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Etude écologique de l'interaction homme-matériel : Application à l'ergonomie des raquettes de tennis – ACE

Etude écologique de l’Interaction Homme-Matériel : Application à l’ergonomie des raquettes de tennis.

Le tennis sollicite l’articulation de l’épaule qui est une articulation complexe de par la grande amplitude de mouvements multidirectionnels possibles. Aussi, des méthodes performantes, fiables et reproductibles doivent être développées pour décrire la cinématique des coups tennistiques, quantifier les contraintes musculo-squelettiques et ainsi établir les relations entre caractéristiques de la raquette et contraintes musculaires et articulaires.

Développement d’outils pour la quantification de la cinématique articulaire et la normalisation des signaux électromyographiques des muscles du membre supérieur

L’activité maximale de référence de huit muscles de l’épaule a été obtenue lors de 2 mouvements dynamiques et 1 contraction isométrique maximale. Un modèle géométrique du thorax, de l’épaule et du bras basé sur les données de Visible Human a été développé pour définir les contraintes cinématiques, intervenant dans une optimisation multi-segmentaire.

14 joueurs de tennis ont réalisé des coups droits et des services avec 3 dont l’inertie polaire était contrôlée. Les joueurs ont été équipés de 15 marqueurs rétro-réfléchissants (modèle biomécanique de l’ISB) placés sur le tronc et le membre supérieur dominant, et les raquettes tests ont été équipées de trois marqueurs. Les enregistrements vidéographiques ont été synchronisés avec les enregistrements électromyographiques de huit muscles.

Le tracking des marqueurs vidéographiques est en cours.

Validation d’une séquence de rotation de l’articulation thoraco-humérale pour le coup droit.
Description de la cinématique scapulaire au cours des coups droits et services.
Quantification de l’influence de l’inertie polaire de la raquette sur les chargements musculosquelettiques lors des coup droit et service.

Rogowski I, Rota S, Champely S, Genevois C, Macé P, Hautier C. (en révision). Lowering shoulder muscle activation during tennis serve by controlling racket specifications. Journal of Applied Biomechanics.
Creveaux T, Dumas R, Hautier C, Chèze L, Rogowski I. (2011) Influence of racket mass, balance and moment of inertia on shoulder loadings during tennis serve: a case study. 12e World Congress of the Society for Tennis Medicine and Science, 10-12 November 2011. Paris, France.

L’activité tennis compte 60 millions de pratiquants dans plus de 200 pays dans le monde, dont 5 millions de pratiquants en France. La pratique régulière du tennis apparaît comme bénéfique pour la santé en termes d’amélioration de la condition aérobie, de diminution du pourcentage de masse grasse, de régulation du profil lipidique, de réduction des risques d’accidents cardio-vasculaires et d’amélioration de la densité minérale osseuse. Toutefois, les pathologies du tennis sont nombreuses. Même si l'origine des blessures du membre supérieur semble multifactorielle, l'inadéquation des caractéristiques de la raquette à celles du joueur est régulièrement citée dans la littérature comme un facteur de risque. Malgré les innovations technologiques récentes, le comportement au jeu des raquettes diffère de celui prédit par les études en laboratoire. Ces différences de comportement montrent que la compréhension de l’interaction joueur de tennis/raquette est nécessaire pour permettre le développement d’un matériel performant et préservant l’intégrité physique du joueur.
Cependant, l’interaction joueur-raquette n'a fait l'objet que de très peu d’études, basées essentiellement sur des analyses sensorielles. Ce type d'analyses engendre des résultats subjectifs difficilement transférables et généralisables. Les difficultés pour étudier l’interaction homme-matériel en tennis s’expliquent par la dimension multifactorielle de l’activité et par le manque d'outils électromyographiques et dynamiques fiables pour étudier la biomécanique du membre supérieur du joueur de tennis. Or, une étude en cours, menée par les trois partenaires impliqués dans ce projet, a permis de comparer l'influence de trois raquettes aux caractéristiques de poids, d'équilibre et d'inertie différentes sur les paramètres mécaniques et électromyographiques pendant le service. Les résultats préliminaires montrent que la raquette la plus légère et la plus en-tête induirait les sollicitations musculaires les plus faibles lors de la phase d'accélération pour les muscles grand pectoral, extenseurs et fléchisseurs du carpe, et lors de la phase d'accompagnement pour les muscles grand dorsal, trapèze supérieur, biceps brachial et extenseurs du carpe. De même, les chargements articulaires les plus faibles au niveau du poignet et de l'épaule ont été observés pour cette raquette. Par conséquent, des protocoles expérimentaux à forte validité écologique sont donc bien réalisables pour étudier la relation homme-matériel dans l’activité tennis.
L’objectif de ce projet est d’aider à la conception de raquettes de tennis améliorant la performance, le confort d’utilisation et l’intégrité physique du joueur. Le premier enjeu sera de développer des outils précis, fiables et valides d’analyse de l’activité musculaire et des chargements articulaires, ainsi qu’une méthodologie d’étude interdisciplinaire originale et innovante de l’interaction homme-matériel en situations à forte validité écologique. Le deuxième enjeu sera la quantification des variations de l’activité musculaire et des chargements articulaires au niveau du membre supérieur du joueur de tennis en fonction des variations des caractéristiques des raquettes utilisées. Le troisième enjeu sera de capitaliser les données expérimentales afin d’évaluer les modèles développés et exploiter les données acquises pour estimer les moments articulaires du membre supérieur en fonction des caractéristiques de raquettes réelles ou virtuelles.
La réalisation de ce projet s’appuie sur la collaboration entre le Centre de Recherche et d’Innovation sur le Sport (EA 647), le Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (UMR-T 9406), deux laboratoires spécialisés dans l’analyse du mouvement humain, et la société Babolat VS, entreprise Française spécialisée dans la conception, la fabrication et la commercialisation d’articles de sports de raquette.
Ce projet a fait l’objet d’une demande de labellisation par le pôle de compétitivité SPORALTEC.

Coordinateur du projet

Madame Isabelle ROGOWSKI (UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON I) – rogowski@univ-lyon1.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LBMC - UCBL UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON I
Babolat VS BABOLAT VS
CRIS - UCBL UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON I

Aide de l'ANR 410 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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