En suivant la même logique que l’étude précédente, l’objectif premier de ce projet sera de comprendre la contribution des différents segments du corps à la propulsion du sprinteur lors de la phase d’accélération. L’analyse de cette contribution segmentaire passera par la mesure de l’énergie cinétique des différents segments. Comme nous l’avons présenté dans la deuxième partie, les différents travaux ayant mesuré les puissances articulaires restent limités et incomplets (Bezodis et al., 2015; Brazil et al., 2016; Charalambous et al., 2012; Debaere, 2012; Debaere, Delecluse, et al., 2013; Mero et al., 2006; Nagahara et al., 2017; Otsuka et al., 2015; Schache et al., 2015). Ces travaux présentent des limites car aucun d’eux n’abordent l’ensemble de la phase d’accélération dans sa continuité. Ils se contentent d’étudier certaines parties de cette phase d’accélération ou de certaines vitesses spécifiques. Ils sont aussi incomplets car aucun d’entre eux ne s’intéresse au membre supérieur.
Nous nous concentrerons donc sur la mesure de ces énergies cinétiques segmentaires afin de mieux comprendre la contribution des différents segments à la production d’énergie cinétique totale lors de la phase d’accélération d’une course de sprint. Ces informations permettront, à terme, de mieux cibler les segments impliqués dans la propulsion et donc, d’optimiser les méthodes d’entraînement en sprint. Conformément à ce que nous avons développé lors de la partie deux du présent document, l’hypothèse de ce travail est que la contribution du tronc est prépondérante lors de la phase de départ. Cette contribution diminuera avec l’augmentation de la vitesse au profit des cuisses et des jambes ; la contribution des bras restant similaire tout au long de la course.
Matériel et Méthode
Population et Protocole : Deux sprints maximaux seront réalisés par neuf étudiants en sciences et techniques des activités physiques et sportives (STAPS) spécialistes de sprint (respectivement âge taille et poids moyen de 19,9 ± 1,2 ans ; 181,6 ± 6,8 cm et 70,3 ± 9,2 kg). Leur performance sur 40 m sera évaluée grâce à des cellules photo électrique (Brower, Draper, USA). Ce protocole sera réalisé à l’Institut National du Sport, de l’Expertise et de la Performance (INSEP) dans la halle couverte Joseph Maigrot sur une piste en tartan. Tous les
sprints seront réalisés en chaussures à pointes et chaque sujet sera équipé d’une combinaison Moven (Xsens, Netherland; 240 Hz). La durée du protocole sera d’environ une heure et s’organisera de la façon suivante:
- une phase d’échauffement standardisé de 20 min à base de footing d’échauffements spécifiques et d’accélérations progressives.
- une phase d’équipement du sujet avec la combinaison MVN : 17 centrales inertielles fixées avec des bandes Velcro sur les différents repères anatomiques indiqués par le protocole Xsens. La fixation des centrales peut être consolidée avec des bandes de Blenderm® afin d’éviter tout changement de position ou décrochage des centrales (figure 29).
- une phase de calibration de la combinaison MVN avec le logiciel. Lors de cette phase, les données telles que la taille, le poids et la longueur des pieds du coureur seront entrées dans le logiciel et des positions anatomiques de références seront réalisées. Cette phase permettra au logiciel de repérer la position des 17 centrales inertielles et via un modèle anthropométrique (Zatsiorsky & Seluyanov, 1983) de calculer la position du centre de masse (CM) global du sujet dans le repère terrestre.
- un premier sprint de 40 mètres où le sujet partira en position debout au signal sonore. Le coureur effectuera cette distance le plus rapidement possible. Durant cette course, la vitesse instantanée sera mesurée à l’aide d’un radar (Stalker ATS, USA).
- Une récupération de 8 minutes
- un second sprint de 40 mètres sera réalisé dans les mêmes conditions que pour le premier sprint.
Matériel : La combinaison Moven Xsens est composée de 17 centrales inertielles miniatures elles même constituées de: trois accéléromètres (calcul des accélérations linéaires dans les trois plans de l’espace), trois gyroscopes (calcul des vitesses angulaires dans les trois plans de l’espace) et de trois magnétomètres (pour établir un référentiel géocentrique par mesure du champ magnétique terrestre).
Le système MVN XSens permettra le recueil des accélérations linéaires et angulaires fournis par l’ensemble des centrales inertielles en fonction du temps. Par intégrations successives de ces données, nous pourrons calculer les vitesses ainsi que les déplacements des centrales
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inertielles lors du mouvement réalisé. Toutes les informations recueillies par la combinaison grâce aux centrales inertielles, seront transmises au logiciel MVN Biomech, en Bluetooth 2.0. Les déplacements de ces centrales sont intégrés au modèle du corps humain de Zatsiorsky (Zatsiorsky & Seluyanov, 1983), (solide poly-articulé de 23 segments) en suivant les recommandations de l’International Society of Biomechanics. L’utilisation de ce modèle anthropométrique, permettra de calculer les positions et vitesses des centres de masse des segments et du centre de masse global du corps entier, ainsi que les vitesses et angles des articulations (Blair, Duthie, Robertson, Hopkins, & Ball, 2018; Cloete & Scheffer, 2008; Dinu et al., 2016).
Figure 29 : Participant équipé de la combinaison MVN en début de protocole
Traitement des données : A partir des données 3D de position et de vitesse des centres de masse des différents segments ainsi que du corps entier, l’énergie cinétique totale (Ec = Ec de translation + Ec de rotation) et l’énergie mécanique (Em = Ec + Epotentielle) seront calculées (Slawinski et al. 2016). Pour cela, une interface spécifique a été développée au laboratoire Sport Expertise et Performance (SEP) de l’INSEP (Louis et al., 2018; Slawinski et al., 2018).
Après un lissage de chacune des courbes d’Ec (Butterworth, 12Hz; Brazil et al., 2016; Winter, 2009), l’Ec maximale et moyenne seront calculées lors de différentes phases de course:
- pour chaque foulée (à droite et à gauche); ces foulées seront identifiées à partir des positions de la pointe des pieds entre le départ et la fin du sprint,
- entre le départ (premier mouvement) et l’atteinte de la puissance maximale, phase de départ,
- entre la puissance maximale et la vitesse maximale: phase d’atteinte de la vitesse maximale,
- entre la vitesse maximale et la fin de course: phase de maintien de la vitesse maximale.
Ces trois dernières phases seront identifiées à partir de la modélisation de la vitesse du centre de masse du corps entier en fonction du temps (Samozino et al., 2015; Slawinski et al., 2015).