Analyse biomécanique d’un mouvement explosif chez les seniors : étude comparative appliquée au saut vertical.

Biomechanical analysis of an explosive movement in seniors : a comparative study applied to vertical jumping

• Auteur / Autrice : Sébastien Argaud
• Direction : Christophe Hautier, Karine Monteil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du mouvement humain
• Date : Soutenance le 28/06/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire de biologie de la motricité (Saint-Etienne ; Lyon ; Chambéry ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Chèze
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Hautier, Karine Monteil, Abderrahmane Rahmani, Jacques Vaillant, Claire Tourny
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abderrahmane Rahmani, Jacques Vaillant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amplitude articulaire

Sports pour personnes âgées

Personnes âgées -- Santé et hygiène

Biomécanique

Mots clés libres

Membres inférieurs

Vitesse Angulaire

Vieillissement

Variabilité

Travail articulaire

Puissance

Phase Relative Continue

Moment de force

Aging

Variability

Power

Moment of force

Lower limbs

Joint work

Continuous Relative Phase

Angular velocity

Résumé

L’exécution de mouvements dits « explosifs » montre un déclin particulièrement marqué au cours du vieillissement. Bien que discret dans la vie quotidienne, l’amoindrissement des qualités de puissance est, pour autant, l’un des premiers marqueurs de l’effondrement des capacités fonctionnelles d’un sujet vieillissant. Il conditionne de nombreuses activités journalières et son importance est fondamentale dans la prévention des chutes. C’est pourquoi nous avons choisi de nous intéresser tout particulièrement aux altérations induites par le vieillissement dans la réalisation de mouvements requérant de la puissance chez des seniors hommes. L’objectif de ce travail a été d’identifier la contribution mécanique des muscles croisant les articulations des membres inférieurs et de comprendre les ajustements neuromusculaires résultant de ces nombreux changements. Pour répondre à cette problématique, nous avons comparé la réalisation de sauts verticaux (squats jump) effectués à intensité maximale entre une population de seniors (74,5 ans 4,6 ans) et de plus jeunes (21,6 ans 6,22 ans). Une analyse dynamique et cinématique des squat jumps a été conduite, permettant de caractériser les modifications, chez les seniors, de ce mouvement explosif standardisé et pluriarticulaire. Les résultats de ces travaux ont permis de confirmer la réduction de la performance au cours de leurs sauts, conséquence du déclin de la puissance articulaire. Cette dernière est la conséquence tant de l’altération du paramètre de force que celui de la vitesse. Nos observations ont également mis en évidence une importante décroissance du travail mécanique des articulations de la cheville, du genou et de la hanche chez les seniors. Contrairement aux résultats observés lors de la marche ou de la course, les seniors ne contrebalancent pas l’altération du travail des articulations distales par l’augmentation du travail des articulations plus proximales. Cette diminution du travail mécanique, pour chacune des articulations, s’explique par la baisse du moment articulaire lors du saut, les amplitudes articulaires étant inchangées. Du point de vue de la motricité, nous avons pu constater qu'un schéma de coordination proximo-distale est utilisé lors du squat jump, tant chez les jeunes que chez les seniors. Il diffère néanmoins chez les seniors pour laquelle l’extension du genou est nettement plus anticipée. Cette stratégie de coordination des seniors est, d’autre part, marquée par une plus grande variabilité lors de l’exécution des sauts. Cela met en lumière une adaptation de leur système neuromusculaire pour parer aux déficits de force et garantir leur équilibre. Tous ces observations confirment donc la nécessité de renforcer l’ensemble des muscles croisant les articulations des membres inférieurs, pour permettre le maintien, voire l’amélioration, des mouvements explosifs. De plus, les programmes d'entraînement intégrant ce travail de force devraient être réalisés, pour ces sujets âgés, à des vitesses élevées, car ces deux paramètres sont complémentaires. Enfin, ces résultats soulignent également l’importance de concevoir des programmes d'entraînement ou de rééducation intégrant la pratique d'exercices de type dynamique ; ceci, pour favoriser la plasticité du système nerveux central, permettre le contrôle de tâches plus complexes et optimiser les coordinations interarticulaires. A cet égard, les sauts et leurs variantes offrent un intérêt certain comme outils rééducatifs, dans le maintien de la puissance, et de manière plus large, dans la préservation des mouvements explosifs ; l’autonomie de la personne âgée est à la clé

The execution of so-called "explosive" movements shows a particularly marked decline throughout aging. Although discreet in daily life, decrease in power qualities is one of the first markers of the collapse of functional capacities of an aging person. It conditions many daily activities and its importance is fundamental in the prevention of falls. For this reason, we chose to study the alterations induced by aging when movements are made, requiring power among senior male population. The objective of this work was to identify the mechanical contribution of the muscles crossing the joints of the lower limbs and to understand the neuromuscular adjustments resulting from these numerous changes. To address this issue, we chose to compare the execution of vertical jumps (squat jumps) performed at maximum intensity between a population of older (74.5 years old 4.6 years) and younger people (21.6 years old 6.22 years). A dynamic and kinematic analysis of squat jumps was carried out to characterize the modifications of this standardized multi-joint explosive movement in seniors. Our findings showed a decrease in jumping performance in the elderly, resulting from a decrease in joint power. The latter is marked as much by the alteration of strength as by that of speed. Our observations also revealed a significant decrease in the mechanical work of the ankle, knee and hip joints in seniors. Contrary to the results observed while walking or running, this population does not counterbalance the alteration of the distal joints efforts by increasing the work of the more proximal joints efforts. This decrease in mechanical work for each of the joints is mainly explained by the decrease in joint endeavor during jumping, the joint amplitudes being unchanged. From a mobility point of view, our results confirm that a proximo-distal coordination pattern is used during the squat jump among both young and senior athletes. However, it differs in the elderly with an earlier knee joint extension compared to the young. The inter-articular coordination strategy of the seniors is also marked by a greater variability during the execution of the jumps. It highlights an adaptability of the neuromuscular system to outweigh strength deficiencies and guarantee stability and balance as for seniors. These main results confirm the need to strengthen all the muscles crossing the joints of the lower limbs, in order to maintain or even improve explosive movements. In addition, preventive training involving this strength work should be carried out for these elderly at higher speed, as these two factors are complementary. They also suggest the interest of designing training or rehabilitation programs implying dynamic movement exercises; in particular jumps to boost the central nervous system to enable more complex tasks and to optimize inter-articular coordination. Jumps thus have their role to play in the rehabilitation tools to keep power and, to a larger extent, in the preservation of explosive movements and autonomy in the elderly