Modélisation du corps, lois et mouvements
Biomécanique du sport

L’essentiel des activités physiques et sportives consiste à mettre en mouvement son corps, par ses propres moyens en associant parfois un matériel dédié, et cela en interaction avec le milieu environnant. Ainsi, marcher, courir, sauter, lancer, c’est mettre en mouvement son propre corps, et si nécessaire, dans le but de propulser un engin : boulet, javelot, disque, etc.

En conséquence, sauter en hauteur revient à élever sa propre masse le plus haut possible ; sauter en longueur, à propulser sa propre masse le plus loin et le plus haut possible ; courir, revient à transporter sa propre masse le plus vite possible, etc.

L’approche scientifique qui, à la fois décrit et explique ces mouvements est la mécanique du mouvement, aussi dénommée la science du mouvement. Cette approche scientifique, qui devient aujourd’hui de plus en plus biomécanique par l’intégration de modèles musculaires et des lois de commandes qui activent ces muscles – est telle, qu’elle est capable de mettre en relation l’activité musculaire contrôlée et coordonnée, au service d’une analyse explicative de la locomotion humaine par l’application des lois de la mécanique des systèmes poly-articulés. Il s’agit donc de relier et de comprendre, à l’aide de ces lois, les causes et leurs effets sur les mouvements afin d’expertiser les gestes réalisés. Cette formulation n’exclut bien évidement pas les deux autres approches scientifiques tout aussi essentielles pour analyser la locomotion humaine, que sont la physiologie et les neurosciences intégrées, l’une par l’analyse des apports énergétiques indispensables au fonctionnement musculaire, et l’autre à travers la formulation des lois de commandes du mouvement propres au contrôle moteur. L’analyse de la locomotion du vivant inclut donc de nombreux facteurs – on parle alors d’une approche multifactorielle dans l’analyse des activités physiques et sportives.

La démarche n’est pas toujours aisée ; le mouvement du corps est constaté par chacun d’entre nous, et l’on a tendance à y apporter notre propre explication. Pour autant, on rejoint les propos de Paul MOUY  lorsqu’il écrit dans son ouvrage « Logique et philosophie des sciences » : « l’erreur est de croire que les faits contiennent déjà l’explication. Il faut l’y introduire... La base de la méthode expérimentale, c’est l’invention de la formule mathématique ». C’est cette formule mathématique que l’on va introduire en étudiant dans son intégralité, l’homme en mouvement dont le but est de réaliser une performance sportive.

Le point commun à tous les gestes sportifs est que les athlètes, pour se mouvoir, mettent en mouvement leurs segments corporels, selon une technique gestuelle spécifique à la pratique sportive. Ces mouvements segmentaires sont possibles grâce à l’action de muscles que l’on appelle les « actionneurs du mouvement ». Ces mouvements se réalisent, lorsqu’ils sont volontaires, sous la gouvernance d’une commande centrale ; cela qualifie une coordination gestuelle que l’on devra aussi objectiver, et reconnue sous le vocable « geste technique ».

Dans ce contexte, cet article propose au lecteur d’aborder les éléments théoriques et expérimentaux nécessaires pour analyser une performance sportive, qui se déclinent en trois points décrits ci-après.

– Il s’agit tout d’abord de fixer le cadre théorique validé pour évaluer les paramètres déterminants de la performance sportive analysée. Ce cadre repose sur des lois et principes associés à une modélisation multisegmentaires du corps. Sur cette base, l’analyse en translation et en rotation du corps dans l’espace peut être conduite sans oublier, bien entendu, le coût énergétique induit par cette performance analysée, ici, d’un point de vue mécanique et non d’un point de vue physiologique.

– Cette analyse théorique est étroitement associée à une approche expérimentale qui donne accès aux paramètres déterminants de l’action motrice. Cela suppose d’utiliser une instrumentation spécifique constituée de capteurs validés. La qualité des mesures dépend, bien entendu, de la mise en œuvre de plateformes expérimentales performantes afin d’évaluer les paramètres cinématiques et dynamiques ; principalement développées en laboratoire, ces plateformes favorisent de plus en plus l’acquisition des données en ambulatoire aidées en cela par la miniaturisation des composants électroniques (conditionnement des signaux, stockage en grand nombre des données à des fréquences d’échantillonnage élevées). L’utilisation d’objets connectés suscite cependant des réserves quant à la pertinence des informations qu’ils proposent.

– Enfin, la validation des modèles et des approches théoriques est rendue possible par le développement d’outils de simulation tels que les ergomètres ou développements plus théoriques ; cette approche permet d’évaluer l’impact d’une consigne donnée par l’entraîneur ou encore l‘influence d’un matériel sur le mouvement réalisé.