Validation des équations en tant que méthode de terrain pour l’évaluation de la force, de la vitesse et de terrain pour l’évaluation de la force, de la vitesse et de

la puissance lors d’un saut

Le deuxième objectif de cette étude était de tester les équations proposées comme une nouvelle méthode simple pour évaluer la puissance développée lors d’un saut vertical. Une telle méthode simple utilisable sur le terrain constitue un centre d’intérêt pour l’évaluation des athlètes depuis des dizaines d’années (Gray et al., 1962; Bosco et al., 1983; Harman et al., 1991; Sayers et al., 1999; Canavan et Vescovi, 2004).

LIMITES DES EQUATIONS PROPOSEES

Les équations proposées ici résultent de calculs basés sur les principes fondamentaux de la dynamique. Même si aucun postulat important allant à l’encontre de la réalité n’a été nécessaire, comme cela a été le cas par exemple pour le travail de Gray et al. (1962), certaines hypothèses simplificatrices ont été requises pour développer les équations. Les principales sont celles liées à toute étude appliquant les lois newtoniennes à l’ensemble du corps considéré comme un système global et représenté par son centre de gravité (e.g. Bosco et Komi, 1979b; Harman et al., 1990). De plus, les forces de frictions de l’air ont été négligées, ces forces n’affectant la hauteur de saut que des très petits animaux (masse inférieure à 0.5 g, Scholz et al., 2006a). Comme mentionné dans la partie méthodologie (p. 64), les équations proposées négligent les déplacements du centre de masse du sujet liés aux mouvements des segments les uns par rapport aux autres, ce qui peut induire des différences lors de la comparaison avec les données de la plate-forme. En effet, l’extension des membres inférieurs lors de la poussée abaissent la position relative du centre de masse du système. Le déplacement vertical réel du centre de masse du sujet est donc légèrement inférieur à h_PO durant cette phase. Enfin, les équations proposées conduisent à des valeurs moyennes au cours de la poussée, en opposition avec les valeurs pic mesurées ou estimées dans certaines études (Canavan et Vescovi, 2004; Yamauchi et Ishii, 2007). Néanmoins, comme discuté dans l’introduction générale (p. 26), ces valeurs moyennes sont plus représentatives de l’effort musculaire réalisé (Andrews, 1983).

VALIDITE DES EQUATIONS PROPOSEES LORS D’UN SAUT VERTICAL SANS CHARGE

Tout d’abord, la validité des équations 14, 18 et 19 a été vérifiée sur des sauts verticaux usuels, c’est-à-dire réalisés sans charge additionnelle, dans le but de proposer ces équations comme une nouvelle méthode d’évaluation de terrain. Pour qu’une méthode soit pertinente, il faut qu’elle mesure ce qu’elle est censée mesurer (précision) et qu’elle donne des résultats identiques lors de mesures répétées dans les mêmes conditions (reproductibilité).

Précision

La pertinence des valeurs mesurées est d’abord appuyée par la cohérence des valeurs de puissance obtenues (~1300 W ou ~18 W.kg^-1 pour SJ₀) avec les valeurs rapportées par les études ayant testé le même type de sujets (Harman et al., 1990; Harman et al., 1991; Driss et al., 2001). De plus, la précision des équations proposées a été testée en comparant les valeurs de force, vitesse et puissance calculées avec ces équations aux valeurs mesurées par la méthode de référence, comme cela avait déjà été effectué dans différentes études (Harman et al., 1991; Sayers et al., 1999; Rahmani et al., 2000). Les coefficients de corrélation entre les deux méthodes (très élevés, r > 0,96), les valeurs de biais moyen (faibles) et les limites d’agréments (resserrées autour du biais) présentés dans les graphiques de Bland et Altman montrent une très bonne précision de la méthode proposée pour évaluerF , v et P au cours d’un saut vertical. Les fortes corrélations vont de pair avec des droites de régressions dont la pente est proche de 1 et l’ordonnée à l’origine proche de 0, ce qui est essentiel pour une validation. Le biais absolu inférieur à 3 % pour F, v et P confirme ces résultats. Notons que ce biais absolu est un paramètre clé pour quantifier la validité et la précision d’une nouvelle méthode, même s’il peut être paraître redondant par rapport aux autres paramètres déjà mentionnés. Il tient compte à la fois du biais et des écarts types des différences, et présente la qualité d’être relativement explicite car il représente l’erreur moyenne réalisée à chaque mesure.

Reproductibilité

En plus d’être précise, une méthode de mesure doit être reproductible. Le niveau de reproductibilité est tout d’abord mis en avant par la faible variation moyenne entre les deux essais (∆moy < 3%), cette différence n’étant pas significative. De plus, les valeurs d’erreur standardisée de la mesure (faibles) et de coefficients intraclasse (élevés) sont du même ordre que celles rapportées dans les études précédentes utilisant le même type de mouvement : par

exemple, des valeurs de SEM entre 2 et 4% pour F, entre 3 et 8% pour v et entre 5 et 9% pour

P (Bassey et Short, 1990; Bosco et al., 1995; Rahmani et al., 2000; Hopkins et al., 2001; Sheppard et al., 2008; Hori et al., 2009). Les valeurs de ces trois paramètres indiquent une bonne reproductibilité des mesures réalisées avec les équations proposées. Il est intéressant de noter ici que ce niveau de reproductibilité est similaire à celui de la méthode de référence, que ce soit pour la force, la vitesse ou la puissance. Ceci prouve que la faible variabilité intra-individuelle n’est pas due à la méthode de mesure utilisée, mais au test de saut vertical lui-même ou à la variabilité propre des paramètres mesurés. Par exemple, des valeurs de SEM de 3,3% ont été mesurées uniquement pour la hauteur de saut (Markovic et al., 2004). De même, des niveaux de reproductibilité semblables (de 3 à 7%) ont été rapportés pour l’évaluation de la puissance développée en course ou en pédalage, quel que soit l’ergomètre utilisé (Hopkins et al., 2001). Enfin, la mesure de la vitesse verticale du centre de masse semble être plus variable que la mesure de la force (quelle que soit la méthode), cette variabilité de la vitesse expliquant la variabilité de la puissance (Rahmani et al., 2000)

Ces résultats de précision et de reproductibilité des valeurs supportent la validation de la méthode proposée pour évaluer la force, la vitesse et la puissance lors d’un saut vertical à partir de trois paramètres simples facilement mesurables sur le terrain. La précision et la reproductibilité de cette méthode dépendent surtout de la précision avec laquelle sont mesurées la hauteur de saut (h) et la distance de poussée (h_PO). D’un côté, la hauteur de saut a été mesurée ici en utilisant la méthode basée sur le temps de vol (Asmussen et Bonde-Petersen, 1974), mais pourrait être évaluée avec d’autres méthodologies de terrain (tests d’Abalakov ou de Sargent par exemple), chacune ayant ses avantages et ses inconvénients. D’un autre côté, la distance verticale de poussée a été estimée par la différence entre la longueur des membres inférieurs tendus et la hauteur du grand trochanter en position de départ. Cette méthode est très simple et pratique, mais pourrait être améliorée pour une augmentation de la précision. Il faut noter que la validation de la méthode proposée s’est effectuée dans des conditions similaires à celles rencontrées sur le terrain, du moins pour tout ce qui touche à la réalisation du protocole et aux mesures de h et h_PO : détermination de l’angle de genou à 90° avec une équerre, mise en place du s ujet en position de départ avec un simple mètre ou utilisation du temps de vol pour quantifier h par exemple. Concernant ce dernier point, le temps de vol n’a pas été mesuré avec les outils usuellement utilisés sur le terrain (ergojump ou optojump par exemple) car il était difficile de coupler ces outils avec la plate-forme de force sur un même saut. Néanmoins, la précision du chronomètre de ces outils est très proche de celle de la plate-forme de force utilisée dans la présente validation.

Cette nouvelle méthode a été validée sur des squat jumps (sans contre mouvements). Cependant, rien ne laisse penser que les équations proposées ne seraient pas valables pour un

counter-movement jump dont la vitesse verticale est également nulle au début de la phase de

poussée. Par contre, une telle utilisation des équations nécessiterait une quantification précise de h_PO, soit par fixation a priori, soit par mesure a posteriori. Dans le premier cas (fixation a

priori), un dispositif simple pourrait être imaginé en utilisant un élastique tendu sous les fesses du sujet en position basse (position de début de poussée vers le haut), permettant ainsi à l’expérimentateur de contrôler le contre mouvement vers le bas, et donc la distance de poussée. Dans le second cas (mesure a posteriori), un bon exemple serait l’application des équations proposées à des sauts réalisés sous barres guidées³⁰ (e.g. Figure 18b, p.38). Il suffirait de placer des indicateurs (e.g. une bague en plastique) sur les barres de guidage juste au dessus et en dessous de la charge, ces indicateurs pouvant être déplacés par la charge tout en présentant très peu de frottement. La position de ces marqueurs à la fin du saut indiquerait respectivement la hauteur du saut et la distance de poussée. Même si ces conditions ne sont plus réellement celles de terrain, une telle application semble intéressante car ces systèmes de barres guidées sont présents dans la plupart des salles de musculation, et seul un mètre serait alors nécessaire pour obtenir h et h_PO³¹.

Aux vues de tous les points mentionnés ci-dessus, les équations proposées dans cette étude constituent une méthode simple d’évaluation de la force, de la vitesse et de la puissance lors d’un saut vertical présentant une précision et une reproductibilité similaires aux méthodologies de laboratoire. Cette méthode est facilement utilisable sur le terrain car elle ne nécessite qu’un seul saut et trois paramètres simples facilement mesurables : la masse, la hauteur de saut et la distance de poussée. Etant donné que certaines études ont montré que la masse corporelle est proche de la charge optimale qui maximise la puissance (Cormie et al., 2007d; Markovic et Jaric, 2007; Jaric et Markovic, 2009), la méthode proposée ici peut être considérée comme un test précis d’évaluation de la puissance maximale développée par les membres inférieurs. Cependant, d’autres études ont montré que la puissance développée lors d’un saut vertical maximal n’était pas toujours la puissance maximale des membres inférieurs (Rahmani et al., 2001; Sleivert et Taingahue, 2004; Harris et al., 2007; Thomas et al., 2007). Ainsi, l’utilisation de différentes charges additionnelles pour déterminer la charge optimale et/ou tracer les relations force et puissance-vitesse s’avèrent très intéressantes dans l’évaluation des athlètes.

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du type Smith Machine

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L’application des équations à des mouvements sur barre guidée a été testée dans le laboratoire et donne des premiers résultats encourageant.

APPLICATION DE LA METHODE A DES SAUTS CHARGES

Pour ce qui est de la validité des sauts avec charges additionnelles (SJ25, SJ50 et SJ75), les résultats obtenus vont dans le même sens que ceux décrits précédemment pour SJ₀ : forte corrélation entre les deux méthodes, coefficients de corrélations similaires à ceux obtenus lors de précédentes validations utilisant la plate-forme de force (e.g. Rahmani et al., 2000), pentes et ordonnées à l’origine des régressions proches respectivement de 1 et de 0, biais absolu relativement bas (Tableau 2). Néanmoins, la différence entre les deux méthodes semble augmenter avec la charge additionnelle pour v et P, ce qui est visible au niveau du coefficient de corrélation ou du biais absolu. Ce dernier atteint environ 9% pour v et Pdans la condition la plus chargée, seule condition pour laquelle la méthode proposée sous-estime significativement les valeurs de F, v et P par rapport à la méthode de référence. Cependant, ces valeurs de

biais absolu de 9% sont acceptables, et restent notamment bien inférieures aux différences de 15 à 30% rapportées lors de comparaisons des valeurs mesurées par plate-forme de force avec celles obtenues à partir de capteurs de déplacements très utilisés pour ce genre d’évaluation (Cormie et al., 2007a; Hori et al., 2007). Cette faible diminution de la précision pour la vitesse avec l’augmentation de la charge additionnelle est accompagnée d’une légère altération de la reproductibilité. Cette tendance avait déjà été discutée par Sheppard et collaborateurs (2008) qui mettaient en cause l’utilisation du temps de vol pour mesurer la hauteur de saut. En effet, cette méthode nécessite que les sujets atterrissent dans la même position que la position qu’ils avaient lorsqu’ils ont quitté le sol, c’est-à-dire jambes tendues et pieds en hyper extension. Il se pourrait que lorsque la charge augmente, cette exigence soit de moins en moins bien respectée, notamment avec une moindre extension des membres inférieurs au décollage. Ceci est d’autant plus vraisemblable que les sujets sont peu habitués au port de charge, et encore moins aux sauts chargés, comme cela était le cas dans la présente étude. Même si l’utilisation du temps de vol peut être source de variabilité et d’erreur lors de sauts chargés, la diminution de précision et de reproductibilité a également été observée ici pour la méthode de référence, mais aussi sur les coefficients de corrélation présentés par Rahmani (2000) lorsqu’il a comparé l’utilisation de codeurs optiques à la plate-forme de force sur des demi-squats. Il se pourrait alors que la plus grande variabilité intra-individuelle observée ici vienne du simple fait que les sujets n’étaient pas habitués à ce type de mouvement avec charge additionnelle, notamment des sauts, et qu’ils étaient donc moins aptes à reproduire deux fois le même effort. Pour ces mêmes raisons, ils avaient de plus en plus de difficultés à se stabiliser, et donc à respecter la position de départ, contrôlée ici par un simple guidage visuel de l’expérimentateur³², ce qui est inévitablement source de variabilité intra-individuelle. Par ailleurs, des légers

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Pour rappel, ce guidage visuel avait été choisi pour être dans des conditions les plus simples à mettre en place sur le terrain.

mouvements, montrés comme inévitables lors de sauts verticaux par Zamparo et al. (1997), pourraient être également source d’erreurs pour la méthode proposée en induisant une sous-estimation de h_PO. Un autre dispositif simple permettant de mieux contrôler cette position de départ et/ou des sujets plus habitués à ce genre d’effort seraient associés inévitablement à une amélioration de la précision et de la reproductibilité.

3.Utilisation de la méthode proposée pour déterminer