Quelles technologies sont utilisées dans le sport ?

La technologie occupe une place de plus en plus importante dans le sport. Dans les compétitions de haut niveau, le résultat peut se jouer à quelques secondes, dixièmes ou centièmes de secondes près : tous les détails comptent ! Afin de ne rien négliger, la technologie est de plus en plus utilisée pour compléter le travail du sportif et celui de son entraîneur.

Les outils mis à disposition des sportifs permettent d’évaluer la forme de l’athlète, d’analyser ses performances ou sa technique et de perfectionner le matériel qu’il utilise.

Evaluation de la forme du sportif

C’est dans le domaine de l’évaluation de la forme de l’athlète que la technologie s’est le plus développée et est devenue le plus accessible.

La majorité des sportifs de haut niveau en est équipée, les résultats donnés par ces appareils sont devenus les premiers éléments permettant d’ajuster l’entraînement.

Métabolisme du sportif

Les premières données à récolter concernent le métabolisme de l’athlète, c’est-à-dire les réactions se produisant dans son corps pour permettre son fonctionnement, afin de l’adapter à la discipline pratiquée. On en distingue généralement trois :

– Anaérobie alactique pour un effort bref (qui dure moins de 20 secondes). Dans ce cas, le sportif est comme en apnée, il n’a pas besoin d’une grande capacité pulmonaire, mais doit pouvoir mobiliser ses muscles immédiatement. C’est le cas pour un sprinter ou un sauteur par exemple.

– Anaérobie lactique pour un effort intense, mais un peu plus long (entre 20 secondes et une minute). Un coureur de 400 m par exemple mobilisera ce métabolisme qui aura pour conséquence l’accumulation de lactate dans l’organisme.

– Aérobie pour un effort prolongé (plus de 4 ou 5 minutes) pour lequel le sportif a besoin de beaucoup d’oxygène. C’est le cas en cyclisme ou en ski de fond par exemple. 

Un métabolimètre mesurant la quantité de CO2 et d’O2 expirés par l’athlète permet d’avoir des informations sur le métabolisme privilégié par l’athlète. Un métabolisme aérobie présentera une importante consommation d’oxygène tandis qu’elle sera très faible pour le métabolisme anaérobie.

Un autre paramètre mesuré est la quantité maximale d’oxygène que l’athlète est capable de consommer par unité de temps (VO2). Plus elle est élevée, plus l’athlète a un métabolisme aérobie efficace. La VO2 est très peu modifiée par l’entraînement, elle dépend essentiellement des prédispositions naturelles de l’athlète. L’entraînement permettra simplement d’augmenter la performance pour une même VO2. 

Si l’athlète se spécialise dans une discipline mobilisant un métabolisme anaérobie lactique, la mesure de la concentration en lactate dans le sang donne des informations sur l’intensité de l’effort. Cette mesure peut se faire juste après l’effort à partir d’une petite goutte de sang.

Fonctionnement des muscles du sportif

L’un des premiers équipements développés pour évaluer la forme de l’athlète est le cardiofréquencemètre. Une ceinture est placée sous les pectoraux pour mesurer la fréquence cardiaque et l’envoie à un récepteur situé dans une montre par exemple. Cette donnée permet au sportif de connaître l’intensité de son effort et ses limites. En effet, il est possible de déterminer une fréquence cardiaque maximale (limite à ne pas franchir qui peut être calculée grâce à la formule suivante : 220 – âge) et en la comparant avec celle pendant l’entraînement, de connaitre la difficulté de l’entraînement.

Un second appareil, l’électromyographe, mesure l’activité d’un muscle grâce à trois électrodes placées sur la peau. Il permet donc de connaître les muscles impliqués dans un déplacement donné et l’ordre dans lequel ils sont mobilisés. Cette information permet de cibler l’entraînement et de décomposer le mouvement pour perfectionner la technique. Il peut aussi être utilisé en rééducation après une blessure afin de visualiser la reprise d’activité du muscle.

Mesure du mouvement du sportif

Le sport est basé sur le mouvement effectué par l’athlète, sa mesure permet donc d’évaluer la forme du sportif.

Il est tout d’abord possible de mesurer la force à l’aide d’un extensomètre. Cet appareil permet d’obtenir une courbe représentant la force en fonction du temps. Il peut être disposé à différents endroits en fonction du sport : la pagaie en kayak ou la pédale d’un vélo par exemple. 

Le second paramètre est la vitesse. Elle est difficile à mesurer directement, c’est la raison pour laquelle c’est souvent le temps nécessaire à parcourir une distance donnée qui est mesuré, afin d’en déduire la vitesse moyenne. Pour d’obtenir une vitesse précise, il est donc important que la mesure de la distance le soit. Un vélocimètre peut par exemple être utilisé pour cela. Il s’agit d’un fil attaché au sportif qui se déroule lorsque ce dernier se déplace. La longueur du fil est transmise en temps réel ce qui permet d’obtenir la vitesse. Une technique similaire peut être utilisée en vélo, avec un capteur situé au niveau de la roue qui déduit la distance parcourue à partir du nombre de tours. Ces deux techniques donnent accès non seulement à une vitesse moyenne mais aussi instantanée, minimale ou maximale.

Finalement, la puissance de l’athlète peut être calculée en multipliant la force par la vitesse. Pour la mesurer il faut utiliser un ergomètre. Il s’agit d’un appareil qui mesure à la fois la force et la vitesse afin de déduire la puissance. Il est spécifique à chaque discipline, afin de mesurer la puissance d’un mouvement important dans le sport pratiqué.

Analyse de la performance et de la technique du sportif

Une fois que la forme de l’athlète est évaluée, il est nécessaire de lui fournir des informations afin d’analyser sa performance et de perfectionner sa technique.

Logiciel d’analyse  

L’utilisation de logiciels d’analyse qui récupèrent l’ensemble des données collectées (appareils cités dans la première partie de l’article) et les étudient permet d’évaluer l’intensité et l’efficacité de l’entraînement. Ces résultats peuvent être analysés et stockés afin de les comparer dans le temps et avec ceux d’autres athlètes. Ceci permet d’évaluer les performances de différents sportifs et de mettre au point des stratégies à l’approche de grandes compétitions. C’est par exemple utilisé pour constituer une équipe de relais en athlétisme. 

D’autres logiciels permettent d’analyser la technique du sportif. À l’aide d’une caméra, les mouvements du sportif sont enregistrés. Les images sont ensuite traitées afin d’étudier avec précision la gestuelle nécessaire à ce mouvement. Cette méthode, couplée à des examens physiques, permet de comprendre exactement les forces et les faiblesses de la technique de l’athlète et de proposer des améliorations. Elle est utilisée dans de nombreux sports tels que le tennis ou le volley.

Un dernier logiciel permet d’analyser les forces s’exerçant sur l’athlète. En effet, quelqu’un qui se déplace est soumis à de violentes forces qui augmentent d’intensité lorsqu’il change de direction ou de vitesse. Un skieur faisant un slalom y est particulièrement vulnérable, et connaître précisément le lieu où cette contrainte s’exerce avec une intensité maximale permet de cibler la préparation physique afin de mieux y résister. 

Etudes hydro ou aérodynamiques

Les études hydro ou aérodynamiques permettent d’observer le mouvement de l’air ou de l’eau autour du corps de l’athlète. En effet, ces déplacements incontrôlés peuvent provoquer une traînée qui ralentit le geste du sportif et le rend moins efficace. Ces études permettent donc d’identifier l’origine de ces traînées et de mettre en place des modifications techniques permettant de les réduire au maximum. Elles peuvent se faire dans un bassin de nage à contre-courant pour la natation, afin d’observer l’écoulement de l’eau autour du nageur. Pour le cyclisme, une soufflerie permet de simuler l’action du vent qui s’oppose à l’avancée du sportif. Elle a, par exemple, permis de déterminer les positions des bras, des jambes et du dos qui permettent de minimiser la traînée.

Ces études peuvent être couplées à des simulations informatiques qui permettent d’étudier de légères modifications des gestes et de voir si elles ont un effet sur l’hydro ou l’aérodynamique du mouvement. Cette modélisation préalable permet d’être relativement sûr du changement de technique avant de l’apprendre à l’athlète, car il est difficile de changer des mouvements qui sont devenus presque automatiques pour les sportifs de haut niveau.

Enregistrement vidéo

Le dernier moyen d’analyser la performance d’un sportif est l’enregistrement vidéo.

En natation, il est intéressant de filmer le départ ainsi que le virage, qui sont deux éléments très techniques. Cet enregistrement permettra a posteriori de déterminer la longueur et la profondeur du plongeon, l’angle d’entrée dans l’eau, la distance parcourue avant d’en ressortir… En visualisant chacun de ces mouvements et en optimisant tous ces paramètres, l’athlète pourra éviter de perdre du temps à ces moments-clés en améliorant sa technique. 

Une technique très différente est utilisée dans les sports collectifs. En football par exemple, plusieurs caméras sont disposées afin de couvrir l’ensemble du terrain et permettent de suivre les déplacements de chaque joueur, ce qui permet de déterminer les caractéristiques des joueurs (tactique, vitesse, attitude plutôt défensive ou offensive, efficacité du marquage…). Ceci permet donc d’avoir accès à de nombreuses statistiques, à la fois individuelles et collectives, qui peuvent être cruciales au moment de constituer l’équipe.

Une autre technique dérivée de l’enregistrement vidéo est la stroboscopie. Elle permet de superposer plusieurs images successives d’un athlète afin de visualiser l’enchaînement des mouvements et la trajectoire suivie. Il est aussi possible de superposer les images de différents sportifs, ce qui permet de comparer la technique de chacun en un lieu donné. En slalom par exemple, cette méthode permet de voir à quel moment un sportif a perdu du temps par rapport à un autre et pour quelle raison. 

Evolution de l’équipement du sportif

Actuellement, les sportifs sont suivis de près pour améliorer leurs performances, mais leur matériel est lui aussi un concentré de technologies pour les servir au mieux. Il est impossible de citer l’intégralité des techniques employées, je vais donc simplement citer un exemple pour les différents buts de l’utilisation de la technologie.

Améliorer la précision

Le premier aspect dans lequel la technologie intervient est la précision. Les ballons de football peuvent par exemple être équipés d’un émetteur tandis qu’un champ magnétique est créé au niveau du but. Cette technique permet de déterminer avec une grande précision s’il y a eu but ou non, alors que visuellement ça n’est pas toujours évident.

Améliorer la qualité

La technologie permet aussi d’améliorer la qualité de l’équipement. Beaucoup d’argent est investi afin de trouver les matériaux de meilleure qualité, qui seront à la fois simples à travailler et résistants. Les chaussures de football, initialement faites en cuir de veau ou de kangourou, sont maintenant constituées de microfibres. Ce matériel est plus léger, très résistant, facilement colorable et imperméable.

Augmenter la sécurité

Un autre aspect de recherche dans l’équipement des sportifs concerne leur sécurité. En effet, les matériaux doivent être à la fois résistants pour éviter les traumatismes en cas d’accident, mais ils doivent aussi être légers, aérodynamiques et laisser une grande liberté de mouvement au sportif. Ces caractéristiques sont rarement compatibles. Des études concernent donc à la fois la forme de ces équipements, mais aussi leurs propriétés. Des vêtements ont par exemple été développés pour être souples lors d’une utilisation normale, mais ils se rigidifient extrêmement rapidement en cas de chute. Ceci permet de concilier toutes les contraintes liées aux mouvements du sportif tout en garantissant sa sécurité. C’est utilisé dans de nombreux sports où les chutes sont fréquentes, cette technique est par exemple très appréciée pour créer des combinaisons de ski. 

Augmenter le confort

Un autre aspect à ne pas négliger concerne le confort de l’athlète. Ceci est particulièrement vrai dans des conditions extrêmes comme pour les sports d’hiver. Les skieurs doivent en effet porter des vêtements aérodynamiques pour ne pas les ralentir, légers et souples pour autoriser les mouvements, mais aussi chauds pour que le sportif supporte des températures pouvant descendre jusqu’à – 20 °C.

Améliorer la performance

Finalement l’équipement peut influencer la performance même du sportif. La forme du plot de plongeon en natation a par exemple évolué pour convenir au mieux aux nageurs afin d’augmenter la poussée et donc leur vitesse.

Le fart, un revêtement appliqué sur les skis, permet aussi de moduler le glissement, en l’augmentant (pour le ski alpin) ou en le réduisant (pour le ski nordique). Son application sur le matériel permet de modifier considérablement les performances du sportif, en augmentant la glisse jusqu’à 30%. 

La technologie est donc présente à tous les niveaux dans le sport : à la fois pour évaluer la forme de l’athlète, pour analyser sa performance et dans les équipements qu’il utilise. Vous attendiez-vous à une telle quantité de technologies ? Vous servez-vous de certaines d’entre elles ? Pensez-vous que leur utilisation est nécessaire et positive pour le sport ?

Ursuline

Sources texte :

 – Livre Sportifs high tech (Edition Belin littérature et revues, collection Bibliothèque scientifique) – Par Nunzio Lanotte et Sophie Lem

 – entrainement-sportif.fr

 – Technologie et performance sportive

Sources images :

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 – Image 8 : montage entre cette image et cette image