Quels sont les facteurs mécaniques explicatifs de la diminution de la performance lors de la course de sprint en virage ?

What are the mechanical factors altering the sprinting performance in the curve ?

• Auteur / Autrice : Benjamin Millot Covos
• Direction : Jean Slawinski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du sport
• Date : Soutenance le 07/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du sport, de la motricité et du mouvement humain (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Sport, Expertise et Performance (Paris ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Dorel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elena Bergamini, Neil Bezodis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Dorel, Emilie Simoneau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Performance (sports)

Électromyographie

Cinématique

Course de vitesse

Mots clés libres

Sprint

Virage

Athlétisme

Force de réaction du sol

Cinématique

Électromyographie de surface

Amélioration de la performance

Prévention des blessures

Sprint

Curve

Athletics

Ground reaction forces

Kinematics

Surface electromyography

Performance improvement

Injury prevention

Résumé

La course en virage représente ~58% de la distance totale à parcourir sur toutes les disciplines sur piste à partir du 200 m. Malgré la prévalence de cette condition de course, elle a été peu analysée jusqu'à présent dans la littérature. En sprint, différents facteurs impactent la performance, parmi eux, l'application des forces au sol, la cinématique articulaire ainsi que l'électromyographie de surface. Ainsi, les objectifs de cette thèse de doctorat étaient de décrire les éventuelles modifications qui surviennent lors du virage en comparaison à la ligne droite à partir de la phase de starting-blocks et jusqu'à l'atteinte de la vitesse maximale. Nous avons opté pour une approche multidimensionnelle lors d'expérimentations menées in-situ avec des participants expérimentés de la course de sprint en virage (200 et 400 m). Ce travail de thèse a été scindé en quatre études différentes, issues d'un même protocole expérimental. La première étude avait pour objectif de comparer l'utilisation d'un système à navigation inertielle à un système de référence (i.e. plateformes de forces) pour la mesure de la vitesse du centre de masse. Les résultats ont montré que la vitesse du plan horizontal du centre de masse était sous-estimée (< ~7%) avec le système à navigation inertielle en comparaison au système de référence. La deuxième étude s'intéressait à la comparaison des forces de réaction du sol ainsi que les impulsions entre la ligne droite et le virage en utilisant des plateformes de force intégrées directement dans la piste. Les résultats de cette étude ont démontré que dans le virage, les participants n'étaient pas en mesure de produire des niveaux de force similaire à la ligne droite, notamment sur la jambe intérieure. Cela était dû à une augmentation marquée de la force latérale dans le virage, afin d'adopter une trajectoire curviligne. Pour contrecarrer cela, les participants augmentaient leur temps d'appuis sur la jambe intérieure afin de produire des niveaux d'impulsions résultante et verticale similaire à la ligne droite. La troisième étude explorait quant à elle la cinématique articulaire de la hanche, du genou et de la cheville lors du virage, en comparaison à la ligne droite grâce au système à navigation inertielle. Lors de la phase d'appuis, nous avons principalement rapporté une diminution de l'extension de genou de la jambe intérieure et une augmentation de la flexion plantaire de la cheville extérieure, dues à l'inclinaison vers l'intérieur du virage. Enfin, la quatrième et dernière étude explorait les chronologies de mise en action ainsi que les niveaux d'activation de quatre muscles des membres inférieurs grâce à l'électromyographie de surface. Nous avons rapporté un plus faible niveau d'activation du Vastus Lateralis (i.e. extenseur de genou) de la jambe intérieure dans le virage en comparaison à la ligne droite. Mis à part ce muscle, dans l'ensemble, les chronologies de mise en action et les niveaux d'activations musculaires étaient proches entre la ligne droite et le virage. Ces résultats dans leur globalité nous permettent de mieux comprendre les raisons pour lesquelles la performance est diminuée lors de la course de sprint en virage en comparaison à la ligne droite. Basés sur ces résultats, nous avons dressé des recommandations pratiques dans un double objectif d'amélioration de la performance et de réduction des risques de blessures.

Curve sprinting represents ~58% of the total distance to run for all track events starting from the 200 m onwards. However, this sprinting condition has not been thoroughly analyzed in the existing literature. In overground sprinting with maximal-effort, several factors affect the performance and among them, the ground reaction forces, the joint kinematics and the surface electromyography. Thus, the objectives of the present thesis were to describe the modifications of these parameters in the curve in comparison to the straight from the starting-blocks pushing phase and until the maximal velocity. For that sake, we have used a multidimensional approach during in-field experimentations with experienced curve sprinters (i.e. 200 & 400 m). This thesis work has been divided within four studies, all emerging from the same experimentations. The first study aimed to compare the centre of mass velocity computed from a magneto-inertial measurement unit-based system to that of a reference system (i.e. force platforms). The results showed that the norm of the horizontal plane centre of mass velocity was under-estimated (< ~7%) with the magneto-inertial measurement unit-based system in comparison to the reference system. The second study investigated the ground reaction forces and impulses from the starting-blocks pushing phase and until the maximal velocity in the straight and in the curve using force platforms embedded within the track. The results demonstrated that within the curve, the participants were unable to produce similar magnitude of ground reaction forces and this was markedly pronounced on the inside leg. This was mainly due to a large increase in the lateral force in order to maintain a curvilinear motion. In order to counter this, the participants increased their inside limb stance times in order to produce resultant and vertical impulses similar to the straight. The third study of the present thesis explored the hip, knee and ankle joint kinematics using the magneto-inertial measurement units-based system. Our main findings were that during the stance phase, the inside knee was less extended and the outside ankle was more plantar-flexed in the curve than in the straight, caused by the body lateral lean. Finally, the fourth experimentation addressed the timings and amplitude of four lower limb muscles using surface electromyography. We reported a lower Vastus Lateralis (i.e. knee extensor) activity in the curve in comparison to the straight. Apart from this muscle, the muscle activity timings and amplitude were in general similar to the straight. Overall, using this multidisciplinary approach, we could better elucidate some reasons for the poorer sprinting performance in the curve in comparison to the straight. Based on our findings, we could address some practical recommendations in a double objective of performance improvement and injury risks prevention.