Effet de l`utilisation de p6dales automatiques sur les

Science & Sports 1999 ; 14 : 137-44
© Elsevier, Paris
Article original
Effet de l'utilisation de p6dales automatiques
sur les caract~ristiques m~caniques mesur~es
lors de sprints sur cycloergom~tre non isocin~tique
E Hintzy, A. Belli, E Grappe, J.D. Rouillon
Laboratoire des sciences du sport, UFR STAPS, place Saint-Jacques, 25000 Besangon, France
(Requ le 19 juin 1998; accept6 le 20 novembre 1998)
Resume
Objectifs.- Le but de cette etude etait de comparer les caracteristiques mecaniques d'un sprint
mesurees sur cycloergometre non isocinetique avec deux types de pedales (automatiques ou sans
maintien avec la chaussure).
Methodes.- Deux groupes de cyclistes (internationaux-nationaux et regionaux) ont realise quatre
sprints de 8 secondes contre deux charges de friction (0,5 et 1,1 N.kg-1). Une analyse de la
variance & deux facteurs (pedales et groupe) a ete realisee.
Resultats.- Les valeurs moyennes par coup de pedale de force, vitesse et puissance maximales
relevees avec les pedales automatiques etaient significativement superieures a celles sans pedales
non automatiques, quelle que soit la charge de friction.
Conclusions.-Cette amelioration de la puissance maximale a pu ~tre expliquee par une
augmentation des valeurs optimales de vitesse ou de force, Iorsque la charge de friction etait
elevee ou faible. II semblerait que I'amelioration de la performance Iors de I'utilisation de pedales
automatiques puisse ~tre expliquee par I'augmentation de i'activation musculaire et/ou par une
coordination intermusculaire amelioree. © 1999 Elsevier, Paris
cyclisme / force-vitesse / puissance maximale / entrainement / cycloergometre
S u m m a r y - The effect of clip-less pedals on mechanical characteristics
sprinting on a non-isokinetic cycle ergometer.
measured during
Purpose.- The purpose of this study was to compare the mechanical parameters measured on a
non-isokinetic cycle ergometer equiped with or without toe-clip pedals during sprinting.
Methods.- Two groups of subjects (international-national and regional cyclists) performed four
sprints of 8 seconds with two different friction forces appfied to the belt (0.5 or 1.1 N.kg-~). A
variance analysis with repeated measures (shoe-pedal linkages and groups) has been performed.
Results.- The results show a significant increase of the maximal values of force, velocity and
power output when clip-less pedals were used, whatever the friction force applied.
Conclusions.- This improvement of maximal power could be attributed to a significant increase in
optimal velocity, which was observed for both considerable and minimal friction force. In fact, clipless pedals allowed a greater muscular activity, a greater efficiency index, and better muscular
coordination. © 1999 Elsevier, Paris
cycling / clipless / force-velocity relationships / maximal power output/training level
138
F. Hintzy et al.
L'utilisation des pEdales automatiques darts le milieu du
cyclisme amateur ou professionnel date seulement d'une
quinzaine d'annEes. Cependant, la liaison entre la chaussure et la pedale a, depuis longtemps, ere l'objet de nombreuses etudes [6, 12]. Plusieurs types de pedales peuvent ainsi etre releves dans la litterature :
- des p e d a l e s dites standard sans aucun lien avec la
chaussure (PS);
- des pedales Equipees de cale-pied sans sangle laterale
(PC);
- des pddales 6quipees de cale-pied et de sangles laterales (PCL) ;
- des p d d a l e s a u t o m a t i q u e s (PA) fixant le p i e d h la
pddale tout en permettent de rEgler la duretd de la fixation [in 12], utilisees actuellement.
D ' u n point de vue thEorique, les PC, PCL ou PA permettraient d ' a u g m e n t e r la masse musculaire raise en jeu
lors du pddalage, les deux j a m b e s p o u v a n t t r a v a i l l e r
ensemble durant le cycle complet de pddalage [10, 30].
En effet, si le pied n'est pas fix6 5. la pddale (PS), seule
la j a m b e poussant sur la pedale lors de la phase descendante de la pedale (i.e., extension du membre infErieur)
est en mesure de developper une force motrice. L'autre
j a m b e qui repose p a s s i v e m e n t sur la pedale durant la
phase ascendante devient alors une masse supplementaire s'opposant au mouvement de rotation de la manivelle. En revanche, si la chaussure est fixee 5. la pedale
(PC, PCL, PA), la j a m b e montante peut devenir active
en tractant la pedale vers le haut durant la phase ascendante [18-10, 18, 20]. En consequence, utiliser des PA
permet une activation musculaire plus longue et plus
importante (en intensite) au cours du cycle complet de
p e d a l a g e [30]. Plusieurs Etudes ont tentE de v e r i f i e r
experimentalement l'effet de pddales equipEes de calep i e d et de s a n g l e s sur la c o n s o m m a t i o n d ' o x y g b n e
(VOw) et/ou le rendement lors d ' u n effort sous-maximal
[22, 33, 34], mais aucun consensus n ' a actuellement pu
6tre apport6. Darts certaines etudes, la VO 2 n'etait pas
influencee par l'utilisation de PC ou PCL versus PS [33,
34] mais, au contraire, dans d'autres etudes une amelioration significative de la VO 2 a ete raise ~ jour par l'utilisation de ces PC ou PCL [22]. A notre connaissance,
seuls Capmal et Vandewalle [3] se sont interesses 5. l'effet de la fixation de la chaussure sur la pedale lors de
tests c h a r g e / v i t e s s e sur c y c l o e r g o m ~ t r e isocinetique.
Leurs resultats montrarent une amelioration significative de la puissance m a x i m a l e lots de l ' u t i l i s a t i o n de
PCL versus PS. La puissance maximale dtait alors calculee 5. partir de la formule :
Pmax = 0,25.Fo.Vo
o?J Fo et Vo sont les valeurs maximales theoriques de
f o r c e et de v i t e s s e e x t r a p o l d e s de la r e l a t i o n
f o r c e - v i t e s s e et c o r r e s p o n d a n t r e s p e c t i v e m e n t h une
vitesse nulle et 5. une force nulle [25, 31, 32]. I1 faut tou-
tefois noter que Fo et Vo sont des valeurs theoriques qui
ne refletent pas la realite du terrain oia les valeurs maximales de vitesse et de force ne peuvent etre 5. des forces
nulles ou des vitesses nulles.
En utilisant une bicyclette ergomEtrique non isocinetique, dquipEe de c a p t e u r s specifiques p e r m e t t a n t de
mesurer instantanement les parambtres force, vitesse et
puissance au cours d'une seule acceleration, il a dtd possible de tester le type de liaison c h a u s s u r e / p e d a l e en
condition maximale. L ' o b j e c t i f de cette Etude Etait donc
de determiner et de comparer les parambtres mecaniques
caractErisant le sprint sur un cycloergometre 6quip6 de
pedales permettant ou non la fixation de la chaussure sur
la pEdale, r e s p e c t i v e m e n t p e d a l e s a u t o m a t i q u e s ou
pedales standard. De plus, afin de determiner d'Eventuels
effets du niveau d'expertise des cyclistes sur les bendrices apportEes par l'utilisation de PA, deux groupes de
cyclistes de niveaux diffErents ont ere testes.
MI~THODE
Sujets
Vingt cyclistes spEcialisEs en sprint, contre la montre ou longue
distance (vElo de route ou VTT) dont l"age, la taille et la masse
6taient respectivement de 24 _ 5 ans (moyenne _+ 6cart type),
178,3 _ 5,4 cm et 69 -+ 7 kg ont particip6 volontairement h cette
Etude. La population a EtE divisEe en deux groupes en fonction
de leur niveau: le groupe R de niveau regional entrai'n6 en
cyclisme depuis 2 ~ 5 arts et le groupe IN de niveau international-national entrain6 en cyclisme depuis au moins 6 arts. L'fige
et les caractdristiques morphologiques de ces deux groupes
sont prEsentEs dans ]e tableau I.
Protocole
exp6rimental
Au ddbut de la seance de tests, un 6chauffement standardis6 a
6t6 rdalis6 par chaque sujet sur une bicyclette ergomdtrique
6quipEe successivement de PS puis de PA: pEdalage pendant
3 minutes fi une vitesse constante de 100 rpm contre une charge
de friction n'excEdant pas 20 N, puis un sprint de 6 secondes
contre une charge de friction de 0,7 N.kg t masse corporelle.
L'exercice consistait ensuite en quatre sprints sur bicyclette
ergomdtrique rEalisds chacun dans une condition expErimentale
Choix de pddales dans le cyclisme
spdcifique apr6s avoir respect6 une phase de rdcupdration passive de 5 minutes entre l'6chauffement et le premier sprint. Au
ddpart du sprint, le sujet 6tait assis immobile sur la selle avec la
manivelle du pied de d6part placee vers l'avant ~ 45 ° (entre la
verticale haute et I'horizontal avant). Le pied de ddpart 6tait
librement choisi par le sujet comme 6tant sa jambe la plus
forte. II devait rester le m~me pour les quatre conditions de
sprint. D6s que l'expdrimentateur donnait le signal de d6part, le
sujet devait pddaler le plus rapidement possible pendant
8 secondes tout en maintenant ses fesses plaqudes sur la selle.
Durant tout le sprint, le sujet 6tait vigoureusement encourag6
par les expdrimentateurs. Entre chaque sprint, une p6riode de
rdcupdration passive de 5 minutes 6tait impos6e. Chaque sprint
6tait caract6ris6 par:
- la variable pddale: deux sprints avec des chaussures de sport
sans lien avec la pddale (PS) et deux sprints avec des chaussures de cyclisme fixdes aux pddales automatiques (PA) ;
- la variable charge de friction: deux sprints contre une charge
ldg~re de 0,5 N.kg -t de masse corporelle (/),5) et deux sprints
contre une charge lourde de 1,1 N.kg -~ (1,1).
Quatre conditions expdrimentales (PA-0,5 ; PA- 1, l ; PS-0,5 ;
PS-I,I) ont donc 6t6 proposdes 'a chaque sujet clans un ordre
al6atoire de fagon 5. minimiser d'dventuels effets de fatigue,
d'dchauffement ou d'apprentissage.
Mat6riel
La bicyclette ergomdtrique non isocindtique utilisde 6tait une
Monark 818E (Stockholm, Su6de) ~ courroie de friction et
volant d'inertie (masse de 22,5 kg). Le plateau (circulaire, Shimano XTR, France) et la roue libre comprenaient respectivement 44 et 14 dents. La longueur des manivelles et leur largeur d'entre axe dtaient respectivement de 17,5 c m e t 17 cm.
La hauteur de selle et la position du guidon 6taient prdalablement rdgldes en fonction de la morphologie de chaque sujet,
selon la mdthode proposde par Nordeen-Snyder [24]. Des
pddales automatiques (Look ou Times selon les chaussures
utilisdes par les cyclistes) dtaient montdes sur les manivelles
pour les quatre conditions de sprint. Les deux sprints de la
condition PA 6taienl rdalisds avec des chaussures adaptables
aux pddales automatiques de fagon fixer le pied sur les pddales
et, lors des deux autres sprints de la condition PS, des chaussures a semelle plate ne permettant pas la fixation de la cbaussure sur les pddales ont 6t6 utilisdes en les posant simplement
sur les pddales automatiques. Sur l'ergombtre ont 6t6 rajout6
une jauge de contrainte plac6e en sdrie avec la courroie de
friction el un codeur optique incrdmental reli6 au volant
d'inertie [1]. La jauge de contrainte (interface MFG type,
Scottsdale, AZ. t~tats-Unis) permettait de mesurer instantan6ment la force de friction imposde '~ la courroie. Cette jauge a
dt6 rdgulibrement 6talonnde au moyen d'une charge nulle et
d'une charge connue (18,66 N). Le codeur incrdmental (Hengstler type RIS IP50. Aldingen, Allemagne), mont6 sur une roulette en contact avec le w)lant d'inertie, permettait de ddterminet le ddplacement instanland d'un point en pdriph6rie du
139
volant [1]. La prdcision de ce codeur 6tait de 3 300 points par
tour de p6dale ou de 1 980 points par m~tre de d6placement
lin6aire.
Mesures
Les signaux de force et de ddplacement ont ~t6 recueillis ~ une
frdquence d'dchantillonnage de 100 Hz sur une p6riode de
8 secondes. La force totale (N) a 6t6 ddtermin6e par la somme
de la force d'inertie du volant et de la force de friction mesur6e
par la jauge de contrainte selon la mdthode proposde par
Lakomy [2l]. Par ailleurs, La vitesse instantande de d6placemerit (rpm) a 6t6 obtenue par ddrivation digitale du signal de
d6placement et la puissance (W) a 6td calcul6e comme le produit de la force totale par la vitesse de d6placement du volant
d'inertie. La force totale, la vitesse et la puissance ont ensuite
6t6 moyenndes sur cbaque coup de pddale de fa~on 5. respecter
un cycle complet de contraction des membres infdrieurs [35].
Le premier coup de pddale de chaque sprint n'dtant pas complet (la position du pied au ddpart 6tant situ6 ~ 45 ° et non "a 0°),
les valeurs de force, vitesse et puissance mesur6es sur ce premier coup de p6dale n'ont pas 6t6 retenues [2, 14, 15]. Les
valeurs individuelles moyennes par coups de pddale de force
maximale (Fmax en N) et vitesse maximale (Vmax en rpm)
mesur6es rdellement au cours du sprint ont 6t6 d6termin6es
pour chaque condition de sprint (PA-0,5; PA-I,I ; PS-0,5; PS1,1). Les relations entre la force et la vitesse et entre la puissance et la vitesse ont 6td d6crites par une rdgression lin6aire et
une rdgression polynomiale du 2 ~ degr6, respectivement, dans
chaque condition (figure 1). La puissance maximale (Pmax en
W) a ensuite 6t6 obtenue par ddrivation math6matique de la
r6gression puissance/vitesse (figure 2). Les valeurs optimales
de tbrce et de vitesse correspondantes 5. la puissance maximale
(Fopt en N e t Vopt en rpm) ont enfin 6t6 determin6es 5. partir
des relations lin6aires force-puissance et vitesse-puissance,
respectivement.
Analyses statistiques
Une Anova '5. mesures r6p6tdes avec un facteur p6dales (automatiques versus standard) et un facteur groupe (IN versus R) a
dt6 r6alisde de fa~;on /~ comparer les param6tres m6caniques
mesur6s avec les deux charges de friction de 0,5 et 1,1 N.kg i
(Fmax, Vmax, Pmax, Fopt, Vopt) entre d'une part les conditions PA et PS et, d'autre part, entre les deux groupes de
cyclistes. Le seuil de significativit6 a 6t6 fix6 ~ 0,05.
Rl~SULTATS
Les relations lin6aires f o r c e - v i t e s s e avaient un c o e f f i c i e n t de r d g r e s s i o n (r 2) c o m p r i s e n t r e 0 , 7 2 et 0 , 9 8
(p < 0 , 0 0 1 ) p o u r la c h a r g e 0,5 et e n t r e 0 , 3 7 et 0 , 9 7
(p < 05-0,001) pour la charge 1,1, quel que soit le type
de p6dales utilis6 et le groupe d ' a p p a r t e n a n c e du sujet.
Les relations p o l y n o m i a l e s du 2 ~ degr6 entre la puissance
140
F. Hintzy et al.
FORCE (N)
90
I
r2=0,96
I
60
30
/
Vmax
0
I
I
0
I
I
40
I
I
80
I
120
I
160
VITESSE (rpm)
Figure 1. Relations typiques entre la force (N) et la vitesse (rpm) onenues sur un sprint de 8 secondes con[re une charge de friction de
0,5 N.kg ~. Fmax et Vmax reprdsentent respectivement les valeurs de
fl)rce maximale et vi~esse maximale mesurdes.
PUISSANCE (W)
800
Pmax
o
j
-.
600
o
de sujets et les deux conditions p6dales. Les valeurs
moyennes et les 6cart types de Fmax, Vmax, Pmax, Vopt
et Fopt mesurdes, dans les deux groupes de cyclistes
mdlangds, dans les deux conditions de pddales et aux
charges de friction de 0,5 et 1,1 N.kg -I sont pr6sentds
dans le tableau II ainsi que les seuils de signification
trouvds lors de l'analyse de variance.
Effet groupes
400
Aucune diff6rence significative a 6t6 obtenue entre les
groupes IN et R sur les paramNres Fmax, Vmax, Pmax,
Vopt et Fopt, pour les deux charges de friction.
200
r2=0,91
P<O,O01
I
I
40
l
Effet p6dales
Vopt
I
80
I
I
120
I
I
160
VITESSE (rpm)
Figure 2.
Relations typiques entre la puissance (W) et la vitesse (rpm)
obtenues sur un sprint de 8 secondes contre une charge de friction de
0.5 N.kg ~. Pmax et Vopt repr6sentent respectivement les valeurs de
puissance maximale et de vitesse optimale correspondante/~ Pmax.
et la vitesse avaient un r 2 compris entre 0,38 et 0,98
(p < 0,5-0,001) et entre 0,92 et 0,99 (p < 0,001) pour les
charges 0,5 et 1,1, respectivement, pour les deux groupes
Quelle que soit la charge de friction, une diff6rence
significative (p < 0,001) existait entre les conditions PA
et PS, pour les valeurs de Fmax et de Vmax: le gain en
Fmax et en Vmax, pour la condition PA versus PS, 6tait
respectivement de 16,5 et 15,5 % et de 6,5 et 17,4 %
pour les conditions 0,5 et 1,1. L'utilisation de PA versus
PS entrainait une amdlioration significative (p < 0,001)
de la Pmax, respectivement de 8 et 18 % pour les
charges 0,5 et 1,1. Pour la condition PA versus PS, Vopt
6tait significativement sup6rieure (17,7 %, p < 0,001)
la charge 1,1 et Fopt 6tait significativemen[ sup6rieure
(6,7 % et 1,4 %,p < 0,01 e t p < 0,05) aux charges 0,5 et
1,1, respectivement.
Choix de pedales dans le cyclisme
Effet crois~ pedales-groupes
Aucun effet croisE entre les facteurs pedales et groupes
n'a Ere mis en evidence par l'analyse de variance.
DISCUSSION
Dans cette Etude, les relations entre la force totale et la
vitesse sent de type linEaires (i.e., une augmentation de
la vitesse entrainant une diminution simultanEe de la
fi~rce), quels que soient la condition pedale, la charge ou
le groupe de cyclistes. Ce rEsultat est en accord avec
ceux d'autres etudes rEalisEes sur cycloergombtres EquipEs de PC, de PCL [2, 3, 7, 23, 25, 27, 28] ou de PS [3,
7, 26]. Par consequent, une relation polynomiale du
2 ~' degrE relie la puissance et la vitesse pour les quatre
conditions de sprint de cette etude. Ce type de relation
polynomiale d'ordre 2 a dEj~ Ere mis en evidence lors de
l'utilisation de PC, de PCL [2, 3, 7, 23, 25, 27-28] et de
PS 13, 7, 26]. II est toutefois interessant de rioter que plusieurs auteurs ont dEcrit des relations force-vitesse par
des polyn6mes d'ordre 2 et correlativement, des relations
puissance-vitesse par des polyn6mes d'ordre 3 lors de
sprints sur cycloergomOtre 11, 5, 15, 29, 32]. Une relation force-vitesse de type polynomiale Etait alors justifide par une moindre force produite aux vitesses de peda[age trbs faibles compte tenu de l'utilisation de PS
[I, 15,321.
Les parambtres determines lots de sprints en condition PS peuvent ~tre compares ~ ceux d'autres Etudes
rdalisees darts des conditions similaires (m~me appareillage, m~me protocole et moyennage des parambtres
par tour de pEdale) (Pmax = 868 W ~ Vopt = 125 rpm
I I ] : P m a x = 6 6 8 W [ 3 ] ; P m a x = 9 4 0 W ' ~ V o p t = 120
rpm [151). En revanche, '~ notre connaissance, ces prEcddentes 6tudes n'ont pas Evoque de mesure de Fmax,
Vmax et Fopt. Les valeurs relevEes durant les tests en
condition PA ne peuvent Otre comparees qu'~ des
Etudes utilisant des PC et/ou des PCL, faute d'expEriences rdalisEes avec des PA. Les parametres Vmax,
Fmax, Pmax et Vopt mesurds dans la condition PA sent
en accord avec ceux relevEs dans de precEdentes Etudes
utilisant des PCL et procedant "~ la mEme mEthode de
moyennage par tour de pEdale (Pmax = 923 W 12]"
Pmax = 782 W 13]; Vmax = 145 rpm, Pmax = 979 Wit
Vopt = [40 rpm 123]; Pmax = 840 W '~ Vopt = 110 rpm
[271). Deux mEthodes diffErenles de calcul determinant
les valeurs maximales de force, vitesse et puissance
ainsi que [es valeurs optimales de force et vitesse peuvent etre relevdes dans ces prEcEdentes etudes. En effet,
certaines Etudes [1, 15, 2711 prennent en c o m p t e
les valeurs rEelles de Fmax et Vmax mesurEes sin"
chaque coup de pEdale (la force et la vitesse etant maximales quand la vitesse et la force sent minimales, respectivement). Pmax est alors calculee comme la deriva-
141
tion mathEmatique de la relation polynomiale puissance-vitesse et les valeurs reelles de force et vitesse
c o r r e s p o n d a n t e s ~ Pmax sent tirees des relations
force-puissance (Fopt) et des relations vitesse-puissance (Vopt), respectivement. Cette methode de calcul
est identique ~ celle utilisee darts cette Etude. En
revanche, d'autres etudes [2, 3, 23, 25, 28, 31-32] tirent
leurs valeurs maximales de force (Fo) et de vitesse (Vo)
d'extrapolations de la relation lineaire force-vitesse (Fo
et Vo sent determinEes quand la vitesse et la force sent
nulles) d'o~ des valeurs maximales thEoriques de force
et de vitesse. De plus, Pmax est calcule selon la formule
0,25.Fo.Vo. II n'est donc pas surprenant de trouver des
valeurs maximales de force et vitesse ldg~rement supErieures dans ces dernibres etudes [2, 3, 23, 25, 28, 3132] en comparaison & nos rEsultats puisque Fmax et
Vmax sent relevEes ~ des valeurs nulles de vitesse et de
force. De plus, la difference entre les populations testees peut expliquer en partieles variations entre les
param~tres mEcaniques mesures darts la prEsente Etude
et dans la littErature. En effet, les sujets ayant participes
aux diffErentes Etudes Etaient soit sEdentaires [5, 23, 27]
soft endurants [1-2] soit explosifs [1, 15]. Or, plusieurs
etudes ont prEcEdemment montre que la Pmax et la
Vopt etaient corrE1Ees avec le type d'activite sportive
pratiquEe par le sujet [16, 26].
Effet du niveau d'expertise sur la performance
Iors de sprints
Le niveau d'expertise des cyclistes a Ete determine,
darts cette etude, en fonction de leur anciennete dans la
pratique du cyclisme en competition et donc de l'utilisation des PA. Aucune difference a pu Otre raise h jour
entre les deux groupes de sujets sur les parametres
maximaux de force, vitesse et puissance ainsi que sur
les vitesse et force optimales. De plus, le gain obtenu
darts la condition PA par rapport "~ la condition PS sur
les parametres Fmax (+ 16,5 et 15,5 %), Vmax (+ 6,5
et 17,4 %), Pmax (+ 8,2 et 19,1%), Vopt (+ 1,5 et
17,7 %) et Fopt (+ 6,7 et 1,4 %) aux charges de friction de 0,5-1,1 N.kg -I sent comparables dans les deux
groupes IN et R. II semblerait donc que, dans cette
Etude, le niveau d'expertise n'apparaisse pas comme
un facteur determinant pour une utilisation optimale
des pedales automatiques. II est important toutefois de
souligner que m~me les cyclistes du groupe R Etaient
dejh habitues "~ pedaler avec des PA puisqu'ils pratiquaient le cyclisme depuis 2 ~ 5 ans. Ils ne pouvaient
doric pas 6tre apparentEs ~ une population de novices.
L'absence d'effet croisE entre les facteurs niveau d'expertise et pedales confirme que, dans la prEsente Etude,
les variations de niveau d'expertise n'Etaient pas suffisantes pour entra~ner des performances mEcaniques
differentes.
142
F. Hintzy et al.
Effet des p~dales automatiques versus standard sur la
performance iors de sprints
Amelioration de la force maximale
Les valeurs de Fmax sont significativement sup6rieures
(de 16,5 % et 15,5 % pour les charges 0,5 et 1,1) darts la
condition PA versus PS, h p > 0,001. Pour comprendre
l'amElioration de la force d6s que les pieds sont fixes a la
p6dale, il est n6cessaire de revenir sur la description de
l'activit6 de p6dalage. A chaque r6volution, les forces
exerc6es sur les PS varient p6riodiquement en grandeur
et en orientation 114, 6, 8, 27]. Les forces motrices (i.e.,
s'exerqant perpendiculairement ~ la manivelle) appliqu6es sur la p6dale sont d'une part maximales quand la
manivelle est horizontale avec la p6dale en position
avant (90 °) et, d'autre part, minimales quand la manivelle est verticale avec la p6dale situ6e en baut (0 °) et en
bas (180°), respectivement d6sign6s par points morts
haut et bas [9, 17]. Quant ~t la phase ascendante de la
manivelle (de 180 ° ~ 360°), elle peut 6tre caract6ris6e par
des forces n6gatives s'exerqant sur la p6dale pouvant
s'opposer ~ la mont6e de la manivelle [13]. Ces forces
n6gatives sont dues ~ la masse de la jambe reposant passivement sur la p6dale.
Le fait que la force motrice soit maximale quand la
pEdale est horizontale a 6tE analyse par de pr6c6dentes
Etudes. Ericson et al. [10] ont montr6 une activation optimales des principaux muscles extenseurs de la hanche et
du genou (gluteus maximus, rectus femoris et vastus
lateralis) vers 90 °. De plus, l'index d'efficacit6* de la
force produite au niveau des p6dales est lui aussi maximal vers 90 ° [9, 18]. De nombreuses 6tudes ont montr6
une modification de l'activit6 de p6dalage pr6c6demment
d6crite lorsque les pieds sont fix6s aux p6dales par des
Etriers, des sangles ou des systbmes de p6dales automatiques. Tout d'abord, ces diffErentes p6dales entraine une
m o d i f i c a t i o n de l'activitE 6 l e c t r o m y o g r a p h i q u e des
muscles actifs [10, 30] Les muscles tibialis anterior
(flexion de la cheville) et biceps femoris (flexion du
genou et extension de la hanche) ont une activit6 61ectromyographique bien supErieure, en intensit6 et en dur6e.
L'activation de ces muscles permet ~ la jambe de tracter
la p6dale lors de sa phase ascendante au lieu de reposer
simplement sur la p6dale (d'oO une force restant positive
durant la totalitE de la r6volution). De plus, les muscles
rectus femoris (flexion de la hanche et extension du
genou) et gastrocnemius (flexion du genou et extension
de la cheville) travaillent sur une plus grande proportion
* Deux types de force s'exercent sirnultan6mem sur la p6dale durant
chaque r6volution : une composanteeffective motrice perpendiculaire
la p6dale (force tangentielle) et une composante non effective perdue
[8, 9, 19]. Un index d'efficacit6, d6crit comme le rapport force effective sur forces non effectives, permet de mieux apprdhender la cindmatique de Kactivit~de pddalage [8, 9, 19].
de chaque r6volution en d6veloppant un niveau de force
plus 61ev6. Ainsi, le fait qu'une jambe tracte la pddale
pendant sa montde alors que l'autre jambe pousse simultandment sur l'autre p6dale pendant sa descente, va doric
entra~ner une augmentation de la masse musculaire mise
en jeu [9] et de la dur6e d'activation des muscles [30].
S'en suivrait donc une amdlioration de l'index d'efficacit6, phdnom6ne mis h jour par de pr6c6dentes 6tudes [8,
9]. Ericson et Nisell [9] trouv6rent un index de l'ordre de
0,044 lots de l'utilisation de PS contre 0,266 darts une
6tude comparable de Davis et Hull [8] utilisant des PC et
des PCL. De plus, l'augmentation de la Fmax mesur6e
dans cette expdrience avec l'utilisation de PA versus PS
est aussi en accord avec les rdsultats d'autres 6tudes rdalisEes darts les m~mes conditions [1, 3]. En revanche, les
conclusions de cette 6tude ne peuvent porter que sur la
force motrice totale imposde "~la courroie de friction, les
forces non effectives ne pouvant pas ~tre mesur6es par
l'appareillage utilis6 dans cette 6tude. La notion d'index
d ' e f f i c a c i t 6 ne peut donc pas Otre discut6e dans cet
article.
Amelioration de la vitesse maximale
Vmax dtait significativement plus dlev6e dans la condition PA versus PS pour les deux charges de friction, une
explication semble plausible. L'utilisation de PA permettrait d'augmenter le contr61e moteur de l'activation musculaire, d'oO une meilleure coordination des muscles
actifs [10]. Les pieds du sujet ne risquant alors plus de
glisser des p6dales, il serait donc possible de pddaler
des vitesses plus Elev6es pour un m~me niveau de force
fourni. Cette amdlioration de la Vmax dans la condition
PA est pour la premi6re fois mise ~ jour par cette Etude.
Le fait que l'6tude de Capmal et Vandewalle [3] ne
rel6ve pas d'amdlioration sur Vo pourrait s'expliquer par
le choix de leur m6thode de calcul pour ddterminer cette
vitesse maximale thdorique, i.e., une extrapolation de la
relation force-vitesse pour calculer la vitesse maximale
thdorique correspondante ~ une force nulle. En fair, cette
mdthode de calcul ne reflbte pas les conditions r6elles de
pddalage en sprint, d'ofa son impossibilit6 de relever un
quelconque effet des PCL lors d'un exercice de pddalage
~t vitesse maximale.
Amelioration de la puissance maximale
Pmax est significativement am61ior6e lorsque la chaussure est fix6e sur la p6dale, quelle que soit la charge de
friction impos6e. Cette am61ioration de Pmax a d~j~t 6t6
montrde lors de sprints sur cycloergombtre par Capmal et
Vandewalle [3]. La puissance dtant le produit de la force
totale par la vitesse de ddplacement, il est n6cessaire de
s'int6resser aux deux param~tres sous-jacents qui sont,
dans le cas de Pmax, les valeurs Fopt et Vopt. La Pmax
143
Choix de pddales dans le cyclisme
6tant significativement plus ElevEe (p < O,OO1) dans la
condition PA versus PS, il n'est pas surprenant de trouver des valeurs de Fopt et/ou Vopt plus Elevees darts la
condition PA versus PS. En revanche, cette amelioration
de Fopt et de Vopt est fonction de la charge de friction
imposEe. A_ 0,5 N.kg -I (i.e., charge Idgbre ~_laquelle les
vitesses atteintes sont Elevees et les forces faibles versus
charge plus lourde), seul la Fopt est significativement
augmentEe (p < 0,01) lorsque des PA sont utilisEes. II
semblerait doric que cette amelioration de Pmax lors
d'un sprint contre une charge legbre soit principalement
due ~ une amelioration de la force optimale fournie par
le sujet. La vitesse optimale de pEdalage dtant dEj~ particulibrement dlevee lors d'un sprint contre une charge
faible, la force produite reste donc le parambtre le plus
facilement ameliorable. En revanche, ~ la charge 1,1
(i.e., charge lourde pour laquelle la force reste ElevEe et
la vitesse moindre versus charge legere), la Vopt augmente significativement de 17 % (/2 < 0,001), alors que
la Fopt n ' a u g m e n t e s i g n i f i c a t i v e m e n t que de 2 %
(p < 0,05). Marne si une 1Egere augmentation de la Fopt
se produit tout de m~me, il est toutelbis permis de penser
que l'amElioration de la Pmax ~ la charge 1,1 est principalement due ~ une amelioration de Vopt. La vitesse
reste alors un param6tre facilement modifiable puisqu'elle est relativement basse lorsque la charge est dlevde. Le fait d'utiliser des PA permettrait donc d'amdliorer la vitesse optimale de pddalage et donc la puissance
maximale.
La vitesse de pddalage et la charge opposde au mouvement des pEdales sont donc deux parambtres essentiels
pour caractEriser une action de pddalage en condition
maximale. Lors de sprints, que la charge soit relativement faible ou dlevde, l'utilisation de PA permet d'amEliorer l'efficacitE du pEdalage en termes de puissance
maximale. En revanche, ce benefice n'a pu etre demontrE lors d'exercices "a faible intensitE. En effet, ni Visich
[33] et ni Wilde !34] n'ont pu trouver une difference
significative de VO 2 et/ou de rendement mEcanique entre
des PEL et des PS, lors d'une dpreuve triangulaire (frEquence de pEdalage fixEe ~ 80 rpm) ou lors d'un test
sous-maximal rdalisE ~ une intensitE de 70 % de la frdquence cardiaque maximale. Mais un dclaircissement
semble pouvoir etre apport6 par de prEcEdentes Etudes
sur l'efficacit6 du pddalage lors d'un effort en condition
sous-maximale [6, 11, 17, 20]. Ces auteurs ont montrd
qu'avec des PEL, la force mesurEe sur la pddale restait
positive tout au long de la revolution de la pddale (la
jambe ne reprdsentant plus une charge supplEmentaire "a
soulever par l'autre jambe) sans qu'il y ait pour autant
une action de traction de la pEdale lots de sa phase
ascendante. En fait, tracter la pEdale entraine une augmentation de la masse musculaire raise en jeu d'oh une
dEpense energdtique plus importante. Dans un soucis
purement d'dconomie musculaire, il semble donc pref6-
rable de ne pas tracter la pedale lors de sa phase ascendante pour Eviter une fatigue supplEmentaire lors d'exercices rdalisEs en condition sous-maximale [6, 11, 17, 20].
En revanche, le fait d'utiliser des PA permettrait au
moins de ne pas laisser la jambe reposer passivement sur
la pEdale, ce qui pourrait entrainer un retard quant
l'installation de la fatigue.
Aucun effet croisE n'a et6 relev6 lors de l'analyse de
variance entre les facteurs groupes et pEdales.
CONCLUSION
Les valeurs maximales de force, de vitesse et de puissance mesurees durant un sprint sur cycloergom~tre ont
6tE significativement amEliorEes lors de l'utilisation de
PA en comparaison ~ des PS. L'augmentation de Pmax
est due ~ une amelioration de Fopt ou de Vopt lorsque
les charges de friction imposdes sont 1EgEres ou lourdes,
respectivement. Cette amelioration de la force et de la
vitesse lors d'un sprint sur cycloergom~tre equipE de
pddales automatiques versus pEdales standard peut ~tre
expliqude par l'augmentation de l'activation musculaire
(en intensitE et/ou en durde) provoqude par la traction
de la pEdale et par une meilleure coordination neuromusculaire.
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