Nicolas Coulmy, PhD, Département Sportif et Scientifique FFS

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Contraintes mécaniques et métaboliques en ski alpin.

Problématique

Contraintes …. Obligations créées par l’interaction avec le milieu, par les lois propres à l’activité, par la recherche de la meilleure performance.

métaboliques

mentales

mécaniques

Orientations techniques nationales / catégories …

Etats de l’art

Facteurs de la performance en ski alpin (Geissler, 2010 ; Maffiuletti , 2008 ; Neumayr , 2003 ;

Tumbull, 2009 ; White, 1991, 1993).

Facteurs mis en avant : capacités anaérobies (Tesch 1995), aérobies force musculaire, anthropométrie, adaptation gestuelle.

Peu d’études longitudinales prenant en compte la spécificité de la catégorie d’age. (Geissler, 2010 ; Maffiuletti , 2008 ;

Faulhaber 2007; Neumayr , 2003)

Etudes répartition énergétique et débit énergétique total :

~ 30 % ana. alactique

~ 30 % ana. lactique

~ 40 % aérobie

(Veicsteinas et al. 1984 ; Saibene et al. 1985)

Méthode

Détection ? Grande contradiction sur la validité des tests physiques permettant de « détecter » les talents. (White (1991),

Bacharach (1995), Klika (1996), Crockett (2007) Maffiuletti (2008) :

-- > Formation de l’athlète !!

Analyse de la base de données de tests physiques des Equipes de France de ski

1994 à 2011 (Analyse en composantes principales

Analyse des correspondances multiples) Athlètes très performants :

● Age, poids, taille, IMC supérieurs à la moyenne des athlètes

● Des caractéristiques physiologiques VO2, VCO2, ventilation, PMA,

force max, RFD… supérieures à la moyenne.

De même, des athlètes peu performants ont des

valeurs pour les variables précédentes inferieures à la moyenne.

Equipes de France de ski 1994 à 2011

(Analyse en composantes principales

Analyse des correspondances multiples)

Athlètes très performants :

● Age, poids, taille, IMC supérieurs à la moyenne des athlètes

● Des caractéristiques physiologiques VO2, VCO2, ventilation,

PMA, force max, RFD… supérieures à la moyenne.

De même, des athlètes peu performants ont des

valeurs pour les variables précédentes inferieures à la moyenne.

Contraintes métaboliques / catégorie

Jeunes skieurs compétiteurs de benjamin à cadet (N = 29).

Pour chaque catégorie : • Test maximal incrémenté (VO²max) • Slalom et Slalom géant : 2 manches avec temps total sur tracé standardisé FIS. • Analyse des gaz (COSMED® K4b2, Italie) • SaO² (PHILIPS® C3 Patient monitor, USA avec capteur de

saturation Datex-Ohmeda, USA)

• Concentration lactate sanguin après chaque manche (traitement enzymatique YSI 2300, USA)

Statistique : normalité des données : test de Kolmogorov Smirnov. Un test de wilcoxon (non paramétrique, échantillons appariés) a été utilisé pour toutes les comparaisons réalisées. Le seuil de significativité était de α = 0,05.

% Aérobie , % Anaérobie Lactique :

Enfant : Prévalence aérobie (p<0,05)

Variabilité interindividuelle

(σ = 15% pour x = 28,4%)

RESULTATS- METABOLIQUE

Résultats* et discussion : Effet maturation

Maturation : Pas d’effet tendanciel sur la

voie aérobie

Effet tendanciel maturation +++ Variabilité du débit

énergétique avec

maturation

• VO2max des garçons > filles

• % utilisation VO²max : Filles > garçons

• Importance de l’échauffement

Slalom/benjamin

Aérobie et performance en ski

White et Johnson 1991 VO2/kg : Internat. = Nat. = Rég

Haymes et al, 1980 DH F VO2 point

(r=-0,66)

Neumayr et al 2003 Vit H VO2/kg rk

(r=0,96)

Brown et Wilkinson 1983 VO2 : Eq National e = Eq Club

Coulmy , Zitoun 2011

Impellizzeri et al. 2007 VO2/kg : WCRk<15 = WCRk>15

Nigg 2009

Vogt et al. 2009

Veicsteinas et al. 1985 SL et GS Contribution glycolyse =40 %

Cloutier, Coulmy , 2012

1/ Tests « WINGATE CUMUL » :

30’’ effort maximal. Résistance : 100 g par

Kg.

Anaérobie et performance en descente

6 coureurs masculins de coupe du Monde ski alpin sur 2 saisons de ski.

2/ Etude de la relation statistique des temps intermédiaires de Coupes du Monde de vitesse et JO Vancouver avec les tests « WINGATES-CUMUL »

Anaérobie et performance en descente

Skieurs Lactate Max

B Y 24

D PE 27

F G 22

P S 23

P D 21

T A 26

Valeurs maximales de concentration de lactate

Anaérobie et performance en descente

y = -1,9218x + 961,64

0

200

400

600

800

1000

1200

0 50 100 150 200

PU

ISSA

NC

E (w

)

Points de mesure

Sujet PS Session 1 test 1

Test Wingate : Courbe de baisse de puissance ou courbe de fatigue

Baisse de puissance (pente) lors du test 1 et 2 inversement

corrélée avec les temps des dernières portions

(r= 0.91 ; p < 0.03 et r= 0.93 ; p < 0.01) Et surtout (Bormio, Wengen,

Kitzbühel)

Les meilleurs temps sur les dernières portions de course sont réalisés par les descendeurs ayant la courbe de baisse de puissance la plus faible.

[La]sg à 15mn après l’effort s’avère être un très bon indicateur de l’aptitude anaérobie lactique des sujets. Les athlètes produisant le plus de lactate sont ceux qui ont : la puissance maximale la plus élevée, la montée de puissance (débit de la filière anaérobie lactique) la plus rapide la baisse de puissance la plus rapide MAIS ne sont pas les plus performants en course….

Anaérobie et performance en ski

Brown et Wilkinson 1983

White et Johnson 1991

Hayme et Dickinson 1980

Andersen 1990

Veicsteinas et al. 1985 SL et GS

Dame, Coulmy, Carrier 2011

V

Fa : force aérodynamique

Fa

Fc : force de contact ski - neige

Fc

Rn : réaction normale

Fr : frottement

Rn

Fr

Tr : traînée

Po : portance

Tr Po

P

Contraintes mécaniques

METHODE : Contraintes mécaniques

MEMS-IMU

GPS antenna

Capteurs de pressions plantaires (Pedar insole)

Centrales inertielles (étude

de cas)

EMG (étude de cas)

Caractérisation du virage :

0

50

100

150

200

EMG (%)

1 2 3 4 1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4

RF GLTABFRFGLTABF

0

5

10

15

N.c

m-2

1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4

Orteils Plante

du piedTalon Orteils Plante

du piedTalon

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

Vite

sse

(m/s

ec)

1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4 1 2 3 41 2 3 4

VzVx Vy V VzVx Vy V

EMG

Vitesses

Pressions plantaires

A : Evolution de l’énergie cinétique et potentielle B: Evolution de l’énergie dissipative (aérodynamique et frottement ski-neige)

Meyer et al 2012

Energies mécaniques

Porte Transition

Energy

Dissipation

Snow Friction

F. Resultant

Air Drag

Gravitational F

600

400

200

0

-200

-400

-600

-800

Forc

e (

N)

30

25

20

10

5

0

-5

-10 Energ

y d

issip

ation (

J.K

g-1

m-1

)

« Skating effect » : Le principe du tire- bouchon...

Minimes – cadets : concomitance Force de réaction normale et vitesse tangentielle.

Effet tire-bouchon

Contraction musculaire : variation du moment d’inertie du CG du skieur en virage : Effet pendule à longueur variable en ski

Toute variation du moment d’inertie entraîne une variation de la vitesse de rotation dans le sens opposée pour que le moment cinétique reste constant.

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 20 40 60 80 100

Vit

ess

e (

m/s

)

Virage (%)

Ext 1

Ext 2

Ext 3

Ext 4

Ref

« Effet balançoire » ou « coriolis »

4,50

5,50

6,50

7,50

8,50

0 1 2 3 4 5

Vit

ess

e (

m/s

)

Comparaison Vitesse Ski Ext Géant

Ski Ext Conc Géant

Ski Ext Exc Géant

Matériel Athlètes

Piste (neige)

Aérodynamique Biomécanique

Fauve 2009

Métrologie- Développement

Caractérisation- production et préparation de la neige

Championnat du monde Val d’Isère 2009

Solaise

S4

S6

S4

S6

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Heure

Te

mp

éra

ture

su

rfa

ce

ne

ige

(°C

)

Analyse N 20° 1800m Analyse N 20° 2400m Analyse W 20° 1800m

Analyse W 20° 2400m Observation

VANCOUVER 2010

Prise en compte des Caches ( végétation et relief)

SITE ALPIN

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