Le kilométre vertical: partie biomécanique.

Le . Publié dans Entrainement

zemmer


PASCAL BALDUCCI et FABIEN GAUTHERON ont réalisé une approche très complète sur le plan général et biomécanique du KILOMÈTRE VERTICAL pour Sport et Vie qui n'a diffusé qu'une version très réduite de l'article.

 

 

 

La première partie qui concerne l'approche générale a été présentée ICI. Aujourd'hui voici la partie biomécanique réalisée par Fabien Gautheron.

 

 


L'HOMME UN ANIMAL TAILLÉ POUR LA PENTE ?

 Si Urban Zemmer met 30 min pour gravir 1000m de dénivelé, on estime à 15min le temps nécessaire à un chamois pour réaliser le même denivelé. En écartant le fait que son débit sanguin est deux fois supérieur à celui de l'homme, on observe de grandes différences anatomo-physiologiques :

 

Chamois : quadrupédie (4 piliers de stabilité), flexion des pattes avant en sens convexe (assimilé au coude), onguligrade.

Homme : bipédie (seulement 2 piliers de stabilité), flexion du coude en sens concave, plantigrade.

 

Sans ti 1

 Fig 1: Anatomie comparée du membre inférieur.             Fig 2: l'homme, taillé pour la pente ?

 

ON REMARQUE DONC une différence fondamentale dans la taille des leviers notamment au niveau des muscles de la cuisse pour propulser, et du « pied » pour amortir. Ce qui est vrai pour un chamois par une restitution de l'énergie musculaire élastique du mollet n'est donc pas envisageable pour l'homme du fait de sa position plantigrade et d'un levier plus petit au niveau du pied pour le triceps sural.

 

Deux notions importantes pointent le bout de leur nez : stabilité et mobilité. Sur le plat, les deux ont la même importance alors que dans la pente, sans stabilité (par rapport au sol et au pourcentage de déclivité), la mobilité va être amoindrie, la progression aussi. Le chamois assure sa stabilité par la quadrupédie et économise donc beaucoup d'énergie dans son contrôle du déséquilibre postérieur. On verra par la suite que l'homme a recours à ce mode de locomotion dès que le pourcentage s'accentue car la bipédie devient trop instable.

 

LE CORPS HUMAIN, 2 OU 4 ROUES MOTRICES ?

La locomotion nécessite un déplacement du centre de masse (CM) vers l'avant de l'équilibre corporel, qui dans notre cas, aura pour effet de rapprocher le corps du sol. Il faudra donc sans cesse combiner poussée vers l'avant à un redressement du tronc pour éviter cette chute en avant. Le résultat est une consommation d'énergie importante pour un résultat moindre en comparaison avec le déplacement sur du plat ou en descente.

 

La finalité du corps humain est une optimisation du rendement de chaque atelier qui le compose ainsi que des liens qu'il crée. Le pourcentage d'inclinaison de la pente va conditionner la position du coureur en fonction de l'équilibre stabilité/mobilité. Plus le degré d'élévation est fort et plus je suis attiré vers l'arrière, en réponse j'augmente ma flexion antérieure et je pose mes mains au sol. J'augmente ainsi ma stabilité face à mon déséquilibre postérieur (comme nous l'avons vu pour le chamois).

 

Néanmoins la machine humaine comme la voiture va devoir nourrir, oxygéner et thermoréguler. Dans cette optique, le système cardio-respiratoire est prépondérant comme l'a montré Pascal Balducci précédemment, la position du corps et surtout du tronc devra laisser un maximum de liberté à ce système pour une respiration la plus ample possible et un minimum de compression musculaire afin de respecter au mieux les réseaux circulatoires périphériques.

 

SORTEZ LES MAINS DES POCHES !

La progression vers le sommet sera assurée par les membres inferieurs en propulsion et par les membres supérieurs en traction (quadrupédie ou utilisation des bâtons) ou propulsion (balancement des bras ou poussée sur les cuisses). Le style adopté est vitesse-dépendant pour des questions de rendement énergétique. La vitesse de déplacement sera déterminée par le pourcentage de pente, la stabilité antéro-postérieure, la nature du terrain et enfin par les facteurs physiologiques.

 

On distingue trois types de locomotion sans bâtons:

Sans titre 9

 

Et trois types avec bâtons :

Sans titre 2 - Copie

 

Chaque poussée (haut ou bas du corps) va demander un excellent appui au sol avec un bon équilibre articulaire sous-jacent (principe d'alignement articulaire), une coordination neuro-musculaire des chaînes musculaires mises en jeu et une stabilisation du tronc pour une bonne transmission de la cinétique du mouvement.

 

LES PILIERS DE LA PERF, SIMPLE COMME UNE RÈGLE DE 3 ?

Primordiale dans la locomotion en général, la stabilisation du tronc va permettre une respiration optimale, une efficacité des mécanismes de propulsion et de traction, une bonne prise d'informations par les capteurs sensoriels et enfin un contrôle neuro-moteur de qualité.

 

La respiration de repos s'organise autour d'une inspiration active dans les trois plans de l'espace et d'une expiration passive par relâchement des muscles inspiratoires. A l'effort il en est tout autrement avec notamment la mise en jeu de muscles respiratoires accessoires. Il est intéressant de noter que tous ces muscles sont attachés à l'axe spinal et sont donc tributaires de sa stabilité.

 

La position en flexion antérieure diminue l'utilisation des amplitudes thoraciques supérieures et l'utilisation des bras va empêcher l'expansion thoracique latérale. En position de flexion la respiration est essentiellement abdominale.

 

L'utilisation de la musculature des ceintures sous-entend l'attache de ces muscles à une structure fixe : la colonne.

 

La statique axiale permet outre la locomotion, la respiration, Elle va assurer le fonctionnement des capteurs sensoriels. Plus le corps s'infléchit et plus les capteurs (kinesthésiques, oculaires, musculo-tendineux et plantaires) vont être perturbés. La position quadrupède va demander une extension cervicale plus importante, les yeux et la tête fonctionnant de pair. Le capteur visuel sera donc privé de deux directions puisque la position de la tête va assimiler le haut et l'avant. L'appui sur l'avant-pied va donner lui aussi moins d'informations à la voute plantaire sur la répartition de l'appui au sol. Enfin la flexion antérieure va mettre en pré-tension tous les éléments postérieurs et donc affoler les capteurs musculo-tendineux de la chaine postérieure. Il va de soi que si les afférences sont erronées, les adaptations motrices le seront d'autant plus.

 

L'ancrage, comme nous l'avons vu, va être énergivore à cause du terrain varié. Le KV de Fully et ses rails vont permettre à l'athlète de créer des repères et des points d'appuis fixes qui dans un but de performance sont des alliés de poids. Il n'en reste pas moins évident que le coureur devra avoir une panoplie technique des plus précise et efficace. Sur ce point, l'anatomie fonctionnelle est d'un grand secours, car en étudiant le mouvement plus que les segments, les lacunes sont flagrantes. Chaque défaut d'alignement articulaire aura une répercussion sur l'articulation sus ou sous-jacente ainsi que sur le mouvement (« joint-by-joint concept » de Mickael Boyle). On retrouve aussi cette vision holistique du mouvement chez Fréderic Brigaud dans son concept d'EAD® (Empilement Articulaire Dynamique).

 

Décrivons l'enchaînement articulaire « idéal » pour performer :

 

Le membre inferieur utilisera le plus possible la position anatomique de base (Homme de Vitruve de Léonard De Vinci). Ceci permettra l'utilisation des amplitudes musculaires les plus importantes.

KV101

 Kilian Jornet et Marco De Gasperi, 2 adeptes du KV.

 

Plus le pied sera libre de mouvement et plus son rôle sera intéressant, on peut alors se poser la question du choix de la chaussure vu le peu d'amorti nécessaire en montée mais le grand besoin de mobilité, d'accroche et de légèreté.

 

La phase oscillante est prépondérante dans l'attaque du pas, le moindre défaut d'alignement causera une complexification de l'action qui suivra voire des dégâts musculo-squeletiques. La flexion antérieure va au fur et à mesure qu'elle augmente diminuer les capacités de flexion générale et donc l'amplitude du pas.

 

Tout se joue par anticipation, et la fatigue aidant, les schémas dynamiques deviennent de moins en moins cohérents. Heureusement le corps humain est doué de flexibilité et de plasticité d'où l'intérêt de s'entrainer pour développer cette technique et limiter les pertes énergétiques par manque de stabilité. Les déperditions d'énergie seront toujours imputées à un maintien de l'équilibre gravitationnel du corps dans le but de garder des repères spatio-temporels et un bon schéma corporel.

 

Sans titre 4

 

La dernière partie concerne bien entendu le système musculaire et surtout la coordination qui l'anime. Appuyons nous sur les travaux de Myers qui base sa classification sur des connexions myofasciales réelles. Le travail en chaînes est un principe de co-activation des maillons dans un but donné : le mouvement. Chaque chaîne fait intervenir des agonistes et des synergistes. Elles se décrivent en fonction des trois plans de l'espace. Il y aura des chaînes antérieure, postérieure, latérale et médiale :

 

Sans tit 5

 Fig 3: les 4 chaînes musculaires.

 

On trouvera donc une chaine postérieure de propulsion, composée des fascias plantaires, des triceps suraux, des ischios-jambiers, des grands fessiers, des spinaux, des muscles de la base du crâne et du fascia occipital.

 

Toute raideur sur un maillon aura des conséquences sur l'ensemble de la chaine (si les mollets sont raides, les ischios-jambiers auront plus de travail, etc...)

 

La chaine antérieure aura pour but de contrôler la chute en avant, de coordonner avec les jumeaux suraux et les ischios-jambiers l'extension du genou dans la propulsion (action antago-synergiste). Elle se compose du tibial antérieur, du quadriceps, des muscles grands droits de l'abdomen et des sterno-cléido-mastoïdiens.

 

La stabilité frontale sera effectuée par les chaines médiales et latérales.

 

A cela il faut rajouter des connexions hanches-épaules par les systèmes spiralés et fonctionnels, connexions que l'on retrouve dans le balancement systématique des membres supérieurs nécessaire dans le déplacement du CM vers l'avant.

 

Ces chaînes musculaires laissent entrevoir les schémas moteurs archaïques de chaque individu dans sa première année de vie dans sa quête de la verticalité et de la marche.

 

LE PLANTER DE BÂTONS ....

L'ascension sans bâtons nécessite une bonne utilisation du balancier des bras avec les coudes proches du tronc et les avant-bras qui restent fléchis et dans le sens du déplacement. La prise d'appui par les bâtons va mettre en jeu la co-contraction du grand dorsal et du grand pectoral pour tracter le corps vers l'avant.

 

Le CM se retrouve projeté en bas et en avant (en dehors du volume corporel), ce qui favorise la stabilité de l'individu. Les 3 styles évoqués plus haut seront du plus efficace au moins efficace : le style simultané, le style croisé et enfin le style à l'amble (la stabilité étant meilleure dans le style simultané que dans le style à l'amble).

 

Sans tit 6

Fig 4: les sous-systèmes fonctionnels.

 

Cette traction va créer un angle de flexion de sens convexe non sans rappeler les pattes avant du chamois. L'utilisation des bâtons nécessite un entrainement spécifique car ils deviennent le prolongement des bras et par conséquent modifient le schéma corporel. Leur utilisation sollicite aussi plus de maillons musculaires avec un risque en cas de carences techniques d'être moins rapide que sans bâtons.

 

Sans tit 7

 Fig 5: les chaînes musculaires des membres supérieurs.

 

Plus coûteuse en terme énergétique, la technique avec bâtons permet toutefois une progression plus rapide dans la pente, donc une meilleure performance. De plus, le travail de la technique de traction par le complexe bras-bâtons est facile à mettre en place et très rentable au moment de passer la ligne d'arrivée. Nous pouvons donc conclure que la technique en montée est prépondérante et que tout écart de réalisation se paye cher à l'arrivée compte tenu de la brièveté et de l'intensité de cette épreuve.

 

Le Kilomètre Vertical, une définition simple mais une grande variété de parcours (pente, distance, technicité), et des techniques complexes à assimiler qui en font une épreuve passionnante et sans cesse renouvelée. Votre prochain défi ?

 

 

Remerciements à Pascal Balducci et Fabien Gautheron pour l'autorisation de mise en ligne de l'article !

 

Pascal BALDUCCI

06 75 83 75 67

Collaborateur Trails Endurance-Mag

Consultant Terre de Running

Préparateur Physique et Mental

Doctorant Physiologie CRIS Lyon1

 

LE BLOG DE PASCAL.

UA-29470141-1