Où ? Quoi? Comment ? Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour Gipsa-Lab, Département Dauto, Equipe Saiga Encadré par Olivier Martin Au.

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1 Où ? Quoi? Comment ? Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour Gipsa-Lab, Département Dauto, Equipe Saiga Encadré par Olivier Martin Au niveau de la plateforme MOCA Effets des contraintes de distance et de précision sur les stratégies motrices mises en œuvre Capture des données fournies par: -2 plateformes de force (dont une conçue lors du stage) - Un système EMG (conçu lors du stage) - Un système Vicon de capture de mouvement - 3 caméras vidéo 1

2 Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour I Introduction Tâches motrices Le saut « naturel » Le saut de précision de parkour Problématiques II Méthodes Sujets et tâche motrice Matériel Traitement des données Analyses statistiques. IIIRésultats et interprétation Taux de réussite Analyse phase par phase IV Discussion Hiérarchie de contrôle Traitement en continu 2

3 Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour I Introduction Tâches motrices Le saut « naturel » Le saut de précision de parkour Problématiques II Méthodes Sujets et tâche motrice Matériel Traitement des données Analyses statistiques. IIIRésultats et interprétation Taux de réussite Analyse phase par phase IV Discussion Hiérarchie de contrôle Traitement en continu 3

4 Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W Tâches motrices Gestion fréquente d’une amplitude et d’une précision Exemple: tâche de Fitts (1954) et conflit vitesse-précision  Effets de D et W sur le temps de contrôle du geste (TM) Locomotion Déplacement d’un point A à un point B: Franchissement distance AB, Précision sur le point d’arrivée B Saut « naturel » Franchissement obstacle (D) Réception pas toujours tolérante à l’erreur motrice  Contrainte sur W En sport: très rarement contraintes sur la réception Distance (D) Largeur (W) 4

5 Complexité du problème moteur Contrôle neuro-mécanique d’un pointage locomoteur Conflit puissance-précision Corps entier (système multi-segmentaire redondant) Phase préparatoire avec contrôle prédictif Phase balistique en boucle ouverte, sans ancrage Phase d’ajustements en boucle fermée Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W Simplification Départ arrêté Pieds joints tout le long du saut Stabilisation de l’équilibre à l’arrivée Population experte  Etude du saut de précision de parkour Quelques mots sur le parkour Français David Belle, années 1990 Yamakasi, Banlieue 13, Youtube… Se déplacer efficacement d’un point à un autre, en adaptant sa course aux obstacles rencontrés  Pratiquant = traceur Remise au goût du jour de facultés naturelles (Hébertisme) 5

6 Le saut de précision de parkour Exercice fondamental de la discipline Départ arrêté, Pieds joints tout le long du saut, Stabilisation de l’équilibre à l’arrivée 6 phases Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W Problématiques Contrôle neuro-mécanique du saut de précision: Evolution des stratégies globales en fonction de la distance à franchir (D) et de la précision de la réception (W) ? Effets des contraintes D et W sur chacune des phases du saut ? Différences d’effets et hiérarchie de contrôle des contraintes D et W ? Programmation et ajustements anticipés et/ou au cours du saut ? 412356 6

7 Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour I Introduction Tâches motrices Le saut « naturel » Le saut de précision de parkour Problématiques II Méthodes Sujets et tâche motrice Matériel Traitement des données Analyses statistiques. IIIRésultats et interprétation Taux de réussite Analyse phase par phase IV Discussion Hiérarchie de contrôle Traitement en continu 7

8 Sujets 7 sujets bénévoles et volontaires (consentement éclairé) Experts  Réponse optimale et peu variable Tâche motrice Saut départ arrêté, Pieds joints tout le long du saut, Stabilisation de l’équilibre à l’arrivée Distance (D1, D2, D3) et précision données (W1, W2, W3) 10 essais par configuration D W Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W W1 (264mm). x10 D1 (40%)W2 (132mm). x10 W3 (44mm)… x10 W1 …………….. x10 D2 (60%)W2 …………….. x10 W3 …………….. x10 W1 …………….. x10 D2 (80%)W2 …………….. x10 W3 …………….. x10 8

9 Matériel Plateforme Moca (Equipex Robotex) Système EMG (conçu lors du stage) Plateforme de forces d’impulsion Plateforme de forces de réception (conçue) Capture cinématique Vicon (non exploitée) + caméras vidéo (vérification) Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W 9

10 Traitement des données (programmes Matlab™ conçus lors du stage) 1.Nettoyage et mise en forme 2.Repérage des phases 3.Récupération des durées, intégrales EMG, forces, et indicateurs calculés 4.Qualité de la stabilisation quantifiée par: - L’écart normalisé par rapport au poids - Le coefficient de variation (σ/ ) Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W Analyses statistiques (Traitement sous Statistica™) Variables indépendantes: - Distance D entre les deux plateformes [D1 (40%), D2 (60%), D3 (80%)] - Largeur W de la zone de réception [W1 (264mm), W2 (132mm), W3 (44mm)] Variables dépendantes: - Durée de chaque phase du saut - Norme des forces antéro-postérieures normalisées par rapport au poids, leur dérivée, leur angle - Données EMG des muscles choisis ANOVA à 2 facteurs [D,W], 3 niveaux chacun, à mesures répétées (10X) 10

11 Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour I Introduction Tâches motrices Le saut « naturel » Le saut de précision de parkour Problématiques II Méthodes Sujets et tâche motrice Matériel Traitement des données Analyses statistiques. IIIRésultats et interprétation Taux de réussite Analyse phase par phase IV Discussion Hiérarchie de contrôle Traitement en continu 11

12 Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W 12 D1-W1 D3-W1 D1-W3 D3-W3

13 Taux de réussite 85% de réussite Précision a plus d’effet que Distance (-17% contre -9% de réussite)  La difficulté de la tâche tient principalement à la précision à satisfaire Phase de préparation Durée ↗ avec distance (p<0,001). D1:1,6s; D3:2,4s avec précision (p<0,5). W1:1,8s; W3: 2,1s  Analyse situation + déséquilibre arrière (quantité de mouvement ↗ ) Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W 13 W

14 Phase de contre-mouvement Distance ↗: Allègement ↗ (p<0,001). D1:29%; D3:43% EMG tibialis ↗ (p<0,01). D3 ≡ D1 x 1,6  Dorsi-flexion cheville: abaissement centre de masses  Exploitation pliométrie Précision ↗: Allègement ↘ (p<0,05). W1:36%; W3:32% EMG tibialis ↘ (p<0,05). W3 ≡ W1 x 0,7 EMG delt.post. ↘ (p<0,05). W3 ≡ W1 x 0,7  Puissance ↘ pour ne pas nuire à la précision ?  Adaptations à la distance ? (30 sauts) Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W 14 Phase de poussée Distance ↗: Durée ↘ (p<0,05). D1:0,58s; D3:0,48s Forces ↗ (p<0,001). D1:221%; D3:244% Angle ↘ (p<0,001). D1:82°; D3:74° EMG delt.ant ↗ (p<0,05). D3 ≡ D1 x 2,6 lombaires ↗ (p<0,001). D3 ≡ D1 x 1,4 quadri ↗ (p<0,001). D3 ≡ D1 x 1,2 gastro ↗ (p>0,01). D3 ≡ D1 x 1,4  Puissance requise plus importante: effets sur commande et sur conséquences dynamiques Précision ↗: Aucun effet significatif  Seule la distance joue à ce stade

15 Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W 15 Phase de vol Distance ↗: Durée ↗ (p<0,001). D1:0,34s; D3:0,45s EMG tibialis ↗ (p<0,01). D3 ≡ D1 x 1,7 EMG flech.hanch↗ (p<0,05). D3 ≡ D1 x 2,2  Fléchisseurs des hanches: groupement lors de vol ascendant  Tibialis: prépare la réception lors de phase descendante Précision ↗: EMG tibialis ↗ (p<0,01). W3 ≡ W1 x 1,1  Tibialis pour viser lors de phase descendante Phase d’impact Distance ↗: Forces ↗ (p<0,001). D1:200%; D3:384% dF/dt↗ (p<0,001). D1:3,5%.s -1 ; D3:26%.s -1 EMG quadri↗ (p<0,01). D3 ≡ D1 x 1,6 EMG ischio ↗ (p<0,01). D3 ≡ D1 x 1,4 EMG tibialis ↗ (p<0,001). D3 ≡ D1 x 1,4  Amortissement plus difficile: effets sur commande (co-contractions) et sur conséquences dynamiques Précision ↗:dF/dt ↘ (p<0,05). D1:17%.s -1 ; D3:14%.s -1 EMG tibialis ↗ (p<0,01). D3 ≡ D1 x 1,2  Réception plus «délicate» pour retour proprioceptif  Contrôle musculaire plus important

16 Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W Phase de stabilisation Qualité stabilisation inchangée sur les essais réussis Distance ↗: EMG lombaires ↗ (p<0,05). D3 ≡ D1 x 1,3  Redressement après amortissement  Stabilisation par stratégie de hanches Précision ↗: EMG lombaires ↗ (p<0,05). W3 ≡ W1 x 1,2 EMG quadri ↗ (p<0,01). W3 ≡ W1 x 1,4 EMG tibialis ↗ (p<0,001). W3 ≡ W1 x 1,6  Stratégie de hanche assistées de chevilles et genoux  Toujours stratégie de hanches: Perturbation importante (Nashner 85, Horak 87) Bol du pied (minimiser les traumatismes articulaires) 16

17 Stratégies motrices lors d’un saut de précision de parkour I Introduction Tâches motrices Le saut « naturel » Le saut de précision de parkour Problématiques II Méthodes Sujets et tâche motrice Matériel Traitement des données Analyses statistiques. IIIRésultats et interprétation Taux de réussite Analyse phase par phase IV Discussion Hiérarchie de contrôle Traitement rapide et en continu Perspectives 17

18 Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W Hiérarchie de contrôle Préparation et Contre-mouvement: D et W programmés en parallèle  Effets antagonistes. W minore commande motrice Phases suivantes: Effet D précède effet W Poussée: Effet de D uniquement.  Informations visuelles  Dès la fin de la poussée, sujet dispo pour feedforward des phases d’impact et de stabilisation Vol et Impact: Recouvrement des effets de D et W  Effets antagonistes. W minore l’impact pour retour proprioceptif  Information visuelles, vestibulaires et proprioceptives  Feedback des conséquences impulsion, feedforward sur impact et stabilisation Stabilisation: Effet de W uniquement  Informations proprioceptives  Feedback des informations proprioceptives 18

19 Traitement rapide et en continu Phase de vol: pointage locomoteur multi-segmentaire en boucle ouverte  Contrôle sans ancrage, complexe  Peu de temps (<450ms): paramètres du saut régulés en continu par le système neuro-moteur Initialement en feedforward puis en feedback. Etude originale, peu/pas de résultats précurseurs sur le sujet Soutenance – David Pagnon UJF UFRAPS M2R MPSI Stratégies motrices en saut de précision Influences de D et W 19 Perspectives Traitement cinématique, modélisation via Opensim™ Programmation de robots sauteurs (prédictif puis réactif) Tâche contraignante mais simple à mettre en œuvre, entraîne prédiction/réaction, équilibre dynamique  Education motrice de l’enfant? Rééducation ? Activité physique adaptée ?

20 Merci de votre attention ! 1

21 Synthèse