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L’énergie stockée dans les jambes en courant

jeudi 25 octobre 2012

Quand on court, les jambes fonctionnent à la manière de ressorts, emmagasinant de l’énergie en même temps qu’elles sont comprimées à chaque pas, et puis la libèrent pour permettre d’avoir de la puissance pour le prochain pas. Les estimations typiques disent que l’on tire de 40 à 50% de l’énergie nécessaire pour chaque pas de ce "système de ressorts".

Mais que se passe-t-il quand on monte ou descend un chemin/route en pente ? C’est justement le sujet d’une étude publiée dans le Journal of Experimental Biology [1]. Les chercheurs ont mis des volontaires sur un tapis de course spécialement conçu pour mesurer la force des pas à des inclinaisons variées qui allaient de +9 degrés à -9 degrés, et ils ont réalisé tout un ensemble de mesures et d’analyses sur l’énergie stockée dans chaque pas. Tandis que les résultats sont équitablement répartis, certains chiffres sont intéressants à analyser :

La colonne de gauche montre quelle était l’inclinaison du plan de course (les chiffres négatifs signifient une descente).

La colonne du milieu est "le stockage d’énergie anatomiquement estimé", qui est un calcul de la quantité d’énergie qui est stockée à chaque pas dans le tendon d’Achille et la voute plantaire, basé sur des mesures de la force appliquée sur le tapis de course. On peut voir que ces chiffres demeurent relativement constants à travers l’ensemble des différentes pentes.

La dernière colonne est "l’augmentation totale de l’énergie mécanique par pas", c’est-à-dire une mesure de la quantité d’énergie qu’il faut injecter dans le système. Le travail nécessaire pour porter le centre de masse du corps contre la gravité en même temps qu’on grimpe une pente joue un grand rôle, ce qui explique pourquoi il augmente régulièrement en même temps que la pente augmente.

Que peut-on donc tirer de ces chiffres ?

Au niveau du sol : l’énergie emmagasinée avec chaque pas représente environ 43% de l’énergie totale nécessaire, ce qui correspond aux estimations précédentes. Mais cela ne constitue pas une vision complète de la situation, étant donné que l’on a aussi besoin de dépenser de l’énergie pour mouvoir ses membres inférieurs en arrière et en avant par rapport au reste du corps, mais ça donne une bonne idée de l’importance du mécanisme de stockage d’énergie pour pouvoir courir efficacement.

En descente : la chose la plus frappante est que l’énergie stockée et l’énergie nécessaire sont grosso-modo égales à -9 degrés. Cela signifie que c’est la pente la plus efficace pour courir. Une pente plus descendante exigera toujours de produire une certaine énergie mécanique. Une pente plus raide, d’un autre côté, aura le problème opposé : vous stockez trop d’énergie, et il faudra utiliser les muscles pour dissiper cette énergie. Étant donné que les calculs varient selon le poids du corps, les chercheurs estiment que la pente réelle pour une plus grande efficacité se situe probablement quelque-part entre 6 et 9 degrés.

En montée : en même temps que la pente ascendante devient plus raide, le système de stockage de l’énergie devient de moins en moins pertinent. En fait, bien que cela n’apparaisse pas ici, les calculs suggèrent qu’une fois que l’on passe au-delà des 9 degrés, la quantité d’énergie stockée par les tendons commencera à décliner. En attendant, la quantité d’énergie mécanique nécessaire pour chaque pas augmentera de plus en plus.

Résultat : cela semble confirmer que des événements comme une course en montagne sont plutôt égaux pour ce qui concerne la forme de la course, la quantité d’énergie stockée et relâchée n’a pas trop d’importance à chaque pas, mais cela devient plutôt une lutte pour son VO2max !

Références :

[1] The role of elastic energy storage and recovery in downhill and uphill running. J Exp Biol. 2012 Jul 1 ;215(Pt 13):2283-7.


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