Génération de techniques visuomotrices optimales et innovantes de saltos vrillés pour améliorer la performance en sports acrobatiques

Les trampolinistes repoussent continuellement les limites de leur sport en présentant de nouvelles acrobaties lors des compétitions. La complexité de la biomécanique impliquée dans les acrobaties complique la création de nouvelles acrobaties qui soient à la fois réalistes et sécuritaires. Malheureusement, l’essai-erreur de techniques acrobatiques innovantes comporte des risques pour les athlètes. Pour éviter les blessures, les entraîneurs commencent souvent par enseigner des techniques génériques à leurs athlètes, puis les guident empiriquement dans une personnalisation ou une amélioration étape par étape de ces techniques. Cette méthode peut être chronophage et ne pas toujours produire des résultats optimaux. La simulation prédictive est une alternative numérique sécuritaire, offrant aux entraîneurs des techniques acrobatiques performantes, sécuritaires et innovantes. À ce jour, les études qui ont investigué les techniques acrobatiques en utilisant la simulation prédictive n’ont considéré que quelques degrés de liberté, n’ont pas pris en compte le besoin d’information visuelle des athlètes et n’ont pas évalué l’impact de la morphologie des athlètes sur les techniques acrobatiques, limitant le transfert des techniques vers le terrain. Cette thèse visait à approfondir la connaissance sur les techniques acrobatiques aériennes pour améliorer la performance des trampolinistes canadiens grâce à un projet MITACS impliquant À nous le podium, Gymnastique Canada et l’Institut National du Sport du Québec. Cinq objectifs spécifiques ont été définis : (1) évaluer l’amélioration de la performance de vrille apportée par l’utilisation de mou- vements de bras tridimensionnels (3D) au lieu de bidimensionnels (2D), (2) identifier les techniques les plus efficaces pour les saltos vrillés se terminant en position carpée en incluant des contraintes de non-collision, (3) évaluer l’impact des caractéristiques anthropométriques sur les techniques acroba- tiques optimales, (4) évaluer le comportement visuomoteur des trampolinistes élites et sous-élites lors de saltos vrillés en utilisant un oculomètre et (5) identifier des techniques acrobatiques efficaces et sécuritaires en incluant des objectifs visuels. La première étude a comparé la vrille créée en utilisant des mouvements de bras optimaux 2D et 3D. Un problème de commande optimale a été formulé pour maximiser la vrille lors d’un salto arrière tendu en utilisant l’abduction/adduction des bras avec (3D) et sans (2D) changements de plan d’élévation. L’utilisation de mouvements de bras 3D a permis de générer jusqu’à 4,9 vrilles au lieu de 2,94 avec les techniques 2D. Pour des performances similaires, nous avons également observé que les techniques 3D étaient plus simples et nécessitaient moins d’efforts que les techniques 2D. Cette étude a introduit un principe d’entraînement : une performance de vrille optimale peut être atteinte en déplaçant le bras dans un plan formé par les axes de vrille et du moment cinétique, appelé best tilting plane. Dans une deuxième étude, des techniques de durée minimale pour une, deux ou trois vrilles avant de carper ont été générées avec et sans contrainte de non-collision. Nous avons montré que les contraintes de non-collision modifient les techniques optimales sans augmenter de manière significative la durée des mouvements (une vrille : p=0,69, deux vrilles : p=0,85, trois vrilles : p=0,07). Cette étude suggère que les athlètes pourraient générer jusqu’à trois vrilles lors d’un salto avant de terminer en position carpée, une acrobatie qui n’a encore jamais été réalisée en compétition. Cette étude a mis en évidence une stratégie de vrille 3D efficace : un mouvement circulaire des hanches. En testant cette stratégie avec une athlète élite féminine, nous avons observé une amélioration significative de sa performance. Dans une troisième étude, nous avons évalué les techniques optimales de double salto avant en position carpée se terminant avec 11/2 ou 21/2 vrilles générées en utilisant les paramètres inertiels des segments de 18 athlètes acrobatiques. Cinq, trois et deux stratégies de vrilles ont été identifiées à partir de la cinématique du bras droit, du bras gauche et des hanches, respectivement. L’utilisation de ces stratégies différait dépendamment de l’anthropométrie considérée et l’amplitude d’exécution des stratégies a varié jusqu’à 27%. Cette étude a introduit une méthode pour estimer le potentiel de vrille de chaque athlète afin d’aider les entraîneurs à faire des choix éclairés de techniques acrobatiques et à fournir des instructions appropriées à des athlètes d’une grande diversité corporelle. Dans une quatrième étude, nous avons caractérisé le comportement du regard des trampolinistes en comparant les stratégies utilisées par huit élites et neuf sous-élites lors de quatre acrobaties. Les trampolinistes étaient équipés de 17 centrales inertielles et d’un oculomètre portatif. Nous avons observé que le comportement visuomoteur des deux groupes était similaire, avec seulement une différence révélée : les élites ont fait plus de fixations que les athlètes sous-élites (p=0,033). Cette étude a également révélé une stratégie visuelle spécifique au sport que nous avons appelée détection du mouvement propre, qui consiste à ne pas bouger les yeux pendant les rotations rapides de la tête. La stratégie de détection du mouvement propre était principalement utilisée durant la phase de vrille des acrobaties. Enfin, dans la cinquième étude, nous avons généré des techniques acrobatiques optimales qui permettraient aux athlètes d’utiliser l’information visuelle pour corriger leurs erreurs d’exécution. Pour atteindre ce but, des objectifs imitant le comportement du regard des trampolinistes identifié dans la quatrième étude ont été inclus dans la fonction coût du problème de commande optimale. La pertinence de ces objectifs a été confirmée puisque les techniques acrobatiques générées étaient similaires à la technique d’une athlète élite. Cette étude a révélé que les athlètes modifient l’instant d’initiation de leur vrille pour permettre de voir plus longtemps la toile du trampoline. Dans cette étude, nous avons été les premiers à solliciter l’avis d’entraineurs et de juges pour évaluer la pertinence des techniques simulées. Les juges ont préféré les techniques optimales a la technique dune athlete elite (salto arrière tendu incluant une vrille : -0.13 contre -0.22, double salto arrière carpé incluant 2 vrilles : -0.13 contre -0.43 point de déduction selon le code de pointage). En conclusion, cette thèse a contribué à augmenter le réalisme des techniques générées par simulation prédictive en incluant un degré de liberté supplémentaire à l’épaule, des contraintes de non-collision, des objectifs visuels et les paramètres inertiels des segments de plusieurs athlètes. Des implications pratiques pour l’entraînement ont été extraites des tech- niques optimales générées pour le salto arrière vrillé tendu, le salto vrillé avant se terminant en position carpée et le double salto avant carpé se terminant en vrille. Des principes d’entraînement émergeant des simulations ont été testés sur des athlètes réels avec succès. Ces principes seront transférés sur le terrain au cours du prochain cycle olympique.

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