Memoire Online - évaluation de l'effet d'une étude posturale dynamique cycliste sur le rendement énergétique, à court terme, chez le cycliste entraà®né

En cyclisme, l'Homme et la machine interagissent constamment ainsi il est essentiel d'adapter le vélo aux caractéristiques du sportif et de sa pratique.

Dans ce contexte, il convient d'étudier un ensemble de variables liées à l'optimisation de la performance comme la biomécanique, l'aérodynamique, la physiologie et la psychologie, variant selon le type de pratique (vélo de route, vélo de triathlon, vélo de contre-la-montre) et les motivations de l'individu (pratique en compétition ou en loisir). L'optimisation de la position sur le vélo nécessite des ajustements aux interfaces mains-guidon, bassin-selle et pied-pédale afin d'assurer une synergie harmonieuse entre l'activité des muscles et la cinématique articulaire des membres inférieurs et supérieurs (Holliday et al., 2019). Une position inappropriée peut, dans un premier temps, affecter la perception de confort et de douleur pendant la pratique, puis, dans un second temps, provoquer des

pathologies entraînant un arrêt temporaire ou définitif du cyclisme (Priego Quesada et al., 2019). Les principales pathologies se manifestent au niveau du genou et concernent 15 à 33 % des individus (Bini et Bini, 2018). Les maux de dos et les douleurs aux cervicales touchent quant à eux près de 60 % des cyclistes (Mellion, 1991). La gestion des blessures implique généralement, entre autres, un ajustement de la position. En parallèle, de nombreuses études ont montré une relation entre la position sur le vélo et la performance, pouvant se caractériser notamment par une meilleure efficacité dans la technique de pédalage (Menard et al., 2016). En outre, la position sur le vélo peut impacter les variables physiologiques et notamment la consommation d'oxygène et le rendement mécanique (Ferrer-Roca et al., 2014). Enfin, il est essentiel d'optimiser la position du cycliste sur le plan aérodynamique afin de minimiser la résistance de l'air à l'avancement (Debraux et al., 2011). Outre la position, le matériel utilisé est primordial à prendre en compte pour optimiser l'interaction entre l'individu et sa machine. Dans cette optique, plusieurs évolutions technologiques, telles que les pédales automatiques et l'ergonomie des selles, ont entrainé une amélioration significative de la performance, de la santé et du confort des cyclistes (Hintzy et al., 1999 ; Toth et al., 2005). Les recherches et les évolutions technologiques présentées ci-dessus montrent les avancées notables au cours de ces dernières années en termes d'ergonomie en cyclisme. Cependant, il apparait qu'une multitude de variables peuvent impacter la position d'un individu sur le vélo : la morphologie, les motivations, le type de pratique, le matériel utilisé, le terrain, les déséquilibres posturaux... De plus, nombre d'entre elles ont pour l'instant été très peu explorées ou sont souvent négligées. L'objectif de ce travail consistait dès lors à développer de nouvelles connaissances sur les études posturales cyclistes, mettre en lumière leurs impacts sur la performance cycliste (route et triathlon) et ainsi générer un faire-valoir pour l'entreprise de positionnement cycliste Velofitting. Ces connaissances ont pour ambition de s'adresser aussi bien aux chercheurs qu'aux pratiquants, entraîneurs et ergonomes cyclistes.

II.1. Etude posturale cycliste

L'intensification des recherches dans le domaine de l'étude posturale a permis des avancées scientifiques et technologiques considérables ces dernières années (Braeckevelt et al., 2019). Secteur d'activité en forte croissance, l'ergonomie cycliste travaille avec 3 types de systèmes d'études posturales s'appuyant soit sur des mesures anthropométriques en statique (e.g Morphologics, Saint-Malo, France), soit sur des mesures de la cinématique articulaire en 2 dimensions (e.g. Motion Metric, Scottsdale, USA ; Cycling 2DMA, Stt Systems, Saint Sébastien, Espagne) ou en 3 dimensions (e.g. Cycling 3DMA, Stt Systems, Saint Sébastien, Espagne ; Retül, Boulder, Colorado, USA). Des équipements complémentaires sont parfois utilisés par les ergonomes cyclistes comme des outils pour optimiser le réglage des cales de chaussures (e.g. ML Cleat, Morphologics). Quel que soit le système utilisé, la

première étape d'une étude posturale consiste à réaliser un entretien avec le cycliste afin d'identifier sa pratique plutôt récréative ou compétitive (Braeckevelt et al., 2019). Il est également nécessaire d'examiner cliniquement l'individu afin de déceler d'éventuelles limitations articulaires, raideurs musculaires (Sauer et al., 2007) et déséquilibres posturaux (Dinsdale & Dinsdale, 2011). Si le cycliste souhaite être conseillé pour l'achat d'un vélo, les informations obtenues lors de cet entretien et de cet examen clinique permettent de définir une géométrie de cadre adaptée en termes de longueur, de largeur et d'angles (Cf. Figure 1). Les principales cotes à prendre en considération dans la géométrie du vélo sont l'angle du tube de selle (lié au recul de selle), la longueur du tube horizontal (liée à la longueur selle-cintre) et la hauteur de la douille de direction (liée à la différence de hauteur selle-cintre). Depuis quelques années, les constructeurs de cycles s'appuient sur le reach (distance horizontale entre le boîtier de pédalier et le sommet de la douille de direction) et le stack (distance verticale entre le boîtier de pédalier et le sommet de la douille de direction) pour décrire la géométrie d'un vélo (Cf. Figure 1). L'empattement, qui correspond à la distance entre les moyeux avant et arrière, est également à prendre en compte quant à la maniabilité du vélo. Il est également essentiel de prendre en compte le type de matériau qui compose le vélo car celui-ci influence à la fois la masse et la rigidité de la machine. La rigidité du cadre, liée à la déformation du matériau pendant la pratique, doit être adaptée au niveau et aux attentes de l'individu. Un cadre très rigide permet d'optimiser la transmission de puissance tandis qu'un cadre plus souple absorbe mieux les vibrations et est donc en principe plus confortable à piloter.

1 Longueur tube de selle (mm)

2 Longueur tube sup (axe/axe)

3 Hauteur boîtier de pédalier

4 Longueur base

5 Angle du tube de selle (°)

6 Angle de direction (°)

7 Déport de fourche (mm)

8 Chasse (mm)

9 Axe BP - axe roue AV (mm)

10 Empattement (mm)

11 Hauteur dégagement entre-jambe (mm)

12 Hauteur douille de direction (mm)

13 Stack (mm)

14 Reach (mm)

En complément du type de cadre et de sa géométrie, il est nécessaire de choisir les composants du vélo qui s'adapteront au mieux à la morphologie de l'individu telles que la forme du cintre (largeur, hauteur et profondeur), la longueur des manivelles et le type de selle (De Vey Mestdagh, 1998). L'étude posturale consiste ensuite à régler les trois zones de contact entre l'individu et sa machine : l'interface

cale-chaussure-pédale, l'interface bassin-selle et l'interface mains-guidon (Silberman et al., 2005). Avant d'ajuster les périphériques du vélo, l'expert doit optimiser le réglage des cales de chaussure (si le vélo du cycliste est muni de pédales automatiques). Pour ce faire, trois réglages sont nécessaires : (1) l'engagement (position antéropostérieure selon la morphologie des deux pieds), (2) la rotation et (3) la position médio-latérale ou Q-Factor (Cf. Figure 2).

Figure 2 : Paramètres de réglages des cales de chaussure en cyclisme
(1) engagement, (2) rotation et (3) position médio-latérale ou Q-Factor

Ensuite, l'expert doit réaliser plusieurs réglages sur le vélo (Cf. Figure 3). Tout d'abord, l'interface bassin-selle, englobant la hauteur et le recul de selle, doit être ajustée. En cas de modification de la longueur des manivelles, du type de selle, du type de pédale ou du type de chaussure, la hauteur et le recul de selle doivent être réajustés. Le Q-Factor, correspondant à la distance entre les deux faces externes des manivelles dans le plan horizontal, est quant à lui dépendant de la géométrie du vélo. Cependant, l'écartement médio-latéral entre les pieds peut être légèrement adapté de façon à assurer un bon alignement entre la hanche, le genou et la cheville. La réunion de ces paramètres va permettre d'optimiser la cinématique articulaire des membres inférieurs lors du pédalage. Dans un second temps, le positionnement du cintre (guidon) doit être réglé dans l'axe horizontal et dans l'axe vertical afin d'optimiser la longueur selle-cintre et la différence de hauteur selle-cintre. La longueur selle-cintre peut être modifiée en faisant varier la longueur de la potence (liaison entre axe de direction et cintre) ou la profondeur du cintre (i.e. reach). La différence de hauteur selle-cintre peut quant à elle être modifiée en ajoutant ou en enlevant des bagues entre le jeu de direction et la potence. De plus, cette variable est influencée par la hauteur du cintre (i.e. drop) lorsque le cycliste utilise une position des mains au creux du cintre. Le type de cintre et sa position horizontale/verticale sont déterminant dans l'inclinaison du buste.

Figure 3 : Paramètres de réglages d'un vélo de route/triathlon : (1) centre de selle et inclinaison, (2) hauteur

de selle, (3) recul de selle, (4) longueur des manivelles, (5) longueur selle-cocotte, (6) longueur selle-axe direction, (7) différence de hauteur selle-cintre, (8) Q-Factor, (9) longueur axe roue-cintre, (10) longueur axe roue-commandes freins, (11) longueur axe roue-prolongateur, (12) longueur selle-prolongateur, (13) largeur

Comme précisé préalablement, tous ces réglages sont fondés sur des mesures anthropométriques prises en statique ou des mesures de la cinématique articulaire en dynamique (Bini, 2016). Néanmoins, Bini et Hume (2018) estiment que les angles articulaires mesurés en statique ne représentent pas véritablement ceux du pédalage et seraient ainsi moins précis. Cependant, la littérature présente des plages d'angles optimales relativement étendues (Ferrer-Roca et al., 2011) et différentes d'une société à l'autre (e.g. Retül ; Shimano Bikefitting, Shimano Inc., Sakai City, Osaka, Japon). Il faut alors être conscient qu'une position optimale, combinant performance, santé et confort, se trouve entre deux valeurs et qu'un écart de quelques millimètres n'est pas dommageable pour le cycliste (Braeckevelt et al., 2019). De plus, notre organisme - précisément pour recruter les muscles des membres inférieurs - s'adapte aux changements mineurs s'il lui est accordé une période d'adaptation avec une baisse de la charge d'entraînement, pour intégrer le nouveau schéma moteur (Bini, 2016). Braeckevelt et al. (2019) ont évalué les ajustements de position réalisés avec des systèmes de positionnement dynamiques par des entreprises d'étude posturale cycliste utilisant soit la même technologie, soit des technologies différentes. Ils ont observé des écarts importants de réglages (de l'ordre de plusieurs centimètres pour la hauteur de selle notamment) suivant le système utilisé. Etonnamment, cet article a également mis en exergue une grande variabilité des réglages d'un bikefitter (technicien réalisant des études posturales cyclistes) à l'autre, utilisant la même technologie.

A partir de là, plusieurs questions peuvent se poser : Certains d'entre eux ont-ils commis des erreurs dans le protocole d'étude posturale en raison d'un manque de formation ? Ces bikefitters intégraient-ils une dimension subjective dans leur(s) réglage(s) ? Serait-il trop complexe, pour les bikefitters revendeurs/mécaniciens cycles sans formation à la biomécanique, d'utiliser un système de mesure dynamique ? Autant de questions suggérant qu'un choix minutieux du professionnel en charge de l'étude posturale cycliste est primordial. Cette récente étude montre qu'il est nécessaire de poursuivre les recherches dans le domaine de l'étude posturale en cyclisme afin d'accroître les connaissances scientifiques, de standardiser les différentes approches mais également de mieux former les professionnels de l'ergonomie cycliste.

II.2. Amélioration du confort et prévention des pathologies

D'après Johnston (2007), la pratique du cyclisme, par ses faibles contraintes articulaires, peut être un moyen de rééduquer des sujets atteints d'un trouble physique. Néanmoins, pour prévenir les blessures non-traumatiques, il est essentiel de réduire au maximum ces contraintes (Menard et al., 2020). De ce fait, une synergie équilibrée entre la cinématique articulaire et les groupes musculaires des membres inférieurs et supérieurs doit être garantie (Holliday et al., 2019). La sollicitation importante du membre inférieur en flexion/extension génère, chez bon nombre de cyclistes, des tendinopathies du genou (Bini & Bini, 2018). De plus, douleurs dorsales et cervicales s'y ajoutent, concernant plus d'un cycliste sur deux (Mellion, 1991). Dans certains cas, ces douleurs et/ou pathologies entraînent une période de repos et de soins contraignante (Ruby et al., 1992), ainsi, la gestion des blessures en cyclisme doit passer de prime abord par la compréhension du mécanisme déclencheur pour ensuite en éliminer la cause (Bini & Bini, 2018). L'ajustement de la position sur le vélo ou du matériel rentre souvent en ligne de compte à ce moment-là (Mellion, 1991). Selon Holmes, Pruitt et Whalen (1994), plusieurs facteurs liés à l'interface homme-machine peuvent expliquer l'apparition de ces problèmes : (i) La configuration symétrique du vélo tandis que le corps humain ne l'est pas forcément (e.g. membre inférieur plus long, scoliose, etc.). Celle-ci causerait des contraintes musculo-tendineuses. (ii) Le nombre de tours de pédale s'élevant à près de 5000 par heure, cela implique qu'un réglage inadapté du vélo peut s'avérer néfaste dans le temps. (iii) La liberté de mouvements des membres inférieurs réduite par les pédales automatiques accroît le risque de pathologies en cas de mauvais réglage. Tous ces paramètres requièrent un ajustement minutieux de la position afin d'optimiser la biomécanique de pédalage. Il a dernièrement été montré qu'une étude posturale personnalisée s'associait à une diminution de la perception de la douleur et à un meilleur confort sur le vélo (Priego Quesada et al., 2019). Selon Ayachi et ses collaborateurs (2015), une

enquête réalisée auprès de 244 cyclistes met en exergue l'essentialité de la notion de confort pour 90 % des répondants. De plus, le choix des composants du vélo (géométrie cadre/selle/cintre, matériaux), les ajustements posturaux (position cales/selle/cintre) et la condition physique influenceraient fortement le confort perçu par les cyclistes. Le dernier point fait référence aux augmentations brutales et incontrôlées des charges d'entraînement (surtout en volume) pouvant être à l'origine de douleurs et blessures en cyclisme (Asplund & St Pierre, 2004).

II.3. Amélioration de la performance

En 2013, Bini et ses collaborateurs ont reconnu que la performance en cyclisme pouvait être influencée par la cinétique de pédalage, et plus précisément la direction des forces sur les pédales. En effet, la direction et l'amplitude de la force appliquée sur chaque pédale vont définir la puissance mécanique produite, pour une cadence de pédalage donnée (Grappe, 2009). Sur le plan physiologique, l'optimisation posturale cycliste permet d'améliorer l'efficience du mouvement de pédalage, autrement dit réduire le besoin énergétique pour pédaler. En s'appuyant sur la consommation d'oxygène (V^?O2), la fréquence cardiaque (FC) et le rendement mécanique (Gross Efficiency, GE), plusieurs chercheurs ont voulu comparer différents ajustements posturaux (e.g. Ferrer-Roca et al., 2014). Le GE correspond au rapport de la puissance mécanique développée au niveau des pédales (W) sur la puissance métabolique (énergie totale dépensée par unité de temps, J·sec^-1) (Ferrer-Roca et al., 2014). Cette variable physiologique serait un paramètre clé de la performance en cyclisme (Jobson et al., 2012). Dans ce mémoire, nous nous appuierons sur la formule de Brouwer (1957) pour calculer le GE, décrite par Moseley et Jeukendrup (2001).

Enfin, l'optimisation de la position amène à minimiser la résistance aérodynamique qui peut représenter plus de 90 % de la résistance totale à l'avancement lorsque le cycliste se déplace à une vitesse supérieure à 50 km/h sur un terrain plat (Debraux et al., 2011). La réduction de cette résistance permet d'augmenter la vitesse de déplacement pour une même puissance mécanique. Néanmoins, un cyclotouriste privilégiera le confort alors qu'un compétiteur optera pour une position plus « agressive » (buste à l'horizontale), réduisant sa résistance aérodynamique (García-López et al., 2008).

En définitive, cette posture, gardée durant plusieurs heures, se doit de ne pas être trop contraignante ce qui demande de trouver le juste équilibre entre confort et performance (De Vey Mestdagh, 1998).

La question qui se pose alors est de savoir si une étude posturale dynamique cycliste réalisée par Velofitting entraîne une amélioration du rendement énergétique à court terme, chez le cycliste entraîné.

Pour ce faire, un groupe de participants a réalisé deux efforts modérés cyclistes identiques sur home-trainer, à une semaine d'intervalle, durant laquelle une étude posturale dynamique cycliste a été réalisée avec Velofitting. Nous nous sommes dès lors appuyés sur le système utilisé par Velofitting, le système Retül (Boulder, Colorado, USA) mais également sur un home-trainer (Vortex Smart modèle T2810, Tacx, Wassenaar, Netherlands) ainsi que le matériel de métrologie mis à disposition par la Faculté des Sciences du Sport de Marseille, à savoir un appareil de mesure de VO2 (Fitmate PRO, Cosmed, Brignais, France) et un cardiofréquencemètre (T34 HR, Polar, Kempele, Finland).

Nous avons effectué des comparaisons entre les données issues des tests pré et post étude posturale pour le groupe expérimental, en parallèle de celles du groupe contrôle qui n'a pas fait d'étude posturale.

III.1. Participants

Sept adultes cyclistes et/ou triathlètes volontaires (7 hommes, 38 ans #177; 9,8 ans) ont participé à l'étude. Les participants étaient issus de la population des Bouches-du-Rhône (13) et des Alpes-Maritimes (06). Le recrutement s'est fait par communication personnelle et celle de Velofitting sur ses réseaux sociaux. Les critères d'inclusion étaient les suivants : (i) avoir une pratique régulière du cyclisme, (ii) ne pas avoir une pathologie, un traumatisme ou une douleur au niveau des membres inférieurs (arthrose, tendinite...), (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 Centre Médico Sportif de Nice.

L'échantillon de sept participants a été divisé en deux groupes afin d'inclure un groupe expérimental (n=4) et un groupe contrôle (n=3, pas d'étude posturale).

III.2. Tâches et matériel

III.2.1. Phase de test cardiorespiratoire cycliste

Matériel. Un home-trainer cycliste connecté, Tacx Vortex Smart T2810 (Cf. Figure 4) a été utilisé pour acquérir la cadence (rpm) et la puissance (W) développée pendant l'effort cycliste. Il permet aussi de fournir la résistance souhaitée à la roue arrière. Les données d'effort du Tacx Vortex ont été transmises à un ordinateur portable (HP EliteBook) via le protocole de réseau sans fil ANT+. Un appareil de mesure de V^?O2 couplé à un cardiofréquencemètre, respectivement Fitmate PRO et Polar T34 (Figure 5), ont été utilisé pour acquérir le V^?O2 (mL/min/kg), la ventilation (VE, L/min) et la FC (bpm). Un ventilateur était placé devant le participant pour mieux réguler sa température corporelle.

Procédure. Les deux groupes de participants ont réalisé un premier effort de 30 min avec leur matériel personnel habituel (vélo, chaussures) sur le home-trainer, avec le masque de V^?O2 et le cardiofréquencemètre. Cette phase de test était précédée d'un échauffement de 8 min de pédalage à puissance et cadence libres. Le test s'est basé sur un protocole défini avec le logiciel Tacx en fonction de données physiologiques et morphologiques individuelles (taille, masse, FTP : Functional Threshold Power, correspondant à la puissance qu'un individu est en mesure de développer pendant 1 h) préalablement renseignées via un questionnaire. Ce protocole de 30 min était paramétré de sorte que le home-trainer génère une résistance constante équivalente à 90 % de la FTP du sujet, pour réaliser un effort sous-maximal stable proche du seuil ventilatoire (SV) afin de limiter les dérives importantes de V^?O2 et FC. La consigne donnée au sujet a été de maintenir sa puissance cible (90 % FTP, W), sa cadence optimale (selon son ressenti, rpm), et une position relativement fixe, tout au long du test de 30 min (Cf. Figure 6). Lors du second effort, identique en tout point au test réalisé une semaine en amont, le sujet a eu pour consigne de reproduire la puissance, cadence et position du premier test. Si le groupe contrôle s'en est tenu à seulement ces deux tests, le groupe expérimental, quant à lui, a bénéficié d'une étude posturale dynamique cycliste réalisée par Velofitting, au cours de la semaine séparant les deux tests. De ce fait, ce groupe a dû réaliser, à la suite de l'étude posturale, a minima deux sorties vélo pour se familiariser avec les nouveaux réglages. Le sujet a eu pour consigne de conserver les réglages opérés lors de l'étude posturale, jusqu'au second test.

Figure 4 : (1) Phase de test cardiorespiratoire sur home-trainer, (2) écran du Fitmate PRO,
(3) données Tacx en temps réel

III.2.2. Phase d'étude posturale dynamique cycliste

Les quatre études posturales ont été prises en charge par l'entreprise Velofitting. S'étendant aujourd'hui sur toute la France, sous forme de franchises, les études ont pu se dérouler à Nice avec Joël STEVE et à Marseille avec Gaëtan CONTRINO. Raison d'être de Velofitting, l'étude posturale se doit d'être irréprochable, quel que soit le technicien qui la réalise, ainsi les franchisés sont formés, puis réunis plusieurs fois par an par Joël STEVE, pour assurer un service de qualité. Ayant été sous la responsabilité de Joël STEVE, je vais présenter le déroulement d'une étude posturale type, réalisée à sa façon et pouvant différer légèrement d'un technicien à l'autre.

Premièrement, Joël STEVE identifie la pratique sportive du cycliste en discutant avec lui notamment des gènes qu'il rencontre sur son vélo (tendinites, douleurs, etc.). Il va ensuite le faire se déplacer à maintes reprises devant lui, pieds nus, pour identifier des potentielles compensations posturales, déséquilibres musculaires, mouvements parasites dans la démarche. Les observations mènent généralement à une prise de mesures des pieds, des membres inférieurs. Dans certains cas, l'analyse doit être plus poussée pour déterminer la provenance du souci et de ce fait, des palpations musculaires ou mobilisations articulaires sont réalisées.

Après la prise des cotes du vélo, le cycliste peut commencer à pédaler tranquillement sur le home-trainer pour fluidifier ses articulations (synovie). Joël prend quelques photos et observe le pédalage sous tous les angles. Ces premières observations lui permettent de confirmer les déséquilibres perçus au sol au repos (ou d'en identifier de nouveaux) et cerner les principaux points à corriger.

Arrive ensuite la pose des capteurs du système de mesure dynamique en 3 dimensions (Retül, Boulder, Colorado, USA) (Cf. Figure 7) au niveau des articulations : 1^er métatarse, cheville, genou, grand trochanter, acromion, coude et poignet (Cf. Figure 8). La phase de mesure dure 20 sec au cours de laquelle les émetteurs envoient 276 impulsions lumineuses au récepteur qui va transmettre les angles articulaires (°) et les déplacements des capteurs en 3 dimensions (mm) à l'ordinateur (Cf. Figure 9). Cette première mesure viendra confirmer les déductions de Joël lors de la phase d'observation.

Figure 7 : Système Retül Figure 8 : Joël STEVE mettant en place les capteurs

Après cette première mesure, Joël va pouvoir procéder aux premiers ajustements sur le vélo, un par un, en comparant les données du système Retül (Cf. Figure 10) avec les valeurs d'angles et de déplacements optimales.

Figure 6 : Extrait d'un exemple de rapport de données généré par le système Retül

Une fois les nouveaux réglages appliqués, une nouvelle phase de mesure est réalisée pour mesurer les changements posturaux. Ce protocole est répété plusieurs fois jusqu'à l'approche la plus fine de la position idéale, compte tenu de la morphologie, du type d'activité du cycliste (cyclisme, triathlon) et sa pratique (récréative ou compétitive).

Enfin, au fil des modifications, Joël remarque les réactions du corps face aux nouvelles sollicitations et peut ainsi prodiguer des conseils sur le matériel le plus approprié à la position idéale, dans le cas où les simples réglages ne suffisent plus (e.g. une longueur de potence ou une forme de selle). Une fois la position finale trouvée, cotes et photos sont prises pour une restitution post-étude complète des changements opérés, nouvelles cotes, voies d'amélioration. Joël veille à garder contact avec ses anciens clients et met en place un suivi pour les réajustements, bien que rares, post-étude. En résumé, voici le déroulement condensé d'une étude posturale avec Joël STEVE chez Velofitting :

III.3. Analyse des données

Les données de chaque participant ont été analysées séparément pour le Test d'effort 1 et 2.

En collaboration avec Joël STEVE, l'échelle qui suit a été établie pour caractériser l'ampleur des ajustements réalisés sur le vélo, entraînant des changements dans la posture, lors des études posturales du groupe expérimental :

Le logiciel Fitmate 2.4 (Cosmed, Brignais, France) a permis d'extraire les données au format numérique de l'appareil de mesures, le Fitmate PRO. Le téléchargement au format .txt depuis ce logiciel a permis d'analyser les données en les important dans le logiciel Microsoft Excel 2019 (Microsoft Corporation, Impressa systems, Santa Rosa, California, USA). Les données de fréquence cardiaque aberrantes (FC<0,9*FC et FC>1,1*FC ) ont été supprimées pour le Test 1 et le Test 2 (Cf. Figure 7 et Figure 8). Les moyennes et écart-types ont été recalculés.

Figure 7 : Exemple de données brutes FC et V^?O2 Figure 8 : Exemple de données filtrées FC et V^?O2

III.3.3. Consommation d'oxygène

Le logiciel Fitmate 2.4 (Cosmed, Brignais, France) a permis d'extraire les données au format numérique de l'appareil de mesure, le Fitmate PRO. Le téléchargement au format .txt depuis ce logiciel a permis d'analyser les données en les important dans le logiciel Microsoft Excel 2019 (Microsoft Corporation, Impressa systems, Santa Rosa, California, USA). Les données de V^?O2 aberrantes

III.3.4. Rendement énergétique

Le rendement énergétique (GE) a été calculé à l'aide de la formule de Brouwer (1957), décrite par Moseley et Jeukendrup (2001) :

??ù ????ergy ??xpe??ded (J · ??-¹) = [(3,869 X VO2) + (1,195 X VCO2)] X (4,186/60) X 1000

Le Work rate a été mesuré par le home-trainer tout au long des 30 min d'effort et a été rapporté par le logiciel Tacx Training (Tacx, Wassenaar, Netherlands) pour le Test 1 et le Test 2 (Cf. Annexe 1).

Le Fitmate PRO ne mesurant que le V^?O2 et non le V^?CO2, il a fallu s'appuyer sur le VE filtré de ses valeurs aberrantes (VE<0,85*VEet VE>1,15*VE ) qui suit, d'après Hooreman (2006), l'équation suivante :

IV.1. Ajustements du vélo

Les ajustements réalisés lors des études posturales du groupe Expérimental ainsi que la classification avec l'échelle d'ajustements (Cf. III.3.1.) sont présentés dans le Tableau 1.

Tableau 1 : Ajustements réalisés sur le vélo lors de l'étude posturale du groupe Expérimental

			Ajustements (mm)				Echelle
	Cales	Recul	Selle Hauteur Inclinaison (°)		Potence/Cintre Hauteur Longueur
S1	Q-Factor max	+10	+3	+1	+15	-10	3
S2	Q-Factor max	+20	+5	N/A	+15	-10	3-4
	Engagement max
S3	N/A	+20	+10	N/A	+30	N/A	4
S4	N/A	+20	+54	N/A	N/A	N/A	4-5

IV.2. Fréquence cardiaque

Les données filtrées de fréquence cardiaque ont permis de calculer les moyennes et écart-types pour les groupes Contrôle et Expérimental (Cf. Tableau 2 et Figure 13).

Les résultats de l'analyse statistique réalisée à l'aide de la fonctionnalité XLSTAT et le test de Mann-Whitney ont montré une p-value (p=0,17) supérieure au seuil de significativité (p<0,05). Ainsi, l'hypothèse H0 « Le groupe expérimental ne diminuera pas plus fortement sa fréquence cardiaque que le groupe contrôle entre le Test 1 et 2 » n'est pas rejetée.

Tableau 2 : FC moyenne et écart-type des Test 1 et 2 des groupes Contrôle et Expérimental

Echelle d'ajustements	Contrôle N/A	S1 3	S2 3-4	S3 4	S4 4-5
Test 1	147*	156	162	150	130
Test 2	141*	138	155	143	126
Écart-type T1	3,032**	5,510	3,414	2,178	2,246
Écart-type T2	2,737**	2,754	5,036	2,906	2,508

*Médiane des moyennes de chacun des 3 sujets. **Médiane des écart-types de chacun des 3 sujets.

Figure 9 : FC moyenne des Test 1 et 2 des groupes Contrôle et Expérimental

IV.3. Consommation d'oxygène

Les données filtrées de consommation d'oxygène ont permis de calculer les moyennes et écart-types pour les groupes Contrôle et Expérimental (Cf. Tableau 3 et Figure 14).

Les résultats de l'analyse statistique réalisée à l'aide de la fonctionnalité XLSTAT et le test de Mann-Whitney ont montré une p-value (p=0,4) supérieure au seuil de significativité (p<0,05). Ainsi, l'hypothèse H0 « Le groupe expérimental ne diminuera pas plus fortement sa consommation d'oxygène que le groupe contrôle entre le Test 1 et 2 » n'est pas rejetée.

Tableau 3 : V^?O2 moyen et écart-type des Test 1 et 2 des groupes Contrôle et Expérimental

	Contrôl e	S1	S2	S3	S4
Echelle d'ajustements	N/A	3	3-4	4	4-5
Test 1	36,4*	47,1	33,4	51,1	31,6
Test 2	36,4*	42,6	34,3	45,6	21,8
Écart-type T1	2,506**	2,729	1,955	3,891	2,391
Écart-type T2	2,619**	2,587	1,742	3,548	1,795

*Médiane des moyennes de chacun des 3 sujets. **Médiane des écart-types de chacun des 3 sujets.

Figure 10 : V^?O2 moyen des Test 1 et 2 des groupes Contrôle et Expérimental

IV.4. Rendement énergétique

Les données filtrées de VE et V^?O2 ont permis de calculer le rendement énergétique et le ÄGE pour les groupes Contrôle et Expérimental (Cf. Tableau 4 et Figure 15).

Les résultats de l'analyse statistique réalisée à l'aide de la fonctionnalité XLSTAT et le test de Mann-Whitney ont montré une p-value (p=0,4) supérieure au seuil de significativité (p<0,05). Ainsi, l'hypothèse H0 « Le groupe expérimental n'augmentera pas plus fortement son rendement énergétique que le groupe contrôle entre le Test 1 et 2 » n'est pas rejetée.

Tableau 4 : GE et AGE des Test 1 et 2 des groupes Contrôle et Expérimental

	Contrôle*	S1	S2	S3	S4
Echelle d'ajustements	N/A	3	3-4	4	4-5
Test 1	22,9	18,2	20,7	21,8	30,7
Test 2	22,3	20,5	20	25,0	38,3
ÄGE	-0,6	2,3	-0,7	3,2	7,6

Figure 11 : Rendement énergétique (GE) et AGE (T2-T1) des Test 1 et 2 des groupes Contrôle et Expérimental

IV.5. Synthèse

La Figure 16 présente la synthèse des écarts relatifs médians du VO2, la FC et le GE pour les groupes Contrôle et Expérimental.

Figure 12 : Ecarts relatifs médians de VO2, FC et GE entre T2 et T1 par rapport à T1 ([T2-T1] /T1) des groupes
Contrôle et Expérimental

En dépit du manque de significativité des résultats, plusieurs tendances méritent d'être notifiées :

- Pour le VO2, le groupe Expérimental semble s'améliorer de 10,2 % contre 0,0% pour le groupe Contrôle.

- Pour la FC, les deux groupes semblent s'améliorer similairement avec plus de significativité.
- Pour le GE, le groupe Expérimental semble s'améliorer de 13,7 % contre une diminution de 1,3 % pour le groupe Contrôle.

Ainsi, ces tendances importantes laissent à penser que certaines limites sont responsables du manque de significativité des résultats.

V. Discussion

L'objectif de cette étude était de chercher à savoir si l'amélioration du positionnement d'un cycliste, au moyen d'une étude posturale dynamique cycliste avec Velofitting, pouvait engendrer un gain de performance mesurable, à court terme, sur le plan énergétique.

Les données obtenues de consommation d'oxygène, fréquence cardiaque et rendement énergétique n'entrant pas dans le seuil de significativité (p<0,05), ces résultats, bien que convaincants, doivent être considérés avec réserve. Néanmoins, les tendances remarquables relevées dans la partie précédente tendent à croire qu'en corrigeant certaines variables limitantes, ces tendances pourraient se transformer en résultats significatifs.

Premièrement, en analysant en détail les diverses passations expérimentales, il a été remarqué que le sujet 2 (S2) s'est comporté de manière différente des autres cyclistes, altérant ainsi ses données physiologiques mesurées. En effet, ce dernier a opté pour une position peu orthodoxe (mains en haut du cintre) lors du premier test et s'est ensuite positionné au niveau des cocottes pour le second test (post-étude posturale). Ce comportement se reflète alors dans ses résultats notamment au niveau de son ÄGE relativement faible par rapport aux autres sujets expérimentaux (Cf. Figure 15), impactant fortement la significativité des données (p=0,4) du fait de la petitesse de l'échantillon. De ce fait, une rapide analyse statistique (Mann-Whitney) du GE a été réalisée en excluant le S2 et la significativité (p=0,1) est quasiment sous le seuil de 0,05. Les discussions avec l'ergonome Joël STEVE ont ainsi menées à l'explication suivante concernant le cas du S2 :

« Lors du 1^er test, nous l'avons laissé se positionner à sa convenance ainsi, son vélo étant mal réglé, il a mis ses mains en haut du cintre. Cette prise lui positionnait alors le dos plus haut, plus

confortable, avec un angle de fermeture du bassin plus ouvert et donc une bonne oxygénation. Comme lui-même l'indiquait la position « normale » aux cocottes lui était un peu contraignante car celle-ci lui baissait trop le dos à l'horizontale en l'allongeant devant, le contraignant au niveau du dos, des cervicales, des coudes en plus de la moins bonne oxygénation de ses membres inférieurs. Le fait de l'avoir « compacté » de 3 cm (Cf. Tableau 1 : recul selle et longueur potence) et d'avoir monté sa potence de 1,5 cm, lui permet maintenant d'aller chercher les cocottes tout en gardant son dos haut et confortable, avec une bonne oxygénation. Néanmoins, avec le nouveau réglage, il reste légèrement moins haut que les mains en haut du cintre (position Test 1), ce qui expliquerait ses résultats. Enfin, nous savons que le participant sera plus confortable et performant avec cette nouvelle position mais les deux tests n'ont pas été réalisés aux mêmes positions, empêchant de comparer avec exactitude l'effet de l'étude posturale. » d'après Joël STEVE, ergonome.

Dans un souci de meilleure lisibilité des résultats pour les cyclistes adeptes de la puissance développée en pédalant, le rendement énergétique AGE a été converti, dans le Tableau 5, en A de puissance (AP) représentant l'estimation de l'écart de puissance entre Test 1 et Test 2 en admettant que la consommation énergétique du Test 2 (EE2) soit la même qu'au Test 1 (EE1), selon les relations suivantes :

?GE = GE2 - GE₁ =			P₁		P2	Hypothèse : EE₁ = EE2
			EE₁		EE2
?GE =	P₁ - P2	?P = EE₁		=> ?P= EE₁ x ?GE
	EE₁

Tableau 5 : Ecarts de puissance calculés à partir du AGE et du EE1 pour les 2 groupes

Echelle d'ajustements	Contrôle N/A	S1 3	S2 3-4	S3 4	S4 4-5	Médiane Gr. Expérimental
P1 (W)	214	239	245	287	248
AGE (%)	-0,6 %	2,3 %	-0,7 %	3,2 %	7,6 %	3 %
AP (W)	-4	30	-8	42	61	36
AP (%)	-2 %	13 %	-3 %	15 %	25 %	13,6	%

Ainsi, toute proportion gardée, une amélioration de 13,6 % en puissance développée pour un effort de 30 min à 90 % FTP est mesurée : soit un gain médian de 36 W pour ce groupe expérimental dans ces conditions de tests.

Au regard du matériel utilisé pour le test d'effort, un home-trainer à entrainement direct serait plus pertinent pour améliorer la fiabilité de la résistance générée par le home-trainer pendant le test et d'un test à l'autre. La puissance pourrait être contrôlée à l'aide de pédales à capteur de puissance intégré avec une fiabilité et précision bien supérieure à celle du home-trainer (jusqu'à #177; 1 %).

Concernant le rendement énergétique, il pourrait être calculé directement avec les données de VO2 et VCO2 en utilisant l'analyseur d'échange gazeux KS (Cosmed, Brignais, France) contrairement au Fitmate PRO utilisé dans cette étude qui ne mesure pas le VCO2.

Enfin, pour obtenir une significativité dans les résultats, l'augmentation du nombre de participants à minimum n = 20 soit 10 participants par groupe semble indéniable.

VI. Conclusion

Cette étude a mis en exergue une tendance selon laquelle les études posturales cyclistes dynamiques réalisées par Velofitting amèneraient à des diminutions de consommation d'oxygène (- 10,2 %) et de fréquence cardiaque (- 4,5 %) pour un effort d'endurance de 30 min à 90 % FTP. Ces améliorations se traduiraient alors par un meilleur rendement énergétique (+ 13,7 %) équivalent à un gain médian de puissance de 13,6 % soit 36 W.

Compte tenu des résultats obtenus, des travaux de recherches complémentaires sont envisageables en suivant les perspectives d'améliorations énoncées précédemment et, notamment, en validant la tendance mesurée sur un groupe de participants plus conséquent ou encore sur une durée de plusieurs mois, impliquant plusieurs tests d'effort pour mesurer les effets de l'étude posturale dynamique de Velofitting sur le long terme.

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VIII. Annexes

Annexe 1 : Puissance et cadence moyenne pour chaque participant pour le Test 1 et le Test 2

Participants	FTP (W)	Puissance moyenne (W) Cible Test 1 Test 2			Cadence moyenne (rpm) Cible Test 1 Test 2
C1	320	288	287	287	85	87	88
	238	214	214	213	71	70	71
C3	170	153	153	153	85	85	87
S1	265	239	239	238	90	94	92
S2	N/A	245	245	244	78	78	81
S3	320	288	287	287	85	92	94
S4	275	248	248	247	70	72	71

C = Contrôle ; S = Expérimental ; Cible puissance = 0,9*FTP ; Cible cadence : estimée après 3 min d'effort selon le ressenti du cycliste