La biomécanique définit l’application des principes de la mécanique à l’étude de tous les êtres vivants, à l’étude des forces générées ou subies par l’organisme et de leurs effets sur son mouvement ou ses déformations. Elle comporte deux
composantes principales : la biostatique et la biodynamique.
La biostatique définit l’étude des corps dans une position donnée. Elle
concerne ainsi l’équilibre statique d’une articulation et les forces mises en jeu. La biodynamique définit l’étude des structures en mouvement. Elle est
également appelée analyse de la démarche ou analyse du mouvement et regroupe la cinétique et la cinématique :
o La cinétique correspond à l’étude des forces mises en jeu pendant le mouvement.
Lors d’une étude cinétique, les forces sont enregistrées avec un plateau de force. Il s’agit d’une surface sensible posée au sol et mesurant la force exercée sur elle- même grâce à des capteurs sous-jacents (calcul de la force opposée à la force de réaction du sol). L’amplitude, la direction et le sens de la force sont ainsi mesurés. o La cinématique correspond à l’étude du mouvement proprement dit, à
la description des trajectoires.
Lors d’une étude cinématique, le chien est équipé de marqueurs réfléchissants, placés au niveau des articulations et du tronc de l’animal. Lors du mouvement du chien, des caméras d’enregistrement reconnaissent ces capteurs, permettant, lorsqu’elles sont nombreuses, d’analyser le mouvement dans les trois dimensions [33] [62].
Une étude de 2009 a permis de montrer que plusieurs obstacles pouvaient
représenter un risque pour le chien dont les haies [47]. Des analyses biomécaniques ont permis de quantifier les paramètres cinétiques (forces, impulsion) et
cinématiques (vitesse, angle de réception) lors de la réception des sauts et ainsi de les mettre en relation avec ce risque. Ces paramètres ont été comparés entre les haies simples, le saut en longueur et la course en ligne droite [62].
46 1.2 Les paramètres biomécaniques permettant l’étude des mouvements
1.2.1 Les paramètres cinétiques
La force exercée par le membre sur le plateau de force est décomposée dans les trois dimensions de l’espace afin d’établir une courbe représentant la force en
fonction du temps (Figure 28) :
La force verticale Fz : c’est la plus utilisée.
La force antéro-postérieure Fy : elle comporte les forces de freinage Fyb (braking), et de propulsion Fyp (propulsion).
La force médio-latérale Fx, peu utilisée en pratique.
Figure 28 : décomposition de la force générée par l’appui du membre sur le plateau de force [1]. A l’aide de la courbe obtenue (force en fonction du temps), on peut mesurer l’impulsion qui correspond à l’aire sous la courbe.
On peut également mesurer la durée d’appui qui correspond au temps de la foulée pendant lequel la patte est en contact avec le sol, c’est-à-dire de l’impact initial jusqu’au soulever. Elle permet d’estimer la répartition du poids corporel sur les
différents appuis.
Enfin, on peut mesurer le pic maximal de force et le temps t où il apparaît qui traduisent la sévérité de l’impact au sol.
1.2.2 Les paramètres cinématiques
Les paramètres cinématiques utilisés lors de l’étude des mouvements sont : La trajectoire et l’angle de réception lors du franchissement d’un saut.
La vitesse, c’est-à-dire le rapport d’une distance sur la durée de son parcours. L’accélération, c’est-à-dire l’évolution de la vitesse par rapport au temps. 1.3 L’application de la biodynamique lors d’activités de sauts en agility
Il existe plusieurs études qui ont utilisé les variables cinétiques et cinématiques sur des chiens de sports [12] [62].
1.3.1 La trajectoire de saut
Plus la vitesse de course est élevée, plus la trajectoire de saut est aplatie et plus les angles de réception sont plats en valeur absolue.
47
1.3.2 Les impacts au sol lors du saut
La durée d’appui (des membres antérieurs et postérieurs) est plus longue pour une hauteur de saut moins élevée et pour une vitesse de franchissement du saut plus rapide.
Elle est plus courte pour les membres postérieurs que pour les membres antérieurs lors d’une course en ligne droite et de la réception d’une haie simple. Cependant, pour pratiquement tous les chiens, elle est plus longue au niveau des membres postérieurs à la réception d’un saut en longueur.
De plus, la distribution du poids sur les membres est modifiée lorsque le chien franchit une haie. Ainsi, les membres antérieurs supportent 60 % du poids contre 40 % pour les membres postérieurs. Lors d’un saut en longueur, le rapport de poids se rapproche davantage de celui atteint lors de la course : les membres antérieurs supportent 57 % du poids contre 43 % pour les membres postérieurs lors d’un saut en longueur ; et les membres antérieurs supportent 58 % du poids contre 42 % pour les membres postérieurs lors de la course [62].
1.3.3 Les forces et les impulsions
Les pics de force s’appliquant sur les membres antérieurs et postérieurs semblent plus importants pour un saut de haie que pour un saut en longueur, et semblent être les moins importants pour la course en ligne droite.
Le pic de force maximal est appliqué sur les membres antérieurs lors de la phase d’atterrissage après le franchissement d’une haie (sévérité de l’impact au sol) et est maximal pour une haie simple.
L’impulsion verticale appliquée aux membres antérieurs semble être plus
importante pour le saut de haie que pour le saut en longueur. Elle est, dans les deux cas, plus élevée que celle appliquée lors d’une course en ligne droite. Il en est de même pour les membres postérieurs, mais les valeurs appliquées sur ces derniers sont, de façon générale, moins importantes que celles appliquées aux membres antérieurs.
L’impulsion horizontale est plus importante pour les sauts de haie et en longueur que pour la course en ligne droite. Les valeurs sont similaires pour les membres antérieurs et postérieurs pour les sauts de haie et en longueur.
Pic de force, impulsion verticale et horizontale sont d’autant plus importants que l’angle de réception l’est, donc que la hauteur de l’obstacle est élevée.
La distance entre deux obstacles ne semble pas influer sur les pics de force s’exerçant sur le chien, ni sur l’impulsion exercée sur les membres postérieurs et antérieurs.
Enfin, lors d’un saut de 60 cm de hauteur (catégorie C en France), la mesure de la composante verticale de la force de réaction du sol lors de la réception donne une force de 45N/kg (contre 25N/kg lors d’une course en ligne droite). Cela signifie que l’impact au sol, pour les chiens sautant cette hauteur, est égal à 4,5 fois le poids corporel pour les membres antérieurs et 3 fois le poids corporel pour les postérieurs.
Il existe une corrélation de la force d’impact avec l’angle d’atterrissage : plus la trajectoire de saut est aplatie, plus cette force est faible [62].
48 La répétition des sauts, et donc des forces appliquées au membre, pourrait être à l’origine des blessures observées, en particulier au niveau des membres antérieurs, notamment des épaules. De plus, les chiens présentent un membre antérieur
dominant sur lequel ils atterrissent de façon prépondérante. Ce membre risque alors de subir une surcharge chronique et être plus soumis à risque de blessures [6].
Pour les membres postérieurs, les traumatismes proviennent plus d’un choc ou d’une pathologie de conformation [8].
2 La trajectoire du saut chez le chien d’agility et ses modifications