UNIVERSITE DE FRANCHE-COMPTE U.F.R. S.T.A.P.S. DE

UNIVERSITE DE FRANCHE-COMPTE
U.F.R. S.T.A.P.S. DE BESANCON
Mémoire de recherche pour l’obtention de la Maîtrise S.T.A.P.S.
Mention Entraînement Sportif.
Option Recherche.
ZAMEZIATI Karim.
Sous la direction de GRAPPE Frédéric
(Maître de Conférence Universitaire).
Année universitaire 1999-2000.
1. INTRODUCTION : _________________________________________________ 7
1.1. Définition du rendement musculaire : ______________________________ 7
1.2. Mesure de l’énergie métabolique consommée : ______________________ 7
1.3. Mesure de l’énergie mécanique produite sur cyclo-ergomètre : __________ 7
1.4. Les différentes mesures du rendement musculaire : __________________ 8
1.4.1. Le rendement brut : _______________________________________ 9
1.4.2. Le rendement Net : _______________________________________ 9
1.4.3. Le rendement « à vide » : __________________________________ 9
1.4.4. Le rendement Delta : _____________________________________ 10
1.5.Les valeurs des différents rendements : ____________________________ 11
1.6. Des différences intra- individuelles : _______________________________ 13
1.7. Le but de cette étude : _________________________________________ 15
2. METHODE : ____________________________________________________ 16
2.1. Sujets : _____________________________________________________ 16
3. PROTOCOLE EXPERIMENTAL: ____________________________________ 16
3.1. Mesure anthropométriques. _____________________________________ 16
3.2. Détermination de la mesure de la matière grasse :____________________ 17
3.3. Protocole : ___________________________________________________ 17
3.4. Schéma du protocole : _________________________________________ 21
3.5. Le rôle des différents expérimentateurs du protocole: _________________ 22
4. MATERIEL: _____________________________________________________ 24
4.1. La bicyclette ergométrique : _____________________________________ 24
4.2. Le CPX :_____________________________________________________ 25
4.3. Un électrocardiogramme : _______________________________________ 26
4.4. Paramètres retenus : ___________________________________________ 27
4.5. Détermination des mesures de η mécanique et des choix statistiques :___ 28
5. RESULTATS : ___________________________________________________ 33
5.1. Résultats des mesures anthropométriques :_________________________ 33
5.2. Les résultats des VO2 : _________________________________________ 33
5.3 Détermination de la relation linéaire de (40 à 160 w) où de (40 à 200 w) : __ 34
5.4. Les résultats à vide des VO2 mesurées et théoriques : _________________ 34
5.4. Résultats des régressions linéaires : _______________________________ 35
5.5. Résultats des calculs des rendements : ____________________________ 36
6. DISCUSSION : __________________________________________________ 41
6.1. Conclusion : __________________________________________________ 46
7. REFERENCES : _________________________________________________ 48
8. ANNEXES : _____________________________________________________ 52
Ce mémoire est le résultat d’une collaboration entre les chercheurs du
Laboratoire des Sciences du Sport de l’ U.F.R. S.T.A.P.S. de Besançon.
Je remercie particulièrement tous ceux qui m’ont aidé :
Monsieur Frédéric GRAPPE pour avoir accepté de diriger ce travail.
Monsieur Jean Denis ROUILLON qui m’a accueilli dans son laboratoire.
Mademoiselle Frédérique HINTZY, Monsieur Alain BELLI et Monsieur Alain
GROSLAMBERT pour leurs conseils avisés et leur disponibilité.
Je remercie tous les sujets pour leurs participations aux différents tests.
INTRODUCTION
1. INTRODUCTION :
1.1. Définition du rendement musculaire :
Lors d’un exercice, le rendement musculaire (η) est défini par le rapport entre
l’énergie mécanique produite (W ne Joules) divisée par l’énergie métabolique
consommée (E en Joules) selon la (formule A). Il est donc nécessaire de mesurer
ces deux énergies lors d’un mouvement humain.
η=
(Formule A)
W
E
1.2. Mesure de l’énergie métabolique consommée :
Lorsque l’exercice est réalisé en conditions strictement aérobie, c’est à dire à
une puissance inférieur à 70% de la puissance maximale aérobie (Les oxydations
cellulaires des substrats énergétiques représentent la voie principale de production
d’énergie métabolique (Astrand et Rodahl 1986 ; Bangsbo et coll. 1990).
L’énergie métabolique consommée peut se calculer à partir de la
consommation d’oxygène. Lors d’un exercice en conditions sous maximales dont le
quotient respiratoire (QR) est inférieur à 1 l’équivalent énergétique de l’oxygène (Eq
O2) est alors de 20.9 kj pour 1 ml d’oxygène consommé (Di Prampero 1986) et
lorsque le QR est égale à 0.96 l’énergie consommée est égale à :
Energie métabolique = VO2 × 20.9
1.3. Mesure de l’énergie mécanique produite sur cycloergomètre :
L’énergie mécanique produite peut être classiquement mesurée en laboratoire
sur bicyclette ergométrique.
La puissance mécanique est définie comme étant le travail accompli par unité de
temps. La puissance en Watts (W) = Travail (Joules) / t (Secondes). Ainsi lors d’un
exercice sur bicyclette ergométrique, l’énergie mécanique mesurée est équivalente
au travail mécanique, et elle sera définie par le produit de la force (F exprimée en
newtons) par le déplacement (d exprimé en mètre) soit :
W = F×
×d ⇔ m × g × d
Où ⇒ m est la masse du sujet exprimée en kg.
⇒ g est l’accélération de la pesanteur terrestre exprimée en m.s-2, et g = 9.81
m.s-2
1.4. Les différentes mesures du rendement musculaire :
A partir de la définition générale du rendement musculaire, plusieurs calcul de
rendement ont été proposés dans la littérature ce sont :
- le rendement Brut (η brut), le rendement Net (ηnet), le rendement à Vide (η à vide),
et le rendement Delta (ηdelta).
Ø Gaesser et Brooks (1975) ont proposé une définition de ces différents
rendements :
Puissance mécanique
η (Brut)
=
η (Net)
=
η (A Vide) =
VO2 × 20.9 × Poids
× 100
Puissance mécanique
(VO2 –5.2 ) × 20.9 × Poids
Puissance mécanique
(VO2 − VO2 à vide) × 20.9 × Poids
× 100
× 100
Wb–Wa
η (Delta)
× 100
=
(VO2 b − VO2 a) × 20.9 × Poids
1.4.1. Le rendement brut :
Lors d’un exercice le rendement brut (η Brut) est calculé en utilisant
directement l’énergie métabolique totale consommée (E
brute
en Joules) et l’énergie
mécanique produite (W en joules).
η brut
=
W
W
⇔
VO2 × Eq O2
E
1.4.2. Le rendement Net :
Si l’on considère que le métabolisme mesuré au repos, c’est à dire la
consommation d’oxygène au repos (VO2 repos),n’intervient pas dans la production
d’énergie mécanique, on peut alors définir un rendement Net (ηnet ) comme suit :
W
η net =
(VO2 brute – VO2 repos) × Eq O2
1.4.3. Le rendement « à vide » :
On peut aussi considérer que le travail mécanique interne, effectué pour
déplacer les membres inférieurs lors du pédalage, ne doit pas lui non plus être pris
en compte dans le calcul du rendement « à vide ». Le (η à vide) est alors calculé selon
la formule :
W
η à vide =
(VO2 brute - VO2 à vide ) × Eq O2
Où
⇒ VO2 est la consommation d’oxygène mesurée lors d’un pédalage à vide,
c’est à dire avec une charge de friction nulle.
Le plus souvent on calcule la dépense énergétique due au mouvement, au
moyen de la VO2 nette qui correspond à la VO2 brute mesurée pendant l’exercice
moins la VO2 de repos (Boning et coll. 1984 ; Gaesser et Brooks 1975 ; Horowitz et
coll. 1994).
1.4.4. Le rendement Delta :
Le rendement Delta est déterminé à partir de la relation entre la puissance
mécanique développée et la consommation d ’ O2.
Il est caractérisé par le taux d’accroissement de la pente ( p ) entre deux
points A et B (figure B) ⇒ D’où W B- WA / VO2 B- VO2 A
W
W exercice B
p
W exercice A
VO2 A
VO2 B
Figure B
VO2
1.5. Les valeurs des différents rendements :
On peut s’attendre à ce que les valeurs des consommations d’oxygène
mesurées à vide et au repos soient hiérarchisées de la façon suivante :
VO2 à vide > VO2 repos > 0
⇒ En conséquence
⇔
VO2 brut – VO2 à vide < VO2 brut – VO2 repos < VO2 brut – 0
η vide > η net > η brut
⇔
⇒ C’est effectivement ce que l’on constate dans la littérature : (Gaesser et Brooks
1975)
Par exemple pour une fréquence de pédalage de 80 rpm :
Le η brut
≈ 10.2 ± 0.2
Le η net
≈ 14.7 ± 0.4
Le η à vide
≈ 26.2 ± 1.1
D’où
⇒ 10.2 < 14.7 < 26.6 ⇒ Brut < Net < A vide
⇒
A vide > Net > Brut
l Une autre manière d’illustrer cette hiérarchisation des valeurs de rendement
est donnée à la figure ci-dessous (figure C):
W exercice
Figure C
c
b
0
a
VO2 repos
VO2 brute
VO2
VO2 à vide
Le rendement
étant bien le rapport entre l’écart de la consommation
d’oxygène (VO2) considérée et le travail (W) de l’exercice, il est mesuré par la valeur
de la pente des droites a, b, c représentent respectivement les calculs de η à vide,η net,
η brut.
On trouve bien :
Pente c < Pente b < Pente a
Ø Si l’on considère le calcul du rendement Delta il peut être illustré par la figure D :
W
W exercice B
d
W exercice A
0
VO2 à vide VO2 A VO2 B
VO2
Ø La pente de la droite (d ) mesure la valeur du rendement Delta.
Ø Si le pédalage à vide reflète effectivement la totalité du travail interne
produit lors du pédalage, la droite (d) doit intercepter l’axe des VO2 au point de VO2 à
vide et dans ce cas :
η delta = η brute
Dans la littérature d’après Gaesser et Brooks (1975) :
- le η delta ≈ 26.3 ± 2.3 %
Cependant, cette précision varie même en conditions sous-maximales. Nous
avons pu remarquer à travers la littérature qu’il existe une différence entre le
rendement d’un muscle isolé 25-29 % (Gaesser et Brooks 1975) lors d’un régime
concentrique et le rendement d’un groupe musculaire intégré à l’organisme humain
lors d’une activité de pédalage sur bicyclette ergométrique 20-25 % pour (Gaesser et
Brooks 1975).
Ce si peut s’expliquer d’une part, le travail réel des muscles actifs pendant le
pédalage. Il est sous estimé puisque des paramètres comme, le travail interne ou les
forces non motrices appliquées aux pédales, ne sont pas pris en compte (Gaesser et
Brooks 1975 ; Kaneko et Yamazaki 1978 : Kaneko et coll 1979 ; Welles et coll 1986 ;
Wildrick et coll 1992). D’autre part, le système inverse se passe. On surestime la VO2
strictement nécessaire au fonctionnement des muscles actifs puisqu’elle prend
inévitablement en compte les dépenses d’énergie liées au travail des muscles
cardiaques, respiratoires et posturaux.
Cette optimisation du rendement musculaire et de la vitesse optimale de
pédalage sur bicyclette ergométrique sont influencées par de nombreux facteurs plus
ou moins reconnus par la littérature. Il s’agit principalement des différences intraindividuelles.
1.6. Des différences intra- individuelles :
• L’influence de l’entraînement, Boning et coll (1984) ont en fait, montré que
les cyclistes de niveau régional et international ont un rendement maximal à des
fréquences de pédalages plus élevées que celle de non spécialistes pour une même
puissance imposée. Ce si pouvant s’expliquer : par l’amélioration de la technique de
pédalage (Coyle et coll. 1991) ou par une amélioration des qualités physiques dues à
l’entraînement (Boning et coll. 1984 ; Nickleberry et brooks 1996). Cependant les
études de Marsh et Martin (1995) et Sanderson (1991) non pas relevées de
différences entre les techniques de pédalage entre spécialiste et non spécialiste que
se soient aux puissances (de 10 à 235 W) ou aux fréquences de pédalage (60 à 100
rpm) imposées. Leur rendement était comparable, ce si pour des exercices sous
maximaux et à des fréquences de pédalages de 40 à 100 rpm (Boning et
coll.1984 ;Nickleberry et Brooks 1996).
• L’influence de la fréquence de pédalage, dans la littérature les études de
Benedict et Cathcart (1913) ;Hill (1922,1934) ont montré qu’à puissance constante la
VO2 minimale est obtenue pour une fréquence de pédalage de 30 rpm. Et 60-70 rpm
pour Banister et Jackson (1967) ; Boning et coll 1984. Marsh et Martin (1993).
• L’influence des différents types de fibres musculaires ( FI et FII). Mais ce
facteur est encore dans la littérature très controversé. Ainsi Coyle et coll. (1992) et
Horowitz et coll. (1994) ont montré que le rendement des cyclistes de haut niveau
possèdent essentiellement des fibres lentes , était supérieur à celui des cyclistes à
haut pourcentage de fibres rapides. (Test à 50 –70 % de VO2 max et à une
fréquence de pédalage de 80 rpm). Cependant, Stuart et coll. (1981) ; Suzuki (1979)
n’ont pas trouvé de rendements maximaux différents entre les sprinters et les
coureurs de longue durée.
• L’influence des adaptations neuromusculaires, Takaishi et coll (1998) ont
observé, une adaptation neuromusculaire à des fréquences de pédalages élevées,
notamment par une meilleure utilisation des muscles fléchisseurs de façon à
économiser les muscles extenseurs.
Les études de Banister et Jackson (1967) ; Gaesser et Brooks (1975) ont
proposées des protocoles en conditions sous maximales. Le but de ces études
étaient de calculer les différents rendements à différentes puissances ou à
différentes fréquences de pédalage. Très peu d’études ont essayé de quantifier le
rendement à vide. Ce rendement mécanique tenant compte du travail interne plus
précisément de la VO2 utilisée pour le travail interne, c’est à dire pour le mouvement
des jambes à vide (sans développer de puissance). Car pour pouvoir mesurer le
travail à vide, il ne faut plus qu’aucune force de friction ne soit appliquée sur la
bicyclette ergométrique, de ce fait se calcul est très rarement réalisé.
1.7. Le but de cette étude :
Le but de cette étude est essentiellement de mesurer les rendements à vide
(mesurés) grâce à un protocole composé d’une épreuve en conditions sous
maximales constituée de 5 paliers successifs.
Mais aussi de déterminer graphiquement le travail à vide (théorique) par une
extrapolation linéaire de la droite de régression du rendement Delta. Afin de
comparer les rendements à vide et de déterminer les facteurs mécaniques
éventuellement reliés aux différences observées.
2. METHODE :
Grâce aux outils de laboratoire dont nous disposons à Besançon, sur
bicyclette ergométrique nous pouvons calculer avec une relative précision les
différents rendements en conditions sous-maximales.
2.1. Sujets :
Onze sujets mâles ont volontairement participer à cette étude. Tous les sujets
n’étaient pas spécialiste de cyclisme mais tous étaient étudiants à l’U.F.R. S.T.A.P.S.
Leurs caractéristiques anthropométriques et physiologiques apparaissent dans le
tableau 1.
Sujets
Moyenne
Max
Min
Ecart- type
% MG
(%)
10.9
13.5
9
1.95
Poids
(kg)
75.2
84
65
6.7
Taille
(cm)
179.6
185
170
4.21
Age
(années)
22.8
25
20
1.53
Tableau n° 1 : Tableau récapitulatif des caractéristiques anthropométriques et physiologiques
des 11 sujets.
3. PROTOCOLE EXPERIMENTAL:
3.1. Mesure anthropométriques.
Au préalable du test, des mesures anthropométriques ont été effectuées sur
chaque sujet (voir annexe n°3).
Les mesures ont été effectuées grâce à un mètre ruban traditionnel de
couturière.
Ø Pour les membres inférieurs :
−La longueur de cuisse, du bassin jusqu’au dessus de la rotule.
−La longueur du tibia, du creux du genou jusqu’à la malléole interne de
l’articulation de la cheville.
−Les circonférences de la cuisse à différents niveaux, proximal, midal et
distal
−Les circonférences du tibia à différent niveaux : du mollet, et de la cheville.
3.2. Détermination de la mesure de la matière grasse :
Pour déterminer le pourcentage de matière grasse de chaque sujets, j’ai utilisé
un instrument de mesure : la pince à plis cutanés appelée :
⇒ « pince à harpenden ».
Grâce à cet outil, j’ai mesuré l’épaisseur de graisse, à différents endroits
stratégiques sur le corps : omoplate, anche, triceps et biceps. Puis j’ai pu calculé le
pourcentage matière grasse des 11 sujets par l’addition de toutes les mesures et
grâce à la table de conversion. (voir annexe n°2).
3.3. Protocole :
Après un repos de 4 minutes sur la bicyclette ergométrique, la VO2 de repos
était mesurée.
l
Le sujet effectuait ensuite une épreuve de pédalage constitué de 5 paliers
successifs, réalisés à une fréquence de pédalage de 90 rpm et incrémenté toutes les
3 à4 minutes à des puissances de 0, 40, 80, 120, 160, 200 w. ce qui correspond à
des forces de frictions :
P (40 w)
= f × V × D ⇔ f = P / ( V × D) = (40 ×60 / (90 × 6)
P (80 w)
⇒ f = 8.88 Kgf
P (120 w) ⇒ f =13.32 Kgf
P (160 w) ⇒ f =17.76 Kgf
P (200 w) ⇒ f = 22.2 Kgf
Où
⇒ la force de friction (f) Kgf
= 4.44 Kgf
⇒ La puissance (P) Kgf.m.min-1
⇒ Le développement (D) mètres
⇒ La vitesse (V)
l Le palier de 200 w, à été choisi comme le dernier palier car sur un test de ce type,
les 200 w peuvent correspondre à la transition entre le système aérobie et
anaérobie. Ce palier pourrait être qualifié de seuil de transition.
La fréquence cardiaque (FC) moyenne, la consommation d’oxygène, la
consommation de dioxyde de carbone étaient mesurées entre la 3 ème et 4 ème minute
de chaque palier.
⇒ T1 : Le test à pour but de mesurer la consommation d’oxygène et de
dioxyde de carbone en conditions sous-maximales (< 60-80% VMA), et surtout de
quantifier précisément le travail à vide 0 w (donc sans aucune force de friction) afin
de déterminer la valeur réelle de sa consommation en oxygène (VO2).
Relation fréquence cardiaque / VO2
VO2
80
VO2
70
Fc
60
50
Temps
(s)
40
30
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Figure n°1 : Relation VO2 / puissance et la fréquence cardiaque (FC) en conditions sous
maximales
Plusieurs indicateurs doivent nous permettre de savoir si l’on travail bien en
conditions sous maximales.
• L’équivalence calorique du quotient respiratoire (QR) peut se justifier lors
d’exercices dans lesquels les protéines contribuent peu à la fourniture d’énergie
contrairement aux exercices de longue durée où les protéines peuvent fournir plus
de 10% de l’énergie totale dépensée. Par contre au repos l’organisme utilise une
combinaison de ces substrats et les valeurs du QR se situent ainsi entre 0.78 et 0.80.
De plus ont sait qu’à l’exercice les muscles font appel aux hydrates de carbone et le
QR augmente proportionnellement à l’intensité de l’exercice donc plus on utilise de
glucide plus le QR s’approche de 1.
• L’augmentation de la FC, les études de Rowell, (1986) ont monté que
l’augmentation de la FC pendant l’exercice jusqu’à environ 100 battements par
minute, pourrait être essentiellement due à la levée de l’inhibition du nerf
parasympathique. La FC devrait augmenter très nettement même en sous maximale,
ce si venant se rajouter à l’augmentation de la FC due à la conséquente fréquence
de pédalage du test (90 rpm).
• La FC en conditions sous maximales est proche 40 à 50% du maximal.
• Les changements de la ventilation pulmonaire sont observés et représentés
(figure 1). Lors de la transition du repos à l’exercice, d’intensité sous-maximale (en
dessous du seuil de début d’accumulation lactique) et réalisé à vitesse constante, il
faut remarquer qu’en début d’exercice la ventilation augmente rapidement. Cette
phase rapide est suivit d’un ajustement plus lent vers l’atteinte d’un plateau. Où l’on
obtient une valeur dite «d’état stable » (Dejours, 1964).(Graphique n°2).
Graphique n°2 : Graphique représentant le plateau « d’état stable »
⇒ La fréquence de pédalage imposée pendant le test était de 90 rpm. La
fréquence de pédalage a un rôle important dans la consommation d’oxygène. Les
études menées par Swain et Wilcox, (1992) ont montré que lors d’un exercice sur
bicyclette ergométrique, les fréquences de pédalage les mieux adaptées pour
minimiser la sollicitation du métabolisme aérobie étaient de 80−90 rpm.
Plus précisément, le laboratoire de Swain et Wilcox, (1992) spécialisé dans le.
cyclisme a démontré que la fréquence de pédalage de 90 rpm permettait d’obtenir la
consommation d’O2 (VO2) la plus basse.
• La hauteur de la selle était adaptée à la morphologie de chaque sujet
(Noordeen-Snyder 1977). Aucun lien n’existait entre les chaussures du sujet et les
pédales (ni pédales automatique, ni courroies).
Pour faciliter le respect de l’allure de pédalage, les sujets suivaient la
fréquence de pédalage grâce à un métronome, le rythme induit par des signaux
auditifs étant plus facile à suivre que lorsqu’il est induit que par des signaux visuels
(Astrand et Rodahl 1973).
3.4. Schéma du protocole :
Puissance (W)
200
4’
Figure n° B : Représentation schématisée du test
40
0
A
Temps (S)
•
VO2
(ml.min-1 kg-1 )
31.8
Figure n° C : Représentation schématisée de
l’évolution de la VO2 tout au long de
l’incrémentation
13.1
8
0
Temps
(s)
3.5. Le rôle des différents expérimentateurs du protocole:
Les rôles et les positions des différents expérimentateurs sont représentés
dans la figure n°3.
Œ
•
•
¿À
Ž
Figure n°3 : Représentation schématisée des rôles des différents expérimentateurs et de leurs
positions durant le protocole
Expérimentateur n°Œ
Œ:
Ø Son rôle est de changer les charges de friction sur le cycloergomètre selon
les paliers de puissance définit par le protocole. L’incrémentation des paliers de
puissance se réalise manuellement par une simple action qui consiste à tourner la
manivelle de réglage de friction sur laquelle sont disposés des repères d’étalonnage.
Expérimentateur n°•
•:
Ø Il a pour but de vérifier et d’indiquer précisément la puissance réelle
développée pendant chaque palier. Cette mesure est réalisée grâce à un système
d’acquisition placé sur le cycloergomètre. Schématisation du codeur sur la
photographie et du codeur incrémental.
Expérimentateur n°Ž
Ž:
Ø Le CPX mesure les échanges gazeux VO2 et VCO2 et contrôle la FC en
continu à travers chaque palier. Il enregistre toutes les données FC, VO2 ,VCO2 ,QR
etc, et les stocks en mémoire.
Expérimentateur n°•
•:
Ø Le chronomètre permet l’annonce des changements des différents paliers,
de mesurer le temps total de l’expérimentation et permet la coordination entre tous
les expérimentateurs.
4. MATERIEL:
4.1. La bicyclette ergométrique :
Une bicyclette ergométrique (Photographie n°1) non isocinétique de type
Monark 818 E (Stockholm, Suède) à courroie de friction et volant d’inertie à été
utilisée pour cette étude. Ses caractéristiques étaient les suivantes : la longueur des
manivelles et la largueur entre les pédales étaient respectivement de 17.5 cm et 17
cm. Le volant d’inertie pesait 22.5 kg. Le développement utilisé était de 52 × 14.
Donc un tour de pédale correspondait à 6 m de déplacement linéaire de volant
d’inertie. Le cycloergomètre à été modifié afin de mesurer avec précision la
fréquence de pédalage et la puissance imposée par l’ajout de deux systèmes de
mesure. Un codeur numérique à incrément (Hengstler RIS IP 150, Aldingen,
Allemagne) à été fixé sur une roulette en contact avec le volant d’inertie. Ce codeur
permettait de mesurer instantanément le déplacement du volant d’inertie, avec une
précision de 3300 points par tour de volant. Une jauge de contrainte (Interface MGF
type, Scottsdale AZ, USA) a été placée en série avec la courroie de friction de façon
à mesurer instantanément la force de friction qui s’applique. Une description détaillée
du cycloergomètre et des capteurs spécifiques a été donné par Arsac et coll (1996).
Photographie n°1 : photographie d’une bicyclette ergométrique de type Monark
Ø Les signaux de déplacement et de force ont été échantillonnés (100 HZ)
dans un ordinateur (PC type 386 SX) au moyen d’une carte d’acquisition d’une
précision de 12 bits.
Ø En effet cette bicyclette est calibrée pour permettre le calcul de la puissance
mécanique produite par le sportif. Or la puissance « P » est le produit de la force de
freinage « f » par la vitesse de pédalage « V » et par le développement de la
bicyclette par « D ».
P (kgf.m/min) = f (kgf) ×V (nombre de tours par minutes) × D (m)
• Le travail mécanique (en J) rapporté à une minute d’exercice à été obtenu
par le produit de la puissance mécanique mesurée sur 60 s. (exemple pour 40 W ⇔
40 × 60 = 2400 j ).
4.2. Le CPX :
Les échanges gazeux ont été déterminés en cycle à cycle au moyen d’un
système (photographie n°2) automatique d’analyse des gaz (Medical Graphics type
CPX/D MSE, Strasbourg, France) relié à un PC (Victor Technologies V436 M). Le
volume de gaz inspiré-expiré ainsi que les fractions d’oxygène et de gaz carbonique
ont été calibrés avant et après chaque test, au moyen d’une seringue de calibration
étalonnée à 3 litres et de mélange gazeux de composition connue (air ambiant et gaz
étalon FI 02 12 % et FI co2 5 %) respectivement.
Photographie n°2 : photographie d’un CPX
• La VO2 (ml.kg-1), la VCO2 rapportées par le CPX.
• La mesure du (QR) à été réalisée par une méthode appelée calorimétrie
indirecte parce que la chaleur produite n’est pas mesurée directement. Elle est en
effet calculée à partir des mesures de CO2 et O2 données à partir de la chaîne de
mesure des échanges gazeux en O2 et en CO2.
4.3. Un électrocardiogramme :
La FC à été mesurée en continu lors de l’épreuve en conditions sousmaximales au moyen d’un électrocardiogramme.
L’enregistrement E.C.G se fait grâce à deux électrodes : dont l’un est relié à la borne
positive et l’autre à la borne négative de l’électrocardiographe.
Pour obtenir un bon signal , la peau est dégraissée (Acétone) et on dispose un
gel de contact sur les électrodes. L’électrocardiogramme d’effort peut permettre
d’identifier des anomalies, pour le sujet considéré de présenter effectivement une
pathologie coronarienne.
4.4. Paramètres retenus :
Les paramètres retenus ont été les suivants :
1• D’après la mesures de la puissance :
Durant T1 : les puissances exactes imposées. Afin de calculer le travail
effectué par chaque sujet pendant toutes les incrémentations de puissance
pendant l’exercice en conditions sous-maximales.
2• D’après la mesures de la fréquence cardiaque :
Durant T1 : la FC (bat.min-1) moyenne en conditions sous-maximales.
3• D’après les mesures des échanges gazeux :
Durant T1 : la VO2,, la VCO2 et le QR.
4• D’après les mesures anthropométriques
Avant le test :
-
Les longueurs :de cuisse, de tibia de bras, av-bras, et
les tailles des sujets (cm).
-
Les circonférences des cuisses (proximale, distale,
maximale), des mollets, av-bras,et de bras (cm).
-
La mesure de matière grasse (%).
-
La mesure du poids du corps (kg).
4.5. Détermination des mesures de rendement mécanique
et des choix statistiques :
Œ Les rendements mécaniques :
Les rendements mécaniques ont été calculé grâce à un tableur
informatique (sous le logiciel EXCEL ).
Les formules utilisées pour calculer les η sont celles que Gaesser et Brooks
(1975).
J’ai calculer le η à vide de deux manières différentes :
Ÿ 1. la première méthode consistait à utiliser la consommation d’oxygène à
vide mesurée lors du protocole au premier palier (0 w).
Ÿ 2. la deuxième méthode consistait à utiliser la consommation d’oxygène
déterminée graphiquement par l’extrapolation de la droite de régression du
η delta
Par exemple pour un sujet X de 70 kg :
Ø le calcul du η brut, :
ηbrut
W
=
Où
VO2 brute × Eq O2
⇒ • W = 40 × 60 = 2400 j
• VO2 brute = la consommation d’O2 à 40 w × poids =15.1 × 70 = 1057 ml.min-1
• L’équivalent d’oxygène = 21 300 –1700 ((1-QR) / 0.3)) = 21300-1700 ((1-0.91) /
0.3)) = 20.8 KJ-1
• Energie métabolique = 20.8 × 1057 = 21985.6 J.min-1
⇒ ηbrut = 2400 / 21985.6 = 10,91 %
Ø Pour le calcul du η net :
W
ηnet
=
(VO2 brute - VO2 de repos ) × Eq O2
Où
⇒ • W = 40 × 60 = 2400 j
• VO2 = la consommation d’O2 à 40 w où l’on soustrait la VO2 de repos × poids =
(15.1 – 5.2 ) × 70 = 693 ml.min-1
• L’équivalent d’oxygène = 21 300 –1700 ((1-QR) / 0.3)) = 21300-1700 ((1-0.91) /
0.3)) = 20.8 KJ-1
• Energie métabolique = 20.8 × 693 = 14414.4 J.min-1
⇒ η net = 2400 / 14414.4 = 16,65 %
Ø Pour le calcul du η à vide d’après la première méthode :
ηà vide
W
=
(VO2 brute - VO2 à vide ) × Eq O2
Où
⇒ • W = 40 × 60 = 2400 j
• VO2 = la consommation d’O2 à 40 w où l’on soustrait la VO2 à vide × poids =
(15.1 – 12.6 ) × 70 = 175 ml.min-1
• L’équivalent d’oxygène = 21 300 –1700 ((1-QR) / 0.3)) = 21300-1700 ((1-0.91) /
0.3)) = 20.8 KJ-1
• Energie métabolique = 20.8 × 175 = 3640 J.min-1
⇒ η
à vide
= 2400 / 3640 = 65.93 %
Ø Pour le calcul du η à vide d’après la deuxième méthode :
W
ηà vide théorique
=
(VO2 brute - VO2 graphique à vide ) × Eq O2
Où
⇒ • W = 40 × 60 = 2400 j
• VO2 = la consommation d’O2 à 40 w où l’on soustrait la VO2 à vide théorique
déterminée graphiquement × poids = (15.1 – 10.45 ) × 70 = 325.5 ml.min-1
• L’équivalent d’oxygène = 21 300 –1700 ((1-QR) / 0.3)) = 21300-1700 ((1-0.91) /
0.3)) = 20.8 KJ-1
• Energie métabolique = 20.8 × 325.5 = 6770.4 J.min-1
⇒ η
à vide théorique =
2400 / 6770 = 35.44 %
Ø Pour le calcul du η delta :
( W 80 w – W 40 W )
ηdelta =
(VO2 80 w - VO2 40 w ) × Eq O2
Où
⇒ • W = 40 × 60 = 2400 j
• VO2 = la consommation d’O2 à 80 w où l’on soustrait la VO2 à 40 w × poids =
(19.70 – 15.10 ) × 70 = 322 ml.min-1
• L’équivalent d’oxygène = 21 300 –1700 ((1-QR) / 0.3)) = 21300-1700 ((1-0.91) /
0.3)) = 20.8 KJ-1
• Energie métabolique = 20.8 × 322 = 6697.6 J.min-1
⇒ η
à vide
= 2400 / 6697.6 = 35.83 %
• Les choix statistiques :
Ø J’ai utilisé un test de STUDENT pour déterminer mon choix entre les
régressions linéaires de 40 w 200 w et les relations linéaires de 40 w à 160 w
avec un seuil de significativité (ρ < 0.05).
Ø Le test de STUDENT est un test robuste, mais paramétrique donc utilisable
que si la distribution des valeurs correspond à une loi normale. Comme la
distribution des valeurs ne correspondait pas tout à fait à une la loi normale,
j’ai décidé de confirmer mes résultats avec un test non paramétrique le test
de WILCOXON.
Ø J’ai utilisé une analyse de la variance l’ ANOVA qui est test paramétrique .
Pour déterminer si il existait une différence significative entre les rendements.
Ø J’ai utilisé un test à postériori : le test PLSD de Fisher pour déterminer les
différences entre les rendements.
Ø j’ai utilisé le test de student pour déterminer si il existait une différence
significative (ρ < 0.05) entre le rendement à vide (mesuré) et le rendement à
vide (théorique) .
Ø Pour déterminer la différence entre le rendement à vide (théorique) et le
rendement à vide (mesuré), j’ai cherché les corrélations entre le rendement à
vide mesuré et respectivement la taille, le poids, l’âges, le diamètre des
membres inférieurs et supérieurs et les longueurs des membres inférieurs et
supérieurs.
RESULTATS
5. RESULTATS :
5.1. Résultats des mesures anthropométriques :
• Les résultats des mesures anthropométriques et physiologiques sont
rapportées dans le tableau n° 2.
Poids
Moyenne
Ecart- type
Mini
Max
Taille
Age
% MG
Lg av-bras Circ bras
Lg bras
(cm)
(cm)
(cm)
(%)
(cm)
(cm)
(cm)
75,3
6,7
65,0
84,0
179,6
4,2
170,0
185,0
22,8
1,5
20,0
25,0
10,9
2,0
9,0
13,5
29,3
1,5
27,0
31,0
29,7
2,3
26,0
32,5
38,8
1,7
36,0
42,0
Tableau n°2 : tableau récapitulatif des mesures anthropométriques et physiologiques
Moyenne
Ecart- type
Max
Mini
Lg cuisse
Circ cu P
Circ cu M
Circ cu D
Lg tibia
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
Circ mollet Circ av-bras
(cm)
(cm)
47,5
4,0
53,0
41,0
55,8
3,9
62,0
49,0
53,6
3,2
59,0
48,0
41,1
1,5
43,0
38,8
37,8
4,4
44,0
31,0
36,8
1,6
39,3
33,8
27,8
1,8
30,0
25,0
Tableau n°2. (suite): tableau récapitulatif des mesures anthropométriques et physiologiques
5.2. Les résultats des VO2 :
• Les résultats des échanges gazeux durant la phase de sous
maximale, sont rapportés dans le tableau n° 3.
VO2 / kg
0W
40 W
80 W
120 W
160 W
200 W
Moyenne
Mini
Maxi
Ecart-type
13,87
15,70
20,54
25,79
31,87
37,70
24,25
13,87
37,70
9,30
VO2 (ml / kg)
1
1
1
2
2
2
1
1
2
048
181
554
133
422
934
879
048
934
743
VCO2 (ml / kg)
1
1
1
1
2
2
1
1
2
011
070
248
766
328
901
721
011
901
764
QR
0,97
0,91
0,86
0,91
0,97
1,03
0,94
0,86
1,03
0,10
Tableau n°3 : tableau récapitulatif des résultats des mesures du CPX.
FC (bat/min)
101
104
118
131
145
161
127
101
161
24
5.3 Détermination de la relation linéaire de (40 à 160 w) où
de (40 à 200 w) :
Sujets
Sujet 1
Sujet 2
Sujet 3
Sujet 4
Sujet 5
Sujet 6
Sujet 7
Sujet 8
Sujet 9
Sujet 10
Sujet 11
Moyenne
Ecart-type
min
max
test -t
Régression linéaire
40 à 160 W 40 à 200 W
R2
R2
0,95
0,92
0,99
0,99
0,98
0,99
0,97
0,98
0,97
0,98
0,99
0,99
0,95
0,97
0,98
0,99
0,94
0,97
0,96
0,94
0,97
0,98
0,97
0,97
0,02
0,02
0,94
0,92
0,99
0,99
0,4
Tableau n°4 : tableau représentant les régressions linéaires
⇒ R2 40 à 160 w = R2 40 à 200 w
• Il n’y pas de différence significative entre les valeurs de travail à vide
théorique de 40 à 160 w et les valeurs de travail à vide théoriques de
40 à 200 w.(Tableau n°4)
• Je choisi les valeurs de travail à vide de 40 à 160 w .
5.4. Les résultats à vide des VO2 mesurées et théoriques :
VO2/K
Valeur à vide (mesurée)
Moyenne
13,87
Ecart type
1,99
Max
18,2
Min
10,9
Test -t
Régression linéaire 40 w-160 W
Valeur à vide (théorique)
10,1
2,59
15,25
6,25
0,01
Tableau n°5 : Tableau récapitulatif des VO2 mesurées et théoriques
⇒ Les résultats des VO2 de chaque sujets(Tableau n°5), m’ont permis
de réaliser deux graphiques :
• le premier graphique représentant les régressions linéaires moyenne
des valeurs mesurées avec les écart types (Graphique n°6).
• le deuxième graphique représentant les régressions linéaires
moyenne des valeurs théoriques de 40 à 160w avec les écart types
(Graphique n°7).
Régression linéaire moyenne (valeurs mesurées)
Régression linéaire moyenne de 40 à 160 w (valeurs théoriques)
l
l
VO2 (ml.min-1.kg-1)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
40
80
120 160 200
P (w)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
VO2 (ml.min-1.kg-1)
y = 5,376x + 10,035
R2 = 0,9973
P (w)
40
80
Graphique n° 6
120
160
Graphique n°7
5.4. Résultats des régressions linéaires :
⇒ Test de Student. entre les deux échantillons. ( ρ < 0.01).( Tableau
n°8).
-
Echantillon n°1 = les valeurs mesurées à vide.
-
Echantillon n°2 = les valeurs théoriques à vide.
Test-t
Echantillon 1;2
Ecart moyen
4
DDL
10
t
3,17
P
0,01
Tableau n°8 : :tableau descriptif du test Student
• Il existe une différence significative ( ρ < 0.01) entre l’échantillon n° 1
et l’échantillon n° 2 .
⇒ Test de Wilcoxon non paramétrique . (Tableau n°9 et n°10)
• Pour l’échantillon n° 1 et l’échantillon n° 2 :
Wilcoxon
0 Différences
Ex-aequo
Valeur de Z
Valeur de p
Z corrigé pour ex-aqueo
P corrigé pour ex-aqueo
0
0
-2,578
0,010
-2,578
0,0099
Tableau n°9
Col. 1 -2
Rangs < 0
Rangs > 0
Nombre
1
10
Somme des rangs
4
62
Moyenne des rangs
4
6,2
Tableau n°10
⇒ Il existe une différence significative ( ρ < 0.01) entre l’échantillon n° 1
et l’échantillon n° 2 .
5.5. Résultats des calculs des rendements :
• Le tableau n°11 représente les valeurs moyennes de chaque
rendement.
W
0
40
80
120
160
200
Moyenne
Ecart-type
Rendement brut Rendement net Rendement à vide Rendement delta
9,35
14,74
17,31
18,82
19,55
16,0
3,7
13,9
19,78
21,65
22,57
22,75
20,1
3,3
36,12
46,81
35,78
34,13
32,39
37,0
5,1
35,06
30,85
33,26
25,13
31,1
3,7
Tableau n°11: Tableau représentant les valeurs moyennes de chaque rendement.
• Le tableau n°12 représente les valeurs de rendement avec le travail à
vide déterminé théoriquement.
W
0
40
80
120
160
200
Moyenne
Ecart-type
Rendement brut
9,35
17,74
17,31
18,82
19,55
16,554
3,7
Rendement net
Rendement à vide
13,9
19,78
21,65
22,57
22,75
20,13
3,3
Rendement delta
23,01
25,59
26,61
27,08
26,46
25,75
1,5
35,06
30,85
33,26
25,13
31,075
3,7
Tableau n°12 : tableau représentant les valeurs moyennes de chaque rendement avec le travail à vide
théorique.
Ø Analyse de la variance l’ANOVA. entre les rendements.
• Tableau n°13 et n°14 d’ANOVA pour le rendement :
Catégorie pour rendement
Résidus
DDL Somme des carrés Carré moyen Valeur de F Valeur de p
4
1389,13
347,283
20,834
<,0001
19
316,706
16,669
Tableau n°13 : tableau descriptif
• Tableau des moyennes pour le rendement
Rendement brut
Rendement net
Rendement à vide mesuré
Rendement à vide théorique
Rendement delta
Nombre Moy.
5
15,954
5
20,13
5
37,046
5
25,75
4
31,075
Dév.Std Err. Std
4,125
1,845
3,676
1,644
5,656
2,53
1,624
0,726
4,322
2,161
Tableau n°14 : Tableau des moyennes des différents rendements
• Graphique n° 15 des interactions pour rendement. Ecart-types
Intervalle de confiance 95 %.
Graphique n°15 : graphique des interaction du rendement
Ø Test à posteriori de PLSD de Fisher (ρ < 0.05) pour déterminer les
différences entre les rendements.(Tableau n°16)
Rendement brut-rendement net
Rendement brut-rendement à vide mesuré
Rendement brut-rendementà vide théorique
Rendement brut-rendement delta
Rendement net-rendement à vide mesuré
Rendement net-rendement à vide théorique
Rendement net-rendement delta
Rendement à vide mesuré-rendement à vide théorique
Rendement à vide mesuré-rendement delta
Rendementà vide théorique-rendement delta
Ecart moyen Ecart critique Valeur de p
-4,176
5,404
0,1223
-21,092
5,404
<,0001
-9,796
5,404
0,0012
-15,121
5,732
<,0001
-16,916
5,404
<,0001
-5,62
5,404
0,0423
-10,945
5,732
0,0008
-11,296
5,404
0,0003
-5,325
5,732
0,0668
5,971
5,732
0,042
Tableau n°16 : tableau représentant les résultats des différences entre les rendements
Sign
Sign
Sign
Sign
Sign
Sign
Sign
Sign
Ø Détermination des coefficients de corrélations (Tableau n°17).
Sujets % ( réel-linéaire1)
Sujet 1
0,13568627
Sujet 2
0,55631399
Sujet 3
-0,00993377
Sujet 4
-0,09633028
Sujet 5
0,40344828
Sujet 6
0,23161765
Sujet 7
0,1630117
Sujet 8
0,12698413
Sujet 9
0,53935484
Sujet 10
0,65659341
Sujet 11
-0,02702703
Moyenne
0,243610835
Tableau n°17 : tableau récapitulatif des coefficients de corrélations
Ø Les différentes corrélations : (Tableau n°18)
Long. cuisse Long. tibia Long. av-bras Long. Bras % MG
2
r
p
0,591
0,05
0,594
0,05
0,033
0,05
-0,153
0,05
-0,042
0,05
Poids
Taille
-0,061
0,05
Long cuisse + tibia
0,071
0,05
0,658
0,05
Circ. Proxi Circ.cuisse MCirc. Cuisse D Circ. Mollet Circ. Av-bras Circ bras
2
r
p
-0,654
0,05
-0,169
0,05
0,107
0,05
-0,124
0,05
-0,402
0,05
-0,327
0,05
Tableau n°18 : tableau représentant les résultats des différentes corrélations.
• Il existe une corrélation significative (ρ < 0.05 ) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques, mesurées et la longueur de la cuisse.
• Il existe une corrélation significative (ρ < 0.05 ) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques, mesurées et la longueur du tibia.
• Il existe une corrélation significative (ρ < 0.05 ) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques, mesurées et la longueur de la cuisse + la
longueur du tibia.
DISCUSSION
6. DISCUSSION :
A travers la littérature (BILLAT et coll 1995), nous savons que comme
l’organisme au repos utilise une combinaison de ces substrats. Les valeurs du QR se
situent ainsi entre 0.78 et 0.80. A l’exercice, les muscles font appel aux hydrates de
carbone (glucide) et le QR augmente proportionnellement à l’intensité de l’exercice.
Plus on utilise de glucides plus le QR s’approche de 1.
Lors du test en conditions sous-maximales, les résultats de la chaîne des
échanges gazeux confirme le
bon déroulement du test en conditions sous-
maximales :
• Le QR moyen des onze sujets était de 0.94, avec un minimal à 0.86 et un
maximal à 1.03.
Le QR de 1.03 est apparu lors du dernier palier de puissance, se qui
correspond à 200 w. Cette augmentation du QR > 1 était prévisible et
attendue. Car lors d’un exercice de type triangulaire sur bicyclette, le 5 paliers
(200 w) peut s’assimiler à un palier de transition car à ce stade l’athlète subit
un changement dans l’organisme.
Il passe d’une consommation strictement aérobie à une consommation
anérobie (Billat V. et coll 1995)
• La FC à évoluée au prorata de l’incrémentation jusqu’à atteindre un
maximum 161 bat.min-1 au dernier palier.
La FC moyenne durant l’épreuve était de 127 ± 24 bat.min-1 ce qui correspond
aux données de la littérature qui définissent la FC en conditions sousmaximales à ≈ 70 % de 220- l’âge du sujet.
(exemple, pour un sujet X de 23 ans : 220 - 23 = 197 ⇒ (197×70)/ 100 = 137
bat.min-1).
• La FC minimale était de 101 bat.min-1. Là encore, nous sommes en accord
avec les données de la littérature qui spécifient que même à faible puissance,
l’augmentation de FC jusqu'à environ 100 bat.min-1 peut être essentiellement
due à la levée de l’inhibition du nerf parasympathique (Rawell 1986).
De plus cette importante FC à 0 w peut s’expliquer par la considérable
fréquence de pédalage (90 rpm) qu’il faut maintenir pendant toute l’incrémentation
(de 0 à 200 w).
• La FC et la VO2 évoluent bien ensemble et ce, durant toute l’épreuve. La
VO2 augmente de façon proportionnelle à la puissance de même qu’à la FC dont elle
dépend.
Comme les sujets se trouvaient durant tout le test en exercice aérobie strict,
nous avons pu calculer les valeurs de rendement sous-maximaux. Ces valeurs sont
comparables à celles que nous trouvons dans la littérature pour des sujets entraînés
(24 % lors d’un exercice sur cycloergomètre pour Gaesser et Brooks (1975).
• Le rendement Brut apparaît pour être la plus petite valeur déterminée par le
rendement musculaire.
⇒ Ma valeurs moyenne de rendement brut (η brut): 16 ± 3.7 %.
⇒ D’après Gaesser et Brooks, le (η brut): 18 à 20 %
• Le rendement Net est la plus fréquente méthode utilisée à l’issue de
protocole expérimental. Elle n’est pas satisfaisante, car elle ne tient compte
que de la consommation d’oxygène au repos mais elle omet la réelle perte
d’énergie consommée par le mouvement des membres inférieurs à vide (0 w).
⇒ Ma valeur moyenne de rendement Net (η net): 20 ± 3.5 %
⇒ D’après Gaesser et Brooks, le (η net): 22 à 24 %
• Le rendement à vide est considéré comme une difficile investigation. Car il
tient compte du travail interne (mouvement des jambes à vide).
Or la mesure de ce coût est difficilement quantifiable, car sa mesure doit se
réaliser à vide. C’est à dire qu’il ne faut plus qu’aucune force de friction ne soit
appliquée sur l’ergomètre. C’est une bonne théorie mais elle dépend
étroitement des modifications sur la bicyclette ergométrique et de sa fiabilité.
Ø D’après Gaesser et Brooks (1975), pour mesurer le η
à vide
deux méthodes
sont possibles :
• La méthode n°1 :
-
C’est la méthode classique, où le travail interne est déterminé par la
mesure réelle de la consommation d’oxygène à vide (0 W).
• La méthode n° 2 :
-
Cette une nouvelle méthode où le travail à vide serait déterminé
graphiquement.
L’objectif de mon étude consistait à déterminer le travail à vide, en utilisant les
deux techniques Puis dans un second temps, de les comparer entre eux. La
détermination graphique du travail interne s’obtient par l’extrapolation de la droite de
régression (cette méthode ne demande aucun aménagement sur la bicyclette
ergométrique et ne présente aucunes difficultés de réalisation).
⇒ Ma valeur moyenne de rendement à vide (η
à vide)
avec le travail interne
mesuré :
37 ± 5.1 %
⇒ D’après Gaesser et Brooks, le (η à vide) : 27 à 30 %
⇒ Ma valeur moyenne de rendement à vide (η
à vide)
avec le travail interne
déterminé graphiquement :
25.75 ± 1.5 %
• Avant le rendement delta n’apparaissait pas dans la littérature, mais c’est un
concept qui n’est pas nouveau. Benedict et Cathcart (1913) ont observé un
rendement delta de 28 % basé sur une fréquence de pédalage constante.
⇒ Ma valeur moyenne de rendement delta (η delta):
31.1 ± 3.7 %
⇒ D’après Gaesser et Brooks, le (η delta): 25 à 26 %
Mon étude démontre que les résultats de mes valeurs sont cohérentes avec la
littérature.
Après comparaison, le test d’analyse de la variance démontre une différence
très significative entre mes rendements.
Ø Le test à posteriori de
PLSD de Fisher m’a permis de déterminer les
différences entre les rendements sous maximaux.
• Il n’existe pas de différence significative entre le η
brut
et le η
net
(ρ <
0.1223).
• Il existe une différence très significative (ρ < 0.0001) entre le η
brut
et
brut
et
le η à vide mesuré
• Il existe une différence très significative (ρ < 0.0001) entre le η
le η à vide théorique
• Il existe une différence très significative (ρ < 0.0003) entre le η
théorique
et le η à vide mesuré
à vide
.
Les résultats statistiques sont cohérents et nous permettent d’en déduire
certaines tendances.
⇒ Comme le η
brut
et le η
(ρ < 0.12) ne présentent pas de différence
net.
significative entre eux , il met possible de me baser comme référence sur « le η
brut
»
et le η
à
pour l’ensemble de mon raisonnement.
Comme le rendement brut et le rendement à vide mesuré et le η
vide théorique
brut
présente un différence significative, le travail interne à bien été mesuré lors
du premier palier (0 w).
Mais comme le η
à vide théorique
et le η
à vide mesuré
présentent eux aussi une
différence très significative (ρ < 0.0003) , cela signifie que la détermination du travail
à vide est sensiblement différente. Pour confirmer mon hypothèse j’ai décidé d’utiliser
le test de Student afin de comparer les valeurs à vide mesurées et les valeurs à vide
théoriques.
• Il existe une différence significative (ρ < 0.01) entre les valeurs à vide
mesuré et les valeurs à vide théorique.
Après cette comparaison entre les η à vide certaines différences subsistent. Ces
variations peuvent s’expliquent par des différences intra-individuelles.
La seconde partie de mon raisonnement a consisté à essayer d’expliquer ces
différences.
Pour expliquer ces variations, j’ai déterminé avec quels paramètres pouvaient
elles être corrélées. Les paramètres que j’ai retenus étaient : la taille , le poids, le %
MG, la taille et les circonférences et longueurs des membres inférieurs et supérieurs.
• Il existe une corrélation significative (ρ < 0.05) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques et mesurées et la longueur de la cuisse.
• Il existe une différence significative (ρ < 0.05) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques et mesurées et la longueur du tibia.
• Il existe une différence significative (ρ < 0.05) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques et mesurées et la longueur de la cuisse + la longueur
du tibia.
• Il n’existe pas de différence significative (ρ < 0.05) entre le rapport des
valeurs à vide théoriques et mesurées et :
-
Les circonférences des membres inférieurs.
-
Les circonférences des membres supérieurs.
-
Le % MG.
-
La taille.
-
Le poids.
Les résultats obtenus grâce aux corrélations, ont tendance à faire immerger
une hypothèse. Les différences observée entre les η
à vide mesurés
et les η
à vide théoriques
pourraient avoir un lien direct avec la morphologie des sujets.
Ø Plus précisément l’énergie cinétique rotationnelle du sujet à 90 rpm.
• Energie cinétique rotationnelle =
•
I=m×r2
1
2
×I×ω2
Où
r : est le rayon de la trajectoire en mètre (m)
m :est la masse su sujet en kg (kg)
ω :est la vitesse angulaire (rad/s)
⇒ Comme le rayon est au carré, l’influence de la longueur des membres
inférieurs est beaucoup plus importante que la masse du sujet.
Ø Ce qui veut dire que les sujets qui ont une morphologie de type : « grand»
devront produire un effort plus conséquent pour atteindre une fréquence de rotation
de 90 rpm. Ce si expliquant la différence significative entre les valeurs mesurés à
vide et les valeurs théoriques à vide.
Par contre à partir du second palier (40 w) et durant tout le reste de l’épreuve,
ils bénéficient de leur énergie cinétique rotationnelle emmagasinée, ce qui explique
leurs coefficients de pente (r2) inférieurs à ceux des sujets d’une morphologie
sensiblement différente.
Exemple : un sujet « Grand » à un coefficient de pente r2 = 0.94 < sujet « petit » r2=
0.99
Ce raisonnement ma permis d’établir un classement entre deux types de
morphologies :
• Les « grands » ⇒ dimensions des membres inférieurs compris environ entre
95 et 84.5 cm.
• Les « petits » ⇒ dimensions des membres inférieurs compris environ entre
84 et 73 cm.
6.1. Conclusion :
Il semble donc que la méthode pour mesurer le rendement mécanique à vide
permette la mesure d’un rendement précis. Mais suite à notre expérience des
différences subsistent. Ces résultats ont tendance à faire immerger une hypothèse.
Cette variation entre les η
à vide
pourrait avoir un lien direct avec la morphologie des
sujets et plus précisément avec l’énergie cinétique rotationnelle des sujets.
Cependant, des mesures complémentaires pourraient nous aider à préciser
certains points de cette étude et à confirmer les résultats préliminaires obtenus.
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8. ANNEXES :