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Validité du GymAware et du Myotest pour l'estimation de la force et de la puissance

par P. Debraux | 26 Juin 2012

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Plateforme de force

Figure 1. Plateforme de force (Source Kistler).

Nous vous parlons souvent sur Sci-Sport des liens existants entre les performances sportives et les variables cinétiques telles que la force et la puissance. En effet, ce sont deux variables très importantes voire primordiales dans de nombreuses activités physiques et sportives. Et leur évaluation, leur quantification est essentielle pour les entraîneurs et les préparateurs physiques qui ont pour objectif de développer ces qualités physiques.

Cependant, il est nécessaire que cette évaluation de la force et de la puissance soit la plus précise possible, et que cette mesure soit reproductible dans le temps (i.e., la qualité de la mesure soit toujours sensiblement la même). Pour ces mesures, la technique de référence consiste à utiliser une plateforme de force (Fig. 1). Bien que ce matériel soit précis et très sensible, il est cher et se limite généralement à une mesure en laboratoire, tant le dispositif à mettre en place est lourd.

Depuis plusieurs années, le marché a vu naître différents appareils permettant des mesures de variables cinématiques (e.g., distance, accélération) pour évaluer les variables cinétiques telles que la force et la puissance. Parmi ces appareils, les plus courants se classent en 2 catégories : i) les transducteurs linéaires, la mesure du déplacement en fonction du temps est possible grâce à une corde fixée à la charge en déplacement ou directement à l'athlète ; et ii) les accéléromètres qui mesurent l'accélération en fonction du temps.

La validité de ces appareils a été démontrée dans plusieurs publications scientifiques, néanmoins, aucune comparaison entre ces deux types d'appareils n'a encore été réalisée. Existe-t-il des différences de mesure en comparaison à une plateforme de force et si oui, quelle est l'ampleur de ces différences de mesure ?

L'étude réalisée

Pour répondre à ces questions, une équipe de chercheurs anglais a publié en 2011 une étude qui a comparé chez des athlètes entraînés un squat avec saut en utilisant 3 dispositifs de mesure différents : la plateforme de force (Fig. 1), le GymAware, un transducteur linéaire (Fig. 2) et le Myotest, un accéléromètre (Fig. 3).

Transducteur linéaire GymAware

Figure 2. GymAware (Source kinetic.com.au).

Accéléromètre Myotest

Figure 3. Myotest (Source www.myotest.com).

Pour cette étude, 12 athlètes pratiquants de musculation ont participé, tous ces hommes pouvaient réaliser un squat avec une charge minimale équivalente à 1.5 fois leur masse corporelle. Le protocole consistait à réaliser des squat jump avec une charge additionnelle de 20, 40, 60 et 80 kg. Pour le squat jump à 80kg, la consigne était de ne pas sauter avec la charge pour des raisons de sécurité. Chaque athlète répétait chaque mesure 2 fois. La consigne donnée était de maximiser la vitesse lors de la phase concentrique (i.e., lors de l'extension des membres inférieurs). Et chaque squat jump était réalisé sur la plateforme de force avec le Myotest et le GymAware fixés sur la barre pour une mesure simultanée des 3 appareils. Seule la force et la puissance maximales ont été considérées dans cette étude.

Pour la platerforme de force (fréquence d'échantillonnage de 1000 Hz), la force est directement mesurée et la puissance est déterminée à partir de la force mesurée et de la vitesse de déplacement du centre de gravité de l'athlète. Pour le GymAware (fréquence d'échantillonnage de 50 Hz), à partir de la distance en fonction du temps, la vitesse puis l'accélération sont déterminées, et il est possible de calculer la force puis la puissance. Enfin pour le Myotest (fréquence d'échantillonnage de 500 Hz), à partir de l'accélération, la vitesse est déduite puis la force développée et la puissance produite sont déterminées. Nous détaillerons prochainement les principes de fonctionnement et de calcul dans un chapitre du cours de biomécanique du sport et de l'exercice consacré aux matériels.

Résultats & Analyses

Les résultats principaux de cette étude montrent que pour les 4 différentes charges, les estimations de la force et de la puissance par le GymAware et le Myotest ne sont pas significativement différentes de celles de la plateforme de force. De plus, les résultats sont significativement corrélés, plus ou moins fortement.

Les tests statistiques ont également montré qu'il existait un biais systématique (i.e., une différence qui apparaît systématiquement) entre les valeurs de la plateforme de force et celles du GymAware à 20 et 40 kg pour la force maximale et 20 kg pour la puissance maximale, et entre les valeurs de la plateforme de force et celles du Myotest à 20 kg pour la force maximale. Les résultats sont présentés dans la Table 1.

Table 1. Corrélations entre les données de force et de puissance du GymAware et du Myotest et les données obtenues grâce à la plateforme de force.
20 kg 40 kg 60 kg 80 kg
F (N) P (W) F (N) P (W) F (N) P (W) F (N) P (W)
* Corrélation significative (p < 0.05)
** Corrélation significative (p < 0.01)
# Différence significative entre les moyennes des différents systèmes
GymAware
Corrélations 0.59* 0.67* 0.83** 0.82** 0.87** 0.74* 0.87** 0.62*
Biais systématique + 202# + 401# + 108# + 178 + 39 + 45 + 57 + 198
Erreur aléatoire ± 579 ± 879 ± 255 ± 611 ± 255 ± 748 ± 414 ± 762
Myotest
Corrélations 0.87** 0.66* 0.89** 0.88** 0.95** 0.82** 0.97** 0.90**
Biais systématique + 171# + 141 + 73 -180 + 32 -112 + 7 + 23
Erreur aléatoire ± 336 ± 896 ± 256 ± 593 ± 196 ± 610 ± 219 ± 400

Plus concrètement, ces résultats signifient qu'il est possible d'utiliser le GymAware ou le Myotest car les résultats que ces deux appareils vous procureront seront fiables et représentatifs de la réalité. Cependant, les résultats montrent aussi qu'il existe un biais systématique et que l'erreur aléatoire de mesure est assez importante surtout pour les faibles charges (ici, 20 et 40 kg). Cela signifie que les valeurs varient plus ou moins selon les essais. Ces erreurs de mesure peuvent provenir du mouvement lui-même, surtout avec des charges libres, il est possible que de légers mouvements horizontaux parasitent les mesurers. De plus, les méthodes de détermination de la force et de la puissance peuvent amplifier les erreurs de mesure.

Applications pratiques

En conclusion, l'estimation de la force et de la puissance maximales à l'aide du GymAware ou du Myotest est valide en comparaison aux mesures réalisées avec une plateforme de force. Néanmoins, les estimations de ces deux systèmes sont limitées par une erreur alétoire assez importante sûrement due au mouvement lui-même et aux méthodes de calcul.

Cela étant dit, ce sont des appareils vraiment très pratiques pour réaliser des mesures de qualité n'importe où et sur n'importe quel exercice, du moment que le déplacement de la charge est linéaire (e.g., squat jump, squat, développé couché, etc.). L'avantage du GymAware est qu'il permet une programmation des plages de puissance, et renvoie un feedback sonore lorsque l'athlète travaille dans la bonne plage. Quant au Myotest, il est petit, léger, et sans fil. Il se place sur les barres et son accéléromètre 3 axes lui permet de s'adapter à de nombreux mouvements.

Cependant, à titre personnelle et pour avoir utilisé le premier Myotest (accéléromètre 2 axes) et le dernier modèle (accéléromètre 3 axes) (Fig. 3) durant toute ma thèse de doctorat, j'ai trouvé que le traitement des données n'était pas des plus simples avec le logiciel fourni avec l'appareil. Pour des évaluations plus justes, il était préférable d'exporter les données brutes sur un tableur et ensuite de réaliser tous les calculs soit-même. Néanmoins, il est possible que ce logiciel ait été amélioré depuis.

Enfin, le GymAware a également évolué. Sur le dernier modèle, il est désormais possible de prendre en compte les déplacements horizontaux de la barre présents dans le mouvement, comme lors des mouvements olympiques, par exemple. Il reste à savoir si cette mesure de la composante horizontale du mouvement est fiable. De plus, l'appareil qui utilisait avant un P.D.A. s'est modernisé pour être utilisable via les appareils d'Apple (Ipad, Ipod Touch et Iphone) et de nombreuses fonctionnalités voient le jour.

Il est très important de prendre le temps de réfléchir à vos besoins, et au budget que vous êtes prêt à investir dans ce type d'appareillage. De notre point de vue, il parait indispensable qu'un entraîneur ou un préparateur physique puisse suivre du mieux possible l'évolution de ses athlètes au cours d'une saison, tant au niveau de la performance en vitesse, force et puissance qu'au niveau de la fatigue musculaire et nerveuse.

N'hésitez pas à poser toutes vos questions sur notre forum, nous vous répondrons rapidement !

Références

  1. Crewther BT, Kilduff LP, Cunningham DJ, Cook C, Owen N and Yang G-Z. Validating two systems for estimating force and power. Int J Sports Med 32 : 254-258, 2011.

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