UPThèses

L’étude biomécanique d’un mouvement sportif permet d’identifier des paramètres afin de proposer des améliorations pour parfaire la performance et diminuer le risque lésionnel. Pour les mouvements cycliques, une amélioration minime aura un impact fort sur ces deux enjeux du fait de leur répétition. La cinématique articulaire des mouvements à grande amplitude dans le plan sagittal est couramment étudiée bien que la cinématique musculaire sous-jacente n’est pas documentée car les modèles musculo-squelettiques ne sont définis que sur des amplitudes articulaires restreintes. L’étude cinématique en 3 dimensions (3D) est traditionnellement effectuée en laboratoire grâce à des systèmes de capture d’images. Ces outils sont couteux en temps et permettent d’analyser des tâches dans un espace restreint. Le couplage de ces deux niveaux de modélisation doit permette d’identifier les stratégies musculaires individuelles pour générer ces mouvements contraints en condition écologique. Les objectifs de cette thèse sont de développer un protocole afin d’analyser la cinématique musculaire des mouvements cycliques à grandes amplitudes dans le plan sagittal et de développer un modèle de chaine cinématique pour l’étude de mouvement en boucle fermée pour le membre inférieur. Pour cela, un modèle musculo-squelettique spécifique du membre inférieur et du rachis est développé sur OpenSim, une méthodologie propre à l’étude des variations de longueurs est mise en place pour prendre en compte les spécificités intra et interindividuelles et l’impact de la modélisation 3D est discutée par rapport à une modélisation 2D. Le protocole développé est ensuite mis en application lors d’une expérimentation sur ergomètre d’aviron pour 28 rameurs. Enfin, un modèle de chaine cinématique en boucle fermée 3D du membre inférieur est développé et testé avec l’utilisation de centrales inertielles. Ce travail ouvre des perspectives sur les adaptations intra et interindividuelle et le développement d’entraînement adaptés aux contraintes spécifiques de l’activité.

Les méthodes modernes d'entraînement utilisent des appareillages spécifiques appelés ergomètres sur lesquels, en particulier, des programmes d'entraînement et d'évaluation sont proposés par les entraîneurs. De tels dispositifs favorisent la continuité d'un entraînement pendant les périodes peu favorables à une pratique sportive. De même, lorsque ces outils sont instrumentés, ils apportent à l'entraîneur des informations difficilement accessibles en situation réelle de pratique. Ce travail s'inscrit dans cette problématique scientifique dont l'objet est la conception d'un ergomètre pour la pratique du kayak en ligne. Les travaux réalisés ont conduit à la conception d'un ergomètre kayak capable de reproduire les conditions d'une pratique écologique aussi précisément que possible tant d'un point de vue de la gestuelle (cinématique) que des efforts générés (dynamique) d'une part, de proposer et de valider une instrumentation afin de recueillir l'ensemble des efforts d'interaction kayakiste/ergomètre, d'autre part. De plus, cette instrumentation doit être suffisamment exigeante en termes de poids et d'encombrement pour être installée dans un kayak K1 pour réaliser des mesures in situ. Les moyens mis en œuvre donnent accès aux variables biomécaniques permettant de quantifier les éléments de base de la technique de pagayage qui constituent l'ensemble des facteurs déterminants de la performance (force, endurance, technique, etc.). Scientifiques et entraineurs ont ainsi à leur disposition un outil pour une évaluation objective des performances du kayakiste. Ce travail a été réalisé dans le cadre d'une collaboration entre l'axe RoBioss, le CAIPS et la société SENSIX.