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Connaissances scientifiques, technologiques et pratiques au service du sport en Pays de la Loire

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OPERF2A

Optimisation de la Performance et interactions homme – machine en sport Automobile et en Aviron (2008 – 2011)

 

Les éléments repris ci-dessous sont extraits du bilan soumis à la région des Pays de la Loire le 21 juillet 2011 et disponible ici.

 

Résumé grand public

Ce projet de recherche porté par des partenaires du réseau « Recherche et Sport en Pays de la Loire » avait pour objet l’ergonomie et l’optimisation de la performance dans les domaines du sport automobile et de l’aviron. Il visait la caractérisation des déterminants physiologiques, mécaniques et psychologiques de la performance sportive dans ces disciplines. Une approche pluridisciplinaire du sujet a permis d’identifier de multiples déterminants de la performance et leurs interactions. Le projet était structuré en deux axes opérationnels.

Le premier axe a concerné le sport automobile et plus particulièrement l’étude du comportement mécanique et des sollicitations musculaires au niveau du rachis cervical du pilote de course dans une perspective de modélisation et de simulation. Un système innovant (i.e., prototype) couplé à un ergomètre isocinétique commercialisé a été développé en vue d’évaluer les qualités musculaires des pilotes associées aux mouvements du rachis cervical. Les mesures d’accélération relevées au niveau de la tête des pilotes lors du roulage soulignent les contraintes mécaniques qui pèsent sur ces sportifs. Dans un cadre de prévention et d’optimisation de la performance des pilotes, il apparaît de fait nécessaire d’évaluer et de développer des protocoles de renforcement du rachis cervical. Par ailleurs, les sollicitations physiologiques ont été mesurées et analysées afin de situer la dépense énergétique induite par une course simulée en karting ainsi que l’implication des fonctions cardiovasculaire et musculaire dans ce contexte. Les paramètres physiologiques mesurés ont révélé que les sollicitations de ces fonctions sont modérées à faibles au cours du pilotage d’un karting pour des pilotes en formation. Ces connaissances ont été mobilisées pour bâtir les contenus d’entraînement physique de ces pilotes et reconsidérer le processus d’évaluation des qualités physiques de ces sportifs. Toutefois, il est probable que ces niveaux de sollicitation physiologique soient très différents sur des voitures de course sur circuit dont la puissance est très supérieure (e.g., F3000). Enfin, ces travaux ont contribué au développement d’un ergomètre d’évaluation des capacités psycho-motrices des pilotes lors des actions de freinage et ainsi participe à la mise en œuvre d’un outil d’aide à l’évaluation de la performance.

Dans le second axe opérationnel, il s’agissait d’analyser d’un point de vue pluridisciplinaire les adaptations de l’activité sportive en aviron, et les modes d’ajustements entre le rameur et son bateau ou entre rameurs – équipiers. Le recours aux techniques de la robotique et l'expertise en hydrodynamique des partenaires du projet ont débouché sur la réalisation d’un simulateur dénommé GMRS (Global Mechanical Rowing Simulateur) qui permet de calculer la vitesse du bateau en fonction de la morphologie et de la technique des rameurs et des réglages adoptés. Ce simulateur, une fois validé par des mesures en navigation, permettra de rechercher ou de vérifier avec les sportifs des améliorations personnalisées, en termes de réglages et/ou d’ajustements techniques, afin d’optimiser les performances du système rameur/bateau. Nous avons développé une approche permettant de caractériser les coordinations musculaires mises en œuvre par des rameurs experts (ou novices) lors de la pratique de l’aviron, dans le but d’analyser d’un point de vue physiologique et biomécanique leur performance. Nous avons démontré que l’intensité d’entraînement n’affecte pas les coordinations musculaires. Nous avons également identifié les muscles dont le niveau d’activité est le plus affecté par les modifications de puissance développée ou par la fatigue. Ces nouvelles connaissances devraient être utiles dans la conception des programmes de renforcement musculaire spécifiques des rameurs. Enfin, des travaux en ergonomie cognitive des modes d’ajustements et de la dynamique des interactions entre les rameurs au sein d’équipages ont été menés. Les résultats ont permis de caractériser, les dimensions subjectives de l’activité des rameurs liées à leur coordination, le rôle des communications verbales dans la coordination inter-rameurs en course, et les relations entre le vécu subjectif des rameurs relatif à leur coordination, et leurs ajustements comportementaux. Ces apports de connaissances sont de nature à aider l’entraîneur à mieux comprendre les régulations qui doivent s’opérer au sein d’un équipage pour améliorer sa performance collective.

Les connaissances scientifiques produites sur la durée du programme OPERF2A ont été régulièrement diffusées entre les membres du programme lors de séminaires biannuels. La diffusion de celles-ci lors de colloques et congrès scientifiques nationaux et internationaux a été très intense. Cette diffusion a également concerné le public sportif, notamment lors de rencontres avec les professionnels des différents domaines d’expertise concernés. Les résultats les plus marquants ont fait l’objet de publications dans des revues scientifiques indexées, au nombre de 15 à ce stade et 4 sont en préparation. Certains résultats ont aussi fait l’objet de développements informatiques (i.e., création de logiciels) et technologiques (i.e., ergomètres).

Les connaissances acquises sont investies dans les programmes de formations universitaires et d’ingénieurs et de formations professionnelles adressées aux entraîneurs des disciplines sportives concernées. Enfin, lors du prochain colloque « Sport et Recherche en Pays de la Loire » (novembre 2011) à la Roche sur Yon, les derniers travaux seront présentés.

 

 

Articles produits dans le cadre du projet et parus dans des revues internationales à comité de lecture

Deslandes, S., Mariot J.-P., Serveto, S. Offset of rotation centers creates a bias in isokinetics. A virtual model including stiffness or friction. Journal of Biomechanics. 2008a. 41(10): 2112-2120 (version .pdf).

Deslandes, S., Mariot, J.-P., Colin, D. A dedicated device for isokinetic and isometric measurements of neck strength. Isokinetics and Exercise Science. 2008b. 16 (4): 269-273 (version .pdf).

Beaune, B., S Durand, S., Mariot, J.P. Open-wheel race car driving. Energy cost for pilots. Journal of Strength and Conditioning Research. 2010. 24(11): 2927-2932 (version .pdf).

Beaune, B., Durand, S. Cardiac chronotropic adaptation to open-wheel racecar driving in young pilots. International Journal of Performance Analysis in Sport (sous presse) (version .pdf).

Serveto, S., Barré, S., Kobus J.M., Mariot, J.P. A three-dimensional model of the boat-oars-rower system using ADAMS and LifeMOD commercial software. Proc. IMechE, Part P: J. Sports Engineering and Technology, special issue on rowing. 2010, 224 (P1): 75-88 (version .pdf).

Leroyer, A., Barré, S., Kobus, J.M., Visonneau, M. Experimental and numerical investigations of flow around and oar blade. Journal of Marine Science and Technology. 2008. 13(01): 1-15 (version .pdf).

Leroyer, A., Barré, S., Kobus, J.M., Visonneau, M. Influence of free surface, unsteadiness and viscous effects on oar blade hydrodynamic loads. Journal of Sports Sciences. 2010. 28(12): 1287-1298 (version .pdf).

Barré, S., Kobus, J.M. Comparison between common models of forces on oar blades and forces measured by towing tank tests. Proc. IMechE, Part P: J. Sports Engineering and Technology, Special Issue on Rowing, 2010. 224 (P1): 37-50 (version .pdf).

Guével, A., Boyas, S., Guihard, V., Cornu, C., Hug, F., Nordez, A. Thigh muscle activities during codified training sequences of on-water rowing. International Journal of Sports Medicine. 2011. 32(2): 109-116 (version .pdf).

Hug, F., Turpin, N.A., Guével, A., Dorel, S. Is interindividual variability of EMG patterns in trained cyclists related to different muscle synergies? Journal of Applied Physiology. 2010. 108: 1727-36 (version .pdf).

Turpin, N.A., Guével, A., Durand, S., Hug, F. Effect of power output on muscle coordination during rowing. European Journal of Applied Physiology. 2011 [DOI: 10.1007/s00421-011-1928-x] (version .pdf).

Hug, F., Turpin, N.A., Couturier, A., Dorel, S. Consistency of muscle synergies during pedalling across different mechanical constraints. Journal of Neurophysiology. 2011. 106(91): 103-2011 (version .pdf).

Turpin, N.A., Guével., A., Durand, S., Hug, F. Rowing expertise does not require specific muscle synergies. Journal of Electromyography and Kinesiology. (sous presse) (version .pdf).

Turpin, N.A., Guével., A., Durand, S., Hug, F. Is modular organization of muscle coordination altered during an exhaustive exercise? Journal of Experimental Biology. (sous presse) (version .pdf).

Saury, J., Nordez, A., Sève, C. Coordination interindividuelle et performance en aviron: apports d’une analyse conjointe du cours d’expérience des rameurs et de paramètres mécaniques. @ctivités, 2010. 7(1), 2-27 (version .pdf).

Sève, C., Nordez, A., Poizat, G., Saury, S. Performance analysis in sport: Contributions from a joint analysis of athletes’ experience and biomechanical indicators.Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. Sous Presse. (version .pdf)

 

Vidéo sur le canal INSEP au Congrès International de Psychologie du Sport (2009) concernant le partie "ergonomie cognitive" du projet. "Analyser la performance collective en aviron en croisant une description de l'expérience subjective des rameurs et le traitement de données mécaniques"

 


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