Machines VS Poids libres / Isolation VS Polyarticulaire

Ces deux oppositions ont depuis toujours alimenté les débats sur lesquels des uns ou des autres étaient les plus efficace en terme de prise de force et de muscle. La question de l’efficacité des exercices d’isolation face aux exercices polyarticulaires a été résolue. Néanmoins celle des machines guidées face aux poids libres est encore débattue dans les salles de sport puisque les recherches scientifiques sont aujourd’hui encore équivoques à ce sujet principalement pour des raisons de méthodologie expérimentale.

Exercices d’isolation VS Polyarticulaires

La distinction entre ces deux types d’exercices se trouve dans le nombre d’articulations mises en oeuvres pour l’exécution de l’exercice. Ainsi les exercices polyarticulaires typiques sont par exemple le squat, le soulevé de terre ou encore les tractions. A l’inverse les exercices d’isolation mettent en oeuvre une seule articulation tel que le curl barre ou encore les extensions de triceps.

Il a été déterminé par les scientifiques que bien que ces deux types d’exercices soient efficaces en terme de gain de force et de muscle, les exercices polyarticulaires sont plus efficace et doivent toujours être privilégiés. Ils sont en effet plus efficaces puisqu’ils mobilisent plus de masse musculaire que les exercices d’isolation. Ainsi les gains sont supérieurs en termes de force et de prise de muscle (1) et (2). La hausse des hormones anabolisantes  telles que la testostérone et l’hormone de croissance est également plus élevées (3).

Il s’agit toutefois d’une comparaison d’entraînement exclusivements polyarticulaires ou exclusivement basés sur l’isolation. Cela ne veut donc pas dire que les exercices d’isolation sont à exclure, au contraire ils sont également très efficace pour la prise de muscle.

Les exercices d’isolation doivent être placés en fin de séance (4), ils doivent servir à prendre le relais durant votre séance d’entraînement lorsque vous êtes trop fatigué pour continuer vos exercices polyarticulaires. Ainsi comme nous en avons déjà parlé ici et ici, votre système nerveux est un facteur limitant durant votre séance d’entraînement. Vous pourrez difficilement réaliser votre volume total de séries dans une séance uniquement avec du squat du fait de l’activation et la coordonation neurale importante qu’il nécéssite. C’est là qu’intervient votre exercice d’isolation, il vous permettra de poursuivre votre entraînement grâce à son impact nerveux moindre et sa facilité d’exécution. Il vous servira donc à terminer votre séance sans vous blesser tout en conservant les conditions nécéssaires à la prise de muscle.

Par exemple après avoir réalisé 4 à 5 séries de squat, vous pourrez terminer votre séance par du leg extension à la machine. Idem après terminé vos 4 à 5 séries de tractions vous pourrez enchaîner sur du curl à la barre/haltère classique ou au pupitre si vous souhaitez privilégier vos biceps.

Résumé :
Les exercices polyarticulaires vous donneront toujours les meilleurs résultats. Les exercices d’isolation sont utiles seulement en fin de séance car moins éprouvant pour le système nerveux. ils permettent d’augmenter la fatigue musculaire que l’on a déjà créé, de bien se “finir” le muscle mais avec un impact nerveux réduit.

Machines VS Poids libres

Il existe aujourd’hui peu d’études scientifiques sur laquelle des deux méthodes est la plus efficace en matière de prise de muscle. En effet les scientifiques dans leur études se basent principalement sur le critère de force. Pour rappel la force musculaire est liée au système nerveux et elle peut être développée sans prise de muscle. On peut citer par exemple l’haltérophilie où il existe des catégories de poids, les athlètes sont limités par une masse musculaire maximales en fonctions des catégories et doivent rechercher la force par l’amélioration de leur système nerveux et non pas par l’augmentation de leur masse musculaire. Néanmoins la masse musculaire joue aussi un rôle “mécanique” sur la force puisque la prise de muscle augmente le nombre de fibres musculaires.

Ainsi les scientifiques des sciences du sport se sont concentrés dans un premier temps sur l’efficacité ou non des machines en matière de prise de force. Ils ont tiré la conclusion selon laquelle les machines sont efficaces mais sont limitées par le principe de “spécialisation”, principe selon lequel la prise de force sur une modalité d’entraînement est spécifique à cet entraînement (5). En d’autres termes, si vous gagnez de la force sur la presse à cuisse, les gains seront propres à cet exercices et auront un impact réduit sur l’exercice du squat.

Une autre étude a confirmé que la progression était possible avec les machines (6). Cette étude a testé un groupe “presse à cuisse” et un groupe “squat” sur un exercice commun d’explosivité, le squat jump. Ils ont démontré que le groupe “squat” avait beaucoup progressé sur le squat jump alors que le groupe presse à cuisse n’avait presque pas progressé. Les scientifiques ont expliqué cette différence par le principe de spécialité puisque le jump squat est similaire au squat. Une étude de 2010 sur les muscles du haut du corps a démontré que le pourcentage de progression de la force musculaire était plus important avec les machines qu’avec les poids libres, mais encore une fois en soulignant le principe de spécialité (7).

En terme de prise de muscle ou hypertrophie, les études sont rares. Elles ont toutes montré que le groupe s’entraînant sur des machines guidées profitait d’une prise de muscle au même titre que le groupe s’entraînant avec des poids libres (8), (9) et (10). Néanmoins ces études sont controversées puisque dans la première les outils de mesures n’étaient pas aussi précis que les outils mordernes, dans la seconde la comparaison n’était pas stricte car quelques exercices sur machines étaient présents dans le groupe poids libres. La faiblesse de la dernière étude résidait dans le fait qu’elle ne fut réalisée que sur 2 mois.

Le chercheur de la dernière étude a expliqué avoir voulu confirmer ou infirmer les deux premières études en utilisant des outils de mesures plus modernes et précis. Bien qu’il ai trouvé peu de différences en terme de prise de muscle, il a cependant pris position en faveur des poids libres pour plusieurs raisons notamment :

  • L’adaptation neurale en matière de poids libres prends plus de temps, l’apparition des résultats de prise de masse sont donc plus long à apparaître qu’avec les exercices sur machine. Il est fort probable qu’après cette adaptation neurale, la prise de muscle se fasse de manière plus importante que chez le groupe machine.
  • Il a relevé que les taux de testostérone étaient bien plus élevés chez le groupe s’entraînant avec les poids libres (+ 21.8% par rapport au taux relevé avant exercice), le groupe sur machine n’ayant eu qu’une augmentation de 4.8%.

Il en a conclu qu’une études identique réalisée sur une échelle de temps plus long constaterait une prise de muscle plus importante chez le groupe des poids libres du fait d’une adaptation neurale complète permettant au muscle une hypertrophie à son potentiel maximal et à un taux plus élevé de testostérone, permettant également sur le long terme de favoriser le gain de muscle.

Cette théorie est d’ailleurs partagée par d’autres scientifiques (11) puisque le lien entre exercice polyarticulaire et augmentation de testostérone (12) ainsi que le lien entre testostérone et prise de masse musculaire ne sont plus à démontrer (13).

Le célèbre entraineur et ancien athlète Mark Rippetoe a un avis bien plus tranché sur la question. En se basant sur ses nombreuses années d’expérience, il estime que les machines de musculation sont incomparables aux poids libre en terme de prise de masse et même dangereuses (14). Il partage l’avis majoritaire selon lequel les machines contraignent le corps à fonctionner dans des axes déterminés, c’est à dire que votre corps ne bouge pas comme il devrait le faire naturellement. Il qualifie les poids libres comme étant les plus “ergonomic friendly” et qu’aucune machine ne saurait être plus adaptée au corps (15). Je suis personnellement du même avis puisque mes meilleurs résultats en prise de muscle au niveau des jambes proviennent du squat alors que j’ai stagné durant plusieurs années lorsque je faisais de la presse à cuisse.

Mark Rippetoe et d’autres scientifiques (16) et (17) avancent le fait que le corps est un ensemble complexe et que chaque muscle, même stabilisateur à son rôle à jouer dans cet ensemble, ainsi les exercices à poids libres sont basés sur des “mouvements de la vie réelle”. Travailler uniquement sur des machines neutralise le rôle des muscles stabilisateurs. Vous développerez une force musculaire dans des axes particuliers sans travailler ni renforcer vos muscles stabilisateurs et vos tendons. A moyen et long terme vous risquez de créer d’important déséquilibres musculaires et tendineux dans votre corps. Vous risquez également de provoquer des blessures même dans votre vie de tous les jours du fait de ces déséquilibres de force entre vos muscles entraînés et muscles stabilisateurs non entraînés.

Vous privilégierez donc toujours les poids libres aux machines. Il existe cependant des machines utilisant des câbles et des poulies. Ces machines ne vous obligent pas à vous entraîner dans un axe strictement déterminé et permettent à votre corps d’adapter le mouvement à votre morphologie dans une certaine mesure. On peut prendre comme exemple le tirage vertical/horizontal à la poulie ou encore le curl à la poulie basse. Au même titre que les exercices d’isolation placés en fin de séance, les exercices polyarticulaires sur machine pourront être placés au milieu de votre séance mais uniquement si de manière cumulative :

  • Vous éprouvez des difficultés à continuer votre séance sur un exercice polyarticulaire aux poids libres notamment à cause de votre système nerveux.
  • La machine est de type câble avec poulie ou est particulièrement adaptée à votre morphologie

Pour vous donner une idée, je suis personnellement limité par mon système nerveux dans les gros exercices polyarticulaires tels que le squat et le soulevé de terre, il m’arrive donc d’utiliser des machines pour continuer ma séance tout en préservant mon dos des blessures. S’agissant des exercices du haut du corps je n’utilise que rarement les machines puisque j’arrive généralement à faire des séances entières en poids libres. Cela s’explique simplement par le fait que les exercices du haut du corps sont bien moins gourmands en ressources nerveuses. Pour le haut du corps j’utilise uniquement les machines à câble et poulie et uniquement lorsque je souhaite faire de la congestion.

S’agissant des exercices d’isolation, la logique est la même. Si par exemple en fin de séance vous avez le choix entre un exercice d’isolation sur poids libres (écarté couché aux haltères) et un exercice d’isolation sur machine (écarté à la machine), vous devrez privilégier la version aux poids libres.

Résumé:
Les machines sont en général à éviter sauf si vous avez une bonne raison comme une ancienne opération du genou ou de l’épaule par exemple. Les machines guidées et polyarticulaires avec câble et poulie peuvent être placées en milieu ou en fin de séance. Les machines d’isolation sont aussi à éviter, privilégiez toujours leurs équivalents en poids libres.

Sources :

(1) William J. KRAEMER / Nicholas A. RATAMESS, “Fundamentals of Resistance Training: Progression and Exercise Prescription”, Medicine & Science in Sports & Exercise: April 2004, Volume 36, Issue 4, p. 674-688.

(2) Fleck, S. J./ W. J. Kraemer, “Designing Resistance Training Programs”, 2nd Ed., Champaign Ilinois, Human Kinetics Books, 1997, p. 1–115.

(3) Ballor, D. L./ M. D. Becque/ V. L. Katch, “Metabolic responses during hydraulic resistance exercise”, Med. Sci. Sports Exerc., 19: 363–367, 1987.

(4) William J. KRAEMER / Nicholas A. RATAMESS, “Fundamentals of Resistance Training: Progression and Exercise Prescription”, Medicine & Science in Sports & Exercise: April 2004, Volume 36, Issue 4, p. 674-688.

(5) Scott R. Simpson/ Ralph Rozenek/ John Garhammer/ Michael Lacourse / Thomas Storer, “Comparison of One Repetition Maximums Between Free Weight and Universal Machine Exercises”, Journal of Strength and Conditioning Research, 1997, 11(2), 103-106.

(6) Klaus Wirth/ Michael Keiner/ Hagen Hartmann/ Andre Sander/ Christoph Mickel, “Effect of 8 weeks of free-weight and machine-based strength training on strength and power performance”, J Hum Kinet., 2016 Dec 1; 53: 201–210, doi: 10.1515/hukin-2016-0023.

(7) Thomas Lyons/ John McLester/ Scott Arnett/ Matthew Thoma, “Specificity of Training Modalities on Upper-Body One Repetition Maximum Performance: Free Weights vs. Hammer Strength Equipment”, J Strength Cond Res., Nov 2010, 24(11):2984-8. doi: 10.1519/JSC.0b013e3181e726c6.

(8) Boyer B. T., “A comparison of the effects of three strength training programs on women”, Journal of Applied Sport Science Research, 1990, 4, 88-94.

(9) Maddalozzo C./ Snow, C., “High intensity resistance training: effects on bone in older men and women”, Calcified Tissue International, 2000, 66, 399-404.

(10) Shane Ronald Schwanbeck, “The Effects of Training with Free Weights or Machines on Muscle Mass, Strength, and Testosterone and Cortisol Levels”, Thesis Submitted to the College of Graduate Studies and Research, College of Kinesiology, University of Saskatchewan, Saskatoon.

(11) Notamment par : Steven Scott Plisk, Director of Sports Conditioning Yale University in “Free Weights Versus Machines”, National Strength & Conditioning Association Volume 21, number 6, page 66.

(12) William J. KRAEMER / Nicholas A. RATAMESS, “Hormonal responses and adaptations to resistance exercise and training”, Sports Medicine, 2005,  35, 339-361.

(13) Herbst K. L./ Bhasin, S., “Testosterone action on skeletal muscle”, Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care,2004, 7, 271-277.

(14) Mark Rippetoe, “Starting Strength: Basic Barbell Training”, 3ème ed., 2011.

(15) Mark Rippetoe, “Barbells vs. Machines vs. Everything Else”, https://www.youtube.com/watch?time_continue=36&v=ndKd1ftCkc0&feature=emb_logo .

(16) Jeffrey M. McBride, “Machine Versus Free Weights”, NSCA Hot Topic Series, 2016.

(17) Gregory G. Haff, “Roundtable Discussion: Machines Versus Free Weights”, National Strength & Conditioning Association, Volume 22, Number 6, pages 18–30.

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