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Emergences

Lettre d'information n° 39

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Améliorer le geste du service au tennis

L'analyse des données bio-mécaniques des sportifs de haut niveau peut les aider à améliorer leurs performances mais aussi contribuer à la prévention des traumatismes. Sur le campus de Ker Lann, près de Rennes, les chercheurs de l'équipe MimeTIC débutent une collaboration avec la Fédération française de tennis pour optimiser la technique du service chez les joueurs des Pôles Espoirs.

L'analyse des données bio-mécaniques des sportifs de haut niveau peut les aider à améliorer leurs performances mais aussi contribuer à la prévention des traumatismes. Sur le campus de Ker Lann, près de Rennes, les chercheurs de l'équipe MimeTIC débutent une collaboration avec la Fédération française de tennis pour optimiser la technique du service chez les joueurs des Pôles Espoirs.

200 km/h. C'est la vitesse qu'une première balle de service doit atteindre pour qu'un tennisman puisse espérer une place sur le podium. Autant dire qu'il faut frapper fort. “C'est un geste extrêmement traumatisant et qui va se répéter des centaines de milliers de fois dans la carrière du joueur,” explique Caroline Martin. Actuellement professeur agrégée à l'UFR Staps de Rennes 2, elle a fait partie des dix meilleures françaises en juniors. Elle est également entraîneur. En 2013, elle a soutenu une thèse sur l'analyse bio-mécanique du service au sein de l'équipe MimeTIC (1) du laboratoire M2S (Mouvement Sport Santé). C'est dans le prolongement de ces travaux qu'elle a impulsé le partenariat débuté en septembre 2015 avec la Fédération française de tennis.

L'idée ? “Amener les joueurs à développer une technique qui soit à la fois la plus performante et la moins traumatisante possible. Il y a donc deux aspects dans la thématique.” Les chercheurs vont effectuer des analyses bio-mécaniques sur une quarantaine de joueurs âgés de 13 à 20 ans qui évoluent dans les Pôles France. “Le travail a commencé. Les jeunes viennent par petits groupes dans notre laboratoire. Nous effectuons des captures de mouvement en 3D à l'aide de caméras infra-rouge de type Vicon. Nous avons une haute fréquence qui atteint 300 images par seconde. Cela permet de bien décomposer le mouvement et d'obtenir une précision de capture que nous n'aurions pas avec de la simple vidéo.  Toutes ces mesures s'effectuent dans le tout nouveau gymnasium scientifique du laboratoire M2S situé dans les locaux de l'École nationale supérieure de Rennes.

Pourquoi s'intéresser ainsi aux jeunes joueurs ? “Parce que chez eux, le geste est plus perfectible. Il n'y a pas encore le poids des habitudes. Un joueur de 25 ans sert déjà depuis de nombreuses années avec une certaine technique. Même si on propose un diagnostic, il lui sera beaucoup plus difficile de modifier sa pratique. Par ailleurs, si les jeunes se blessent durant leur formation, ils risquent ensuite de stagner.  Les blessures les plus courantes concernent le dos, les abdominaux et l'épaule. L'enjeu au niveau recherche consiste à “déterminer les facteurs de risques qui conduisent à ces blessures.

Dans un premier temps, les analyses permettent d'extraire “des paramètres cinématiques liés soit à des positions, soit à des vitesses, soit à des angles. Exemple : quel est l'angle de flexion maximale du genou quand le joueur va plier les jambes au moment de son service, quelle est la vitesse de la tête de la raquette, quelle est la vitesse de l'épaule... Cela nous permet de mettre ces éléments en corrélation avec la vitesse de la balle, qui est un des aspects de la performance.” Arrivent ensuite les indicateurs dynamiques. “Ceux-là sont plus liés aux contraintes qui vont s'exercer sur les articulations. On peut estimer les contraintes de compression, de distraction, de torsion... Nos méthodes nous permettent de calculer ces valeurs et de faire le lien avec les risques de blessure.”

En collectant toutes ces métriques depuis plusieurs années, les chercheurs ont construit une base de données riche d'enseignements. “Pendant ma thèse, j'ai comparé une population de joueurs ‘sains’ et une population de joueurs qui se sont blessés. Nous avons pu mettre en évidence que les contraintes étaient plus élevées chez ces derniers. Nous avons établi le lien entre les contraintes exercées sur l'épaule et les risques de tendinite au niveau de cette articulation.

Quantifier l'entraînement

Reste ensuite à “essayer de comprendre où sont les erreurs dans le geste qui vont amener le joueur à surcharger une articulation.” Les joueurs vont venir se faire tester au moins une fois par an. “Au niveau scientifique, cela va nous permettre de quantifier l'évolution de leur technique, mais aussi de déterminer les points de passage obligatoires dans les facteurs de performance en fonction de l'âge et du sexe. Certes, il y a des paramètres qu'un joueur de 13 ans ne peut pas encore maîtriser comme quelqu'un qui serait en pleine maturité physique, mais il y en a d'autres qui sont déjà en place à cet âge-là. Nous allons établir une sorte de cartographie des gestes qu'il faut avoir acquis, par exemple, à 15 ans ou à 17 ans. C'est le chemin vers l'expertise. La transformation de la technique.

Ce qui amène, au passage, une autre problématique : “comment faire pour que les connaissances scientifiques soient exploitables ? Si l'on montre à un joueur le geste idéal pour lui, si l'on suggère un angle de coude à 45° plutôt qu'à 50°, ce n'est pas pour autant qu'il parviendra à l'appliquer. Les entraîneurs ont ici un rôle essentiel.

Verrous

Ces travaux amènent aussi leur lot de questions. Certaines proviennent d'ailleurs directement du terrain. “Les entraîneurs nous demandent souvent comment l'énergie est transférée au sein du corps depuis les jambes jusqu'à la raquette. C'est un sujet très intéressant, mais éminemment complexe d'un point de vue scientifique. Dans le sport et dans la bio-mécanique, tout le monde utilise ce concept de transfert d'énergie, mais personne ne l'a quantifié. Pour appréhender ce phénomène, il faut développer une méthode de calcul des indicateurs.” Il existe par ailleurs des verrous plus technologiques. “Nous travaillons aussi avec des capteurs électromyographiques (EMG) qui mesurent les activations musculaires. Placées à la surface d'un biceps par exemple, ces électrodes vont nous dire à quel moment du service le muscle se contracte fortement. C'est intéressant pour faire le lien avec la performance ou avec les problèmes de blessures. Mais il y a des muscles qui sont plus profonds et dans lesquels évidemment nous ne pouvons pas placer d'électrodes.

Une fois ces problèmes résolus, pourrait-on envisager de créer un modèle ? “Dans l'idéal, c'est ce qu'il faudrait faire. Nous serions alors capable de simuler le mouvement parfait pour un joueur donné, connaissant sa taille, sa masse musculaire et son profil morphologique. Cependant, nous n'y sommes pas encore...

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Note :

(1) Dirigée par Franck Multon, MimeTIC est une équipe projet d'Inria, de l'École normale supérieure de Rennes (ENS), l'université Rennes 2 et l'université Rennes 1. Elle fait partie des laboratoires M2S (Mouvement Sport Santé - EA1274) et Irisa (Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires - UMR 6074).