Une approche pluridisciplinaire peut-elle expliquer l'augmentation des performances en course à pied avec l'utilisation de super-chaussures ?

Can a multidisciplinary approach explain the increase in performance when using running supershoes?

• Auteur / Autrice : Mathis Perretant
• Direction : Guillaume Rao, Karsten Hollander
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain - MRS
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du mouvement humain
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISM - Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BioMécanique/bioIngénierie (BMI)

Mots clés

Mots clés libres

Réponse individuelle

Performance

Biomécanique de la course

Individual response

Performance

Runnning biomecanics

Résumé

Suite à l'introduction en 2016 des ''supershoes'', combinaison au sein de la semelle de plaques en fibre de carbone (CFP) et de nouveaux types de mousse, tous les records mondiaux de course de fond masculins et féminins ont été battus (Muniz-Pardos et al., 2021). De nombreuses études ont étudié l'effet intrigant des supershoes sur la course, et la plupart d'entre elles expliquent l'amélioration des performances par la capacité des supershoes à améliorer l'économie de course en moyenne, c'est-à-dire à réduire la consommation d'oxygène lors de course à une vitesse similaire par rapport à une chaussure dites standard (Day et Hahn, 2020 ; Hoogkamer et al., 2018 ; McLeod et al., 2020 ; Roy et Stefanyshyn, 2006). Un nombre croissant d'athlètes utilise cette nouvelle génération de chaussures pour améliorer leurs performances, entraînant une diminution significative des meilleurs temps saisonniers dans les 10 km, les semi-marathons et les marathons pour les 20 premiers et les 100 premiers (Bermon et al., 2021). Cet effet se manifeste non seulement au niveau élite, mais encore plus au niveau sub-élite et club (Bermon et al., 2021). Au niveau du groupe, chaque cohorte semble être positivement affectée par ces nouvelles supershoes, avec jusqu'à 4 % d'amélioration de l'économie de course en moyenne. Cependant, les réponses individuelles des coureurs semblent plus nuancées que celles du groupe. En effet, de nombreuses études ont montré une grande variabilité interindividuelle dans les réponses des coureurs à l'utilisation des ''supershoes'' (Chollet et al., 2023 ; Knopp et al., 2023 ; Madden et al., 2016 ; Perrin et al., 2023). Une plus grande amélioration de l'économie de course semble être observée chez les coureurs ayant une capacité aérobie maximale plus élevée, ce qui profiterait davantage aux athlètes les plus entraînés. En effet, Knopp et al. (2023) rapportent une variation moyenne de ±11 % des performances au niveau élite et club. Cependant, cette analyse au niveau du groupe ne reflète pas les réponses individuelles aux chaussures. Chez les athlètes de haut niveau, les variations de performance en réponse à l'utilisation des supershoes allaient de +11,3 % d'augmentation à -11,4 % de diminution de la consommation d'oxygène à la même vitesse de course. La réponse du coureur amateur variait de +1,1 % d'augmentation à -9,7 % de diminution en termes de consommation d'oxygène. Ainsi, même si les athlètes d'élite semblent bénéficier davantage des supershoes, les coureurs de haut niveau présentent également des effets néfastes plus importants pour certains d'entre eux. En résumé, trois types de réponses à l'utilisation des supershoes sont identifiés : (1) une réponse positive, avec une amélioration de l'économie de course (diminution de la consommation d'oxygène), (2) aucune réponse, c'est-à-dire aucune diminution ou augmentation de l'économie de course et (3) une réponse négative, associée à une augmentation de la consommation d'oxygène (Chollet et al., 2023). Malgré les nombreuses études récentes sur la biomécanique de la course avec les supershoes, il n'existe pas de consensus clair sur les caractéristiques du coureur qui pourraient être un bon prédicteur de la réponse positive, négative ou nulle à l'utilisation de ces supershoes (Ortega et al., 2021). L'objectif principal de ce projet de thèse est d'établir quelle(s) caractéristique(s) personnelle(s) du coureur peut être un prédicteur de sa réponse physiologique à l'utilisation de la ''supershoes''.

After the introduction of the so-called “supershoes” combining carbon fiber plate (CFP) and new foam formulations in 2016, all world records were broken in male and female long-distance running (Muniz-Pardos et al., 2021). Many studies have looked at the intriguing effect of new supershoes on running, and most of them explain this improvement in performance at the group level by the ability of supershoes to improve running economy on average, that is, reducing oxygen consumption compared to a standard shoe when running at a similar speed (Day and Hahn, 2020; Hoogkamer et al., 2018; McLeod et al., 2020; Roy and Stefanyshyn, 2006). An increasing number of athletes are using this new generation of shoes to improve their performances leading to a significant decrease in the Top 20 and Top 100 seasonal best times in 10 km, half-marathons and marathons (Bermon et al., 2021). This effect is present not only at the elite level, but even more at sub-elite and club level (Bermon et al., 2021). At group level, each cohort seems to be positively affected by these new supershoes, with up to 4% benefit in running economy. But the individual runners' responses seem more nuanced than those of the group. Indeed, many studies have shown a large inter-individual variability in the responses of runners (Chollet et al., 2023; Knopp et al., 2023; Madden et al., 2016; Perrin et al., 2023). A greater improvement in running economy seems to be observed in runners with a higher maximal aerobic capacity which would further benefit most highly trained athletes. Indeed, (Knopp et al., 2023) report an average of ±11% in performance variation at both elite and club level. However, this group level analysis does not reflect the individual responses to the shoes. In elite athletes, the performance variations in response to the use of the supershoes ranged from 11.3% of increase to 11,4% of decrease in oxygen consumption at the same running speed. The amateur runner's response varied from 1.1% increase to 9.7% decrease in terms of oxygen consumption. So even though elite athletes seem to benefit more from supershoes, high-level runners also exhibit higher detrimental effects for some runners. To summarize, three types of response to the use of supershoes are identified: (1) a positive response, with an improvement in running economy (decrease in oxygen consumption), (2) no response, that is to say, no decrease or increase in running economy and (3) a negative response, associated to an increase in oxygen consumption (Chollet et al., 2023). Despite the recent numerous studies on running biomechanics with supershoes, there is no clear consensus on which runner features may be a good predictor of the positive-, non- or negative-response to the use of these supershoes (Ortega et al., 2021).This question is the very core of the present research project: determining which personal characteristic(s) of the runner can serve as a predictor of their physiological response to the use of ''supershoes.''