4-Discussion
À notre connaissance, aucune étude n'a
quantifié les forces inter segmentaires et moments articulaires dans les
trois dimensions de l'espace lors d'un départ de course vitesse.
La rigidité des segments constitue un critère
primordial lors de l'application des principes de la mécanique des
systèmes poly-articulés au corps humain. La procédure de
solidification par récurrence (PSR) proposée au cours de cette
étude satisfait cette condition. Toutefois, son effet sur l'estimation
de la cinématique segmentaire et la dynamique articulaire doit
être étudié.
Suite à l'adoption de la formulation matricielle des
opérateurs homogènes proposée par Legnani et al. (1996),
nous avons approché les quantités cinématiques,
cinétiques et dynamiques avec une formulation très
synthétique en s'appuyant sur les théorèmes de
Newton-Euler. Cette formulation matricielle possède l'avantage de
présenter dans la même écriture des grandeurs
linéaires et angulaires, de plus sa transcription sous la forme d'un
algorithme s'avère très performante par son adéquation
avec les langages informatiques actuels.
La quantification de la cinématique segmentaire et la
dynamique articulaire est ainsi effectuée en intégrant les
données issues de la PSR et de la PSG50 Afin, de valider le
modèle de dynamique inverse, le torseur d'actions inter-segmentaires au
niveau de l'articulation sacro-lombaire (L5) est évalué en
adoptant deux stratégies de dynamique inverse (ascendante et
descendante).
Suite à la confrontation des grandeurs
cinématiques, il est apparu que la PSR offre une estimation plus
précise concernant la vitesse du centre de gravité à
l'éjection suivant l'axe antéropostérieur. Cela permet
d'approcher la norme avec une bonne précision vu la forte
corrélation entre ces deux grandeurs.
La comparaison des forces inter-segmentaires et des moments
articulaires nets, montre une grande similitude des courbes provenant des deux
procédures (PSR et PSG). Toutefois, suite au calcul de la NRMSe il est
apparu une divergence entre les données issues des procédures.
Cette divergence croît dans le sens ascendant des itérations.
Ainsi, les écarts les plus importants sont notés au niveau des
articulations : sacro-lombaire (L5), lombo-thoracique (T12) et
thoraco-cervicale (C7).
Cette différence peut être due au principe de
fonctionnement de la PSR qui se base sur une méthode récurrente
ascendante. Cependant, cette méthode se base sur le relevé des
données anthropométriques pour reconstituer la situation des
segments. Contrairement, la PSG se base sur les longueurs mesurées.
Ainsi, la différence observée lors de l'étude de l'effet
de la PSR sur la configuration du système poly-articulé peut
expliquer cette divergence.
50 PSG : Procédure de Solidification Globale
proposée par Lu et O'Connor (1999). Cette procédure est
détaillée dans le précédent chapitre
(§-VII.3.1)
La démarche initiale qui a guidé ce travail
visait à caractériser mécaniquement les critères de
qualités du départ de la course vitesse sur 100 m afin d'orienter
le choix de l'entraîneur lors de ces prises de décisions en
situation réelle de pratique. Pour atteindre cet objectif, il a
été nécessaire d'acquérir une meilleure
connaissance des déterminants mécaniques de la performance de
l'athlète, mais aussi de tenir compte de la précision des
méthodes et moyens utilisés pour l'acquisition de ces
paramètres.
En analysant la réglementation de l'IAAF pour les
épreuves de course, nous avons montré la faible précision
des méthodes employées pour la quantification de la performance
finale de course et la détection des faux départs. La
méthode de détection de l'instant de mise en action
adoptée par l'IAAF a fait l'objet d'une étude comparative. Nous
montrons l'inefficacité de cette méthode pour mesurer
réellement et avec précision, le temps de réaction de
l'athlète. En effet, outre le fait d'utiliser un seuil
élevé (entre 200 et 300 N) pour détecter l'instant de la
mise en action, la mesure du temps de réaction se fait uniquement par
des mesures relevées au niveau des pieds. Or, suite à nos
expérimentations, il apparaît que la réponse au niveau des
mains devance celle des pieds de 0,05 s. Ce résultat est important au
regard des dernières évolutions de la réglementation de
l'IAAF qui aboutissent à éliminer l'athlète responsable du
deuxième « faux départ ». Notre travail propose des
critères d'évaluation du faux départ plus
équitables car fondés sur une démarche rigoureuse.
La littérature scientifique qui porte sur la
performance de départ de course de vitesse, exprime que la performance
du départ est essentiellement qualifiée par l'intensité de
la composante antéropostérieure de la vitesse d'éjection.
Nos résultats montrent que la prise en compte de ce seul critère
ne suffit pas à différencier la performance du départ.
L'analyse comparative fine, intra et inter sujets, n'est pas possible avec ce
seul critère. En d'autres termes, l'entraîneur ne peut pas
différencier objectivement et avec précision deux performances,
en ne tenant compte que du seul critère : vitesse d'éjection. De
ce fait, à partir d'une analyse multidimensionnelles par composantes
principales portant sur un nombre
important de variables mécaniques estimées par
dynamométries, nous avons tenté de créer un (des)
critère(s) synthétique(s) de la performance du départ.
Cette démarche n'a pas abouti au résultat escompté.
Toutefois, elle a mis en évidence le caractère indépendant
des variables étudiées.
Afin de ne pas submerger l'observateur par une grande
quantité d'information, six paramètres mécaniques
principaux caractérisant le départ de course de vitesse ont pu
être identifié : temps de réaction, durée de
l'impulsion, positions initiale et finale du centre de gravité, la norme
de la vitesse à l'éjection et sa direction. Cinq de ces
paramètres directement accessibles par dynamométrie sont «
convertis », à l'aide d'un modèle ou directement, en seconde
pour offrir à l'entraîneur des indications concernant la perte ou
le gain en temps sur 100 m. Le sixième paramètre (direction de la
vitesse d'éjection) n'a pas pu être caractérisé en
« temps ». Son influence est intégrée dans la phase
d'accélération. Enfin, le développement d'une station de
mesure de terrain est minutieusement étudiée afin de permettre
une quantification juste et fidèle, en temps quasi réel,
accordant un suivi longitudinal de la performance des athlètes lors du
départ de course vitesse. Dans le cadre d'une collaboration avec le
Ministère de la Santé de la Jeunesse, des Sports et de la Vie
associative et la Fédération Française
d'Athlétisme, nous avons transféré nos connaissances et
nos résultats au Centre Régional d'Éducation Populaire et
Sportive Poitou-Charentes qui disposera prochainement de la première
station dynamométrique 3D en France permettant une quantification fine
et rapide de la performance de départ en situation réelle de
pratique.
Suite au couplage de mesures cinématographiques et
dynamométriques du départ de course de vitesse, il est apparu
nécessaire de trouver des solutions adaptées aux problèmes
induits par le mouvement de la peau par rapport aux structures osseuses
sous-jacentes. Étant l'un des critères primordial à
l'application des principes de la mécanique au corps humain, la
rigidité des segments nécessite l'adoption de procédures
de solidifications par optimisation. Adoptées généralement
pour l'analyse de la marche humaine, leurs applications au geste de
départ de course de vitesse ont mis au jour des effets
indésirables. Elles provoquent des dislocations articulaires ou des
changements des orientations segmentaires. La méthode de solidification
que nous proposons, résout ces deux problèmes et surtout permet
l'application des principes de la mécanique pour l'étude du geste
de départ de course vitesse. L'effet de cette nouvelle procédure
de solidification sur l'analyse de la cinématique segmentaire et la
dynamique articulaire a démontré son efficacité. Cette
nouvelle procédure fournit des résultats qui nous permettent
d'envisager des perspectives de développement prometteuses. Un autre
résultat important prometteur est la quantification des
efforts inter segmentaires et les moments articulaires tridimensionnels. Ces
résultats, absents dans la littérature scientifique, sont
évalués par dynamique inverse en adoptant une écriture
matricielle originale initialement développée dans le domaine de
l'ingénierie mécanique et adoptée récemment dans le
domaine de la biomécanique pour l'analyse de la marche humaine. La
quantification de la dynamique articulaire constitue une étape
essentielle pour l'optimisation du geste de départ par simulation
numérique.
En tout état de cause, il sera opportun d'approfondir
l'ensemble de ce travail en analysant un plus grand nombre de performances
d'athlètes de haut niveau afin de conforter les résultats
avancés dans cette étude, d'une part, et de mieux
appréhender la variabilité des critères de performance en
fonction du niveau des athlètes, d'autre part.
Les travaux à venir sur la cinématique du sujet
devront, sans aucun doute, intégrer des paramètres posturaux,
particulièrement lorsque le coureur s'éjecte des blocs de
départ.
Si le départ présente par sa variabilité
temporelle, un élément de la performance, la phase
d'accélération et la phase de vitesse stabilisée
constituent les éléments majeurs de la variabilité de la
performance. Dans un futur proche, leurs variabilités induites par
l'évolution de la morphologie humaine et des qualités des
matériaux lors des phases de contacts seront encore, probablement, la
source d'amélioration de la performance.
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