Julien Pinot – soutenance de thèse le 05/12/14

Membre du laboratoire C3S – Axe 3 – sport-santé

Ce travail de thèse s’est déroulé dans le cadre d’une convention CIFRE entre mon laboratoire de rattachement C3S (EA4660) et le département Recherche et Développement (R&D) de l’équipe cycliste professionnelle FDJ.

Julien PinotLes différentes études que nous avons conduites se sont articulées autour de l’amélioration de la performance sportive chez le cycliste à travers une variable centrale qui est la puissance mécanique qu’il développe lors de la locomotion (Pméca) selon deux axes principaux : 1) l’évaluation et le suivi du potentiel physique avec pour but l’amélioration du processus d’entraînement et 2) l’optimisation de l’interface homme – machine à partir de l’analyse du matériel et des équipements utilisés par les cyclistes dans l’équipe FDJ.

Concernant le premier axe de recherche, cinq études ont été menées. La première a présenté la méthodologie de détermination de la relation puissance – temps propre à chaque cycliste, défini comme le Profil de Puissance Record (PPR). Elle a été réalisée à partir d’un suivi des Pméca records mesurées à l’entraînement et en compétition. Les résultats ont montré que le PPR représentait un véritable outil de quantification du niveau de performance du cycliste reflétant l’expression de son profil physiologique avec l’ensemble de ses qualités physiques. Dans la continuité, une étude de cas intégrant des données de Pméca sur plusieurs années a montré que le PPR associé à la quantification de la charge d’entraînement permettait d’analyser l’évolution dans le temps des différentes aptitudes physiques du cycliste en fonction du suivi de l’entraînement. Une troisième étude a présenté une méthode permettant d’évaluer la puissance maximale aérobie (PMA) et la capacité d’endurance aérobie à partir du PPR. La relation Pméca record – logarithme du temps exprimant le potentiel aérobie du cycliste, autorisait la détermination de la PMA, du temps limite à PMA et d’un indice de la capacité d’endurance aérobie du cycliste. Enfin, deux études complémentaires ont été menées afin de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents lors de la production de la Pméca par un cycliste dans différentes conditions d’exercice et de terrain. Avec un profil de terrain différent, nous avons montré que lors d’un effort maximal sur 4 minutes la Pméca était supérieure en montée comparé au plat. Aussi, l’analyse de la technique en position de danseuse a montré que cette position était génératrice d’une importante quantité d’énergie au niveau du centre de masse déterminant d’importantes différences interindividuelles entre les cyclistes. Une technique en danseuse efficiente serait associée à des transferts supérieurs entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique produite au niveau du centre de masse. Les projets de R&D conduits sur le matériel et les équipements en relation avec les partenaires techniques de l’équipe FDJ ont permis d’optimiser l’interface homme – machine sur la dimension aérodynamique. Les études expérimentales que nous avons mené ont été centrées sur la discipline du contre la montre où les résistances dues à la traînée aérodynamique constituent le paramètre principal d’optimisation. Le développement du cadre, du kit bidon, de la combinaison et du casque en CLM ont permis d’apporter des gains aérodynamiques significatifs. Le casque aérodynamique de course en ligne a également fait l’oeuvre d’un travail d’optimisation, notamment au bénéfice des sprinteurs. Différentes méthodologies ont été utilisées pour évaluer la traînée aérodynamique du système cycliste – vélo : mesures en soufflerie, tests en conditions réelles de locomotion sur vélodrome et modélisation numérique de la mécanique des fluides (CFD). Lors du processus de développement du cadre de CLM nous avons observé que les résultats ne convergeaient pas systématiquement dans le même sens en fonction de la technique utilisée. En effet, chaque méthodologie possède ses propres avantages et limites qui peuvent entraîner des biais dans les mesures et par conséquent dans l’analyse des résultats. Nous suggérons que l’utilisation de la complémentarité entre ces trois méthodes est une alternative scientifique valide pour la réalisation d’un projet R&D portant sur le développement d’un composant matériel ou d’un équipement. Manifestement, il semble que certaines méthodologies soient plus appropriées que d’autres en fonction du matériel ou de l’équipement testé selon l’étape du processus de développement dans lequel on se situe (comparaison, recherche, développement, validation). Ainsi, la CFD serait la méthode la plus pertinente dans le cadre de la recherche et du développement de nouveau composant matériel (cadre, composants périphériques…). La mesure en soufflerie avec l’utilisation d’un mannequin apparaît plus appropriée dans le cadre d’études comparatives notamment d’équipements (casque, combinaison…). Enfin, les tests sur vélodrome réalisés en conditions réelles de locomotion avec un cycliste, semblent être la méthode la plus adaptée dans un processus de validation globale de matériel et d’équipement.

Mots-clés : Performance, cyclisme, puissance mécanique, évaluation du potentiel physique, puissance maximal aérobie, endurance aérobie, charge d’entraînement, évaluation de terrain, biomécanique, technique de pédalage, interface homme – machine, traînée aérodynamique, soufflerie, modélisation numérique de la mécaniques des fluides.

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