Memoire Online - évaluation de l’effet de l’optimisation du profil force-vitesse vertical sur la biomécanique de course chez le coureur expert de longue distance

I. Mise en contexte II. Cadre théorique III. Méthode		3 3 7
III.1. Participants		7
III.2. Tâches et matériel		8
III.2.1. Phase de tests		8
III.2.2. Phase de renforcement musculaire spécifique		11
III.3. Traitement des données		13
III.3.1. Profil force-vitesse vertical		13
III.3.2. Biomécanique de course		13
IV. Résultats		14
IV.1. Profil force-vitesse vertical		14
IV.2. Biomécanique de course		15
IV.2.1. Temps de contact au sol		15
IV.2.2. Temps de vol		16
IV.2.3. Cadence		17
IV.2.4. Oscillation verticale		18
IV.2.5. Force maximale relative		19
IV.2.6. Raideur de jambes		20
IV.3. Synthèse		21
V. Discussion		23
V.1. Analyse des résultats		23	V.2. Limites
	28	V.3. Perspectives d'amélioration
	28
VI. Conclusion		28
VII. Bibliographie		29
VIII. Annexes		33
Mémoire Master 2 EOPS Léo GAGNEPAIN 2022	- 2023	P a g e 2 \| 36

En course à pied, l'objectif commun à tous les athlètes est de diminuer son temps de course sur une distance donnée. Pour expliquer les écarts de performance d'un coureur en longue distance à un autre, des paramètres physiologiques ont été relevés (McLaughlin et al., 2010) tels que la consommation d'oxygène maximale (V^?O2max) (Billat et al., 2001), le pourcentage de V^?O2max utilisé (%V^?O2max) (di Prampero et al., 1986), le seuil de lactate (Farrell et al., 1979), l'économie de course (Morgan et al., 1989) ou encore la vitesse associée à la V^?O2max (vV^?O2max ou VMA). En course de fond (5 km - marathon), la variabilité des performances peut être majoritairement déduite des paramètres cardio-vasculaires associés à la production d'énergie aérobie (Rabadan et al., 2011). Dans un groupe de coureurs à pied au niveau hétérogène, la mesure de V^?O2max est un indicateur prépondérant de performance (Pollock, 1977). En revanche, si les V^?O2max sont similaires, ce facteur ne permet pas d'estimer la meilleure performance (Morgan et al., 1989) contrairement au V^?O2 sous maximal (V^?O2).

Morgan et ses collaborateurs (1989) nous assurent que l'économie de course est le meilleur prédicteur de performance car en s'améliorant, liée à une baisse de consommation d'oxygène, elle permet de réaliser une distance donnée à une vitesse plus élevée ou bien courir plus longtemps à une

vitesse donnée. Cette économie de course est le fruit de nombreux facteurs génétiques, métaboliques, cardiorespiratoires, d'entraînement, biomécaniques ou encore neuromusculaires (Barnes et Kilding, 2015). Par sa variabilité, l'économie de course peut être travaillée et ainsi développée à court terme, ce qui laisse penser qu'un entraînement spécifique améliorerait la performance en course à pied notamment par du renforcement musculaire (Støren et al., 2008) et/ou du travail en pliométrie (Saunders et al., 2006), pour viser le développement du versant neuromusculaire.

Par le développement de ce facteur, l'entraînement va influencer certains paramètres tels que la biomécanique de course comprenant entre autres la cinématique des membres inférieurs (Moore et al., 2012), la cinétique (Barnes et al., 2014) et la biomécanique du tronc (Arellano et al., 2012). Selon Beattie et al. (2014), peu importe le niveau, le renforcement musculaire explosif et/ou pliométrique, à charges légères ou lourdes améliore nettement l'économie de course grâce à une meilleure raideur musculaire et un temps de contact au sol réduit à vitesse élevée (Paavolainen et al., 1999). Favorisée par le travail de force, l'implication plus importante du système neuromusculaire entraîne une amélioration dans le recrutement des unités motrices (UM), la raideur musculo-tendineuse et la coordination intramusculaire. Au-delà de 4 semaines d'entraînement en renforcement musculaire, il a été montré que la mobilisation de charges lourdes (85% 1RM) (Støren et al., 2008) ou charges légères (40-70%) (Sedano et al., 2013), en complément d'exercices de pliométrie, a un effet positif sur l'économie de course. Cependant, le travail de force (80% 1RM) et de course de fond sont paradoxaux car ils interfèrent dans le développement de la force explosive et maximale. Néanmoins, l'amélioration des fonctions neuromusculaires par ce travail peut améliorer la performance d'endurance (Fyfe et al., 2014), à condition d'établir un plan d'entraînement équilibré pour profiter pleinement des effets du travail concomitant (Baar, 2014). Selon Balsalobre-Fernandez et al. (2015*), dédier à minima deux séances hebdomadaires à l'entraînement en force est nécessaire pour observer un gain de force, puissance et économie de course. En suivant un entraînement en renforcement musculaire, accompagné d'exercices pliométriques, des coureurs de 800 m à 10 000 m ont obtenu une réduction de 4 % de leur temps sur une course de 2,4 km, ainsi qu'une amélioration de hauteur du countermovement jump avec bras (CMJ free arms) et du drop jump (DJ) (Ramirez-Campillo et al., 2014). De ce fait, ce type de travail permettrait d'obtenir des effets positifs sur l'économie de course et le saut vertical.

Les études en myophysiologie nous rapportent que la relation force-vitesse est la propriété d'un muscle à produire de la puissance et décrivent que l'intensité du niveau de force concentrique générée influence négativement la vitesse de contraction musculaire. Suivant ce postulat, un profil force-vitesse vertical individualisé peut constituer le point de départ de l'élaboration d'un plan de renforcement musculaire spécifique personnalisé.

L'optimisation du profil force-vitesse vertical tend à exploiter le plein potentiel de la puissance maximale (Pmax) en équilibrant la balance force-vitesse (Abe et al., 2001). Il existe une méthode pour mesurer la force (F, N), la vitesse (v, m/s) et la puissance (P, W) de saut vertical (Samozino et al., 2008), selon les formules suivantes :

Avec ?? la masse du sujet (kg), ?? la gravité (m/s²), h la hauteur de saut (m) et h???? la distance de poussée avant décollage (m) Cf. Figure 1

Figure 1 : Les 3 positions clés lors d'un squat jump et les 2 distances utilisées dans les calculs proposés
(Samozino et al., 2008)

D'après Jimenez-Reyes et ses collaborateurs (2014), cette méthode permet de mesurer précisément la force, la vitesse et la puissance développée par les membres inférieurs lors d'un CMJ ou un squat jump (SJ). Une étude de Samozino et al. (2012) a montré qu'un écart avec le profil force-vitesse vertical optimal peut engendrer 30 % de différence dans la performance. Compte tenu du fait que la performance en saut vertical est induite par la Pmax, la hPO et le déséquilibre force-vitesse (FVimb), il est envisageable que la hauteur de saut, sans altérer la Pmax, soit améliorée par une optimisation de la relation force-vitesse (De Lacey et al., 2014). Une individualisation des entraînements, visant à développer les aptitudes techniques et physiques, est ainsi rendue possible par cette nouvelle approche du profil force-vitesse vertical (Morin et Samozino, 2016).

Au moyen d'un entraînement individualisé sur la base des déficits du profil force-vitesse, cette méthode permet de progresser en saut vertical - indicateur de la Pmax des membres inférieurs - par un travail de renforcement musculaire développant les capacités en force et saut, optimisant la

biomécanique de course et de ce fait, l'économie de course. La pertinence des résultats de ce mémoire serait dans l'application de cette méthode à un groupe conséquent de coureurs experts de longue distance : un axe de travail inédit sur cette population.

Cet état de l'art a montré comment, dans le demi-fond, la performance en course à pied peut être améliorée par un entraînement en force musculaire et en course à pied pour développer la V^?O2max (pas un prédicteur de performance). Toutes les études considérées ont établi un programme non-personnalisé de renforcement musculaire, visant seulement à améliorer la force et/ou la raideur musculo-tendineuse des membres inférieurs, en s'abstenant d'individualiser l'entraînement selon les déficits de chaque coureur. Ce processus contraint l'athlète à s'adapter à un programme général, alors que le rôle de l'entraîneur est d'individualiser au maximum son intervention.

La question qui se pose alors est de savoir si l'optimisation du profil force-vitesse vertical, par du renforcement musculaire spécifique et individualisé, influencerait naturellement la biomécanique de course et ainsi l'économie de course, chez le coureur expert de longue distance.

Dans un premier temps, ce travail de recherche s'appuie sur l'optimisation du profil force-vitesse vertical en réduisant le déséquilibre entre production de force et de vitesse des membres inférieurs. Pour ce faire, un protocole de renforcement musculaire spécifique au déficit rencontré (déficit de force ou vitesse) a été mis en place.

Dans un second temps, nous avons évalué l'influence de l'optimisation du profil force-vitesse vertical sur la biomécanique de course d'un coureur de longue distance, en s'appuyant sur les temps de contact au sol (TC), les temps de vol (TV), la cadence (C), l'oscillation verticale (Äy), la force maximale relative (FmaxR) et la raideur de jambe (Kleg) ; tous ces paramètres sont des indicateurs de l'économie de course et, de ce fait, de performance. La force maximale relative et la raideur de jambe sont calculées selon les formules suivantes, données par Morin et al. (2005) :

Avec m la masse (kg), g la gravité (m/s²), y la vitesse de course (m/s), TC le temps de contact au sol (s), TV le temps de vol (s), L la longueur du membre inférieur du grand trochanter à la pointe des pieds en flexion plantaire (m) et ?y l'oscillation verticale (m).

Pour ce faire, deux groupes de participants (Contrôle et Expérimental) ont réalisé deux batteries de tests comprenant une mesure du profil force-vitesse vertical et un test de course à pied à vitesse constante sur tapis (85 % VMA), entrecoupées de 8 à 45 jours, durant lesquels le groupe Expérimental a suivi un programme de renforcement musculaire des membres inférieurs, réalisé au JC Iten Training Camp (Kenya).

Pour ces tests, nous avons utilisés les applications smartphone My Jump 2 (Balsalobre-Fernández et al., 2015) et Runmatic (Balsalobre-Fernández et al., 2017), vérifiées scientifiquement, mais également une barre de squat avec poids et un tapis de course motorisé. Nous avons mesuré les évolutions entre les données issues des tests pré- et post-renforcement musculaire spécifique, pour le groupe Expérimental et comparé les groupes entre eux (avec ou sans entraînement).

L'hypothèse émise veut que le rééquilibrage du profil force-vitesse vertical, par un renforcement musculaire spécifique, induise une biomécanique de course plus efficiente et ainsi une meilleure économie de course. Ainsi, pour une même vitesse de course entre le Test 1 et le Test 2, cette meilleure économie de course conduirait à la perception d'un effort plus facile et se traduirait alors par une augmentation du TC et une diminution de Äy, FmaxR et Kleg.

III.1. Participants

Dix adultes coureurs experts de longue distance volontaires (10 hommes, 27 ans #177; 5 ans, volume hebdomadaire d'entraînement médian = 9 h, nombre d'années de pratique médian = 8 ans, âge de début de l'athlétisme médian = 15 ans, étendue de performance sur 5 km/10 km = 14'20 - 18'20/30'30 - 38') ont participé à l'étude (Cf. Annexe 1). Les participants étaient issus de la population locale d'Iten, d'Europe et d'autres pays. Le recrutement s'est fait parmi les stagiaires du JC Iten Training Camp et des athlètes entraînés par Claude GUILLAUME. Les critères d'inclusion étaient les suivants : (i) avoir une pratique intensive (4 fois/semaine minimum) de la course à pied de longue distance au cours des 3 derniers mois, (ii) ne pas avoir une pathologie ou un traumatisme, (iii) ne pas avoir subi une opération du membre inférieur au cours des 6 derniers mois, (iv) ne pas présenter de troubles cardio-vasculaires et circulatoires. Les participants ont donné leur consentement écrit avant le début de leur passation. Le protocole a été approuvé par la Faculté des Sciences du Sport de Marseille et le JC Iten Training Camp.

L'échantillon de dix participants a été divisé en deux groupes afin d'inclure un groupe Expérimental (n = 6) et un groupe Contrôle (n = 4, pas d'optimisation du profil force-vitesse vertical).