une évaluation des résultats en aveugle, des échantillons plus larges et des analyses groupe-par-temps afin de préciser les effets aigus et à plus long terme de la NMES sur la performance spécifique au volley-ball. En conséquence, les résultats actuels doivent être interprétés comme spécifiques à des joueurs universitaires masculins entraînés au volley-ball et ne doivent pas être généralisés aux athlètes féminines ou aux athlètes ayant une expérience compétitive sensiblement différente sans preuves supplémentaires.
Lors de la deuxième évaluation, le groupe soumis à l'entraînement par stimulation électrique neuromusculaire a montré une vitesse de balle plus élevée ainsi que des différences spécifiques aux phases dans les angles articulaires, la séparation épaule-hanche et les vitesses segmentaires des membres inférieurs par rapport au groupe témoin. Ces résultats suggèrent qu'une seule séance d'entraînement de 30 min par stimulation électrique neuromusculaire pourrait être associée à des modifications aiguës de la cinématique du smash au volley-ball et de la vitesse de la balle. Les résultats ne doivent pas être généralisés à la prévention des blessures, à l'adaptation à long terme ou à des bénéfices plus larges en matière de performance compétitive, car ces critères n'ont pas été mesurés dans la présente étude.
Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts. Un outil d’intelligence artificielle générative, ChatGPT (OpenAI), a été utilisé pendant la révision du manuscrit pour aider à la correction linguistique en anglais, à la correction grammaticale et à l’amélioration de la clarté et de la lisibilité. L’outil d’IA n’a pas été utilisé pour générer, manipuler ou interpréter les données de recherche, effectuer les analyses statistiques, produire les résultats de l’étude ou préparer ou modifier les figures. Tout texte assisté par l’IA a été soigneusement examiné, vérifié et révisé par les auteurs, qui assument l’entière responsabilité de l’exactitude, de l’intégrité et du contenu du manuscrit final.
Remerciements
Cette étude a été soutenue par le projet clé du projet éducatif et de recherche des enseignants jeunes et d'âge moyen de la province du Fujian (science et technologie) (n° JZ240034), la Fondation des sciences humaines de la province du Fujian (n° FJ2025T011), le fonds de démarrage de recherche doctorale de l'Université Jimei (n° Q202440) et le projet de collaboration industrie-université du ministère de l'Éducation (n° 231104575130151).
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Dispositif de thérapie par impulsions modulées en fréquence | Constructeur non précisé dans les documents de l'étude | Guangzhou, Chine | ZN-566 |
| Caméra haute vitesse | Sony Corporation | Tokyo, Japon | PXW-FS7 |
| SPSS | IBM | Armonk, NY, États-Unis | Version 27 pour Windows |
| Système d'analyse du mouvement en trois dimensions | Visol Inc. | Gwangmyeong, République de Corée | Kwon3D |
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