Relation entre la performance et la cinétique de l’appui, au cours d’un virage en ski alpin.

The current knowledge of force production during alpine skiing is mainly limited to vertical load (Fz) during a turn, characterized by a force increase, a plateau and a force release (Lüthi 2003). The maximum value of Fz is the only marker studied on this force signature, which varies according to the level of performance (Supej 2010, Supej 2011) and the course setting and geomorphology of the slope (Nakazato 2011, Spörri 2012, Falda 2017). Based on this observation, that project had three main working objectives: (i) A description of the 3D force signature, and its interaction with motor actions. This analysis attests the synchronicity and the strong interaction between the kinematic phases of the turn described in the literature and the signatures of measured forces. Each phase is characterized by specific kinetic markers. The initiation phase is characterized by a strong forward My peak, a lateral force peak (Fy) and a strong vertical force increase (Fz). The steering period is characterized by a maintenance of force intensity and torque on all axes. The completion phase is characterized by lateral kinetic actions demonstrated by a sign switch of Fx, Fy, and Mx, a strong backward My peak and significant Fz reduction.(ii) A study of the interactions between the evolution of force signatures and the performance level of skiers. The results of this study, that the performance level influences force signatures, even if the correlation varies depending on the measured axes and the phases of the turn. Several parameters are linearly correlated to the race time: 1) the Fz signature is characterized by higher plateau values, lower values between plateau, and steeper slopes of force increase and release; 2) these last two results associated with more pronounced Fz prominences, and an anticipation of kinematic edge change markers, suggest that high-level skiers are characterized by a more pronounced period of lowest force production and favour “push” transitions and 3) Fz applied via the outside foot increases performance until the point at which the outside leg appears to no longer support force output and/or the ski-snow interaction cannot support the kinetic stresses induced by turn characteristics. (iii) The quantification of the influence of kinematic singularities from turns (iiia) and skiers (iiib) on force signatures. (iiia) Depending on the turn situation three turns profiles could be define: skiers try to reach high velocity (under-speed), to maintain this high speed (over-speed) or to maintain the highest possible speed without the possibility of regaining speed (flat). According to this classification, the difference in turn profile induces three main changes to the Fz force signature: the duration of the plateau, the slope of loading increase and release, and the balance between the intensities at the beginning and end of the line. During a race, skiers seem to modulate timing and intensities of their force and torque signatures according to their turn objectives. It seems that this modulation is more pronounced among higher performing skiers with the increase in their level of performance. (iiib) Unfortunately, the study power was not sufficient to draw strong conclusions. Nevertheless, the Fz data from homogeneous skiers appeared to show more gradual ski edging a favoring of the Z-shaped line-strategy, a more pronounced U-shape of the Fz plateau on the inside foot and a change of Mx sign at the end of a sharper and later turn.Les connaissances actuelles en cinétique du ski alpin portent principalement sur la charge verticale (Fz) au cours d’un virage, présentant une montée en charge, un plateau et un relâchement de charge entre deux périodes d’allègement (Lüthi 2003). La valeur maximale de Fz est le seul marqueur étudié dans la littérature sur cette signature de force. Il varie en fonction du niveau de performance (Supej 2010, Supej 2011), du tracé de course et de la géomorphologie du terrain (Nakazato 2011, Spörri 2012, Falda 2017). A partir de ce constat nous avons déterminé trois principaux objectifs de travail :(i) Une description de la signature de force en 3D, et son interprétation au regard de la motricité du skieur. Cette analyse atteste la synchronicité entre les évènements cinématiques du virage décrites dans la littérature et l’apparition de points remarquables de la signature de force mesurée. Chacune des phases est caractérisée par des marqueurs cinétiques qui lui sont propre. La phase d’initiation est caractérisée par un fort moment Y vers l’avant, un pic de charge latéral (Fy) et une forte montée en charge verticale (Fz). La phase de conduite est caractérisée par une période de maintien de l’intensité de force et de moment sur tous les axes. La phase de complétion présente des actions cinétiques latérales caractérisées par une inversion de signe de Fx, Fy, et Mx, une forte intensité My vers l’arrière et une diminution importante de Fz.(ii) Une étude des interactions entre l’évolution des signatures de force et le niveau de performance des skieurs. D’après nos résultats le niveau de performance des skieurs a une influence sur leur signature de force, cet effet varie en fonction des axes mesurés et des phases du virage. Les résultats observés montrent que plusieurs paramètres sont linéairement corrélés au temps de course : 1) la signature en Fz est caractérisée par des valeurs de plateau plus hautes, d’allégement plus faibles, de pentes de montée et de relâchement de force plus raides. 2) Ces deux derniers résultats associés à des proéminences de Fz plus marquées, et une anticipation des marqueurs cinématiques de changement de carre semblent indiquer que les skieurs de haut niveau sont caractérisés par des phases d’allégement plus marquées et privilégient des transitions par impulsion. 3) La répartition de Fz sur le pied extérieur augmente avec le niveau des skieurs jusqu’à un certain seuil à partir duquel la jambe extérieure ne peut plus supporter les contraintes musculaires et/ou à partir duquel l’interaction ski-neige est trop faible pour supporter les contraintes cinétiques induites par les caractéristiques cinématiques du virage. (iii) La quantification de l’influence des singularités cinématiques provenant des virages (iiia) et des skieurs (iiib) sur les signatures de force. (iiia) En fonction des profils de virage, les objectifs des skieurs sont soit d’atteindre une vitesse élevé (sous-vitesse), soit de maintenir cette vitesse élevé (sur-vitesse) soit de maintenir une vitesse la plus élevée possible sans possibilité d’en regagner (plat). Le profil de virage induit trois principales modifications sur la signature de force Fz qui sont : la durée du plateau, les pentes de montée et de relâchement de charge et la différence d’intensité entre le début et la fin de la conduite. Ainsi, durant une course, les skieurs modulent leurs signatures de force et de moment en fonction de leurs objectifs de virage. Il semble que cette capacité de modulation entre les virages soit de plus en plus marquée avec l’augmentation de leur niveau de performance. (iiib) Bien que le nombre de sujets évalués soit trop faible pour en tirer des conclusions générales, les tendances observées sur Fz démontrent une prise de carre plus progressive des skieurs privilégiant la stratégie de trajectoire en Z, une forme en U plus marquée du plateau de Fz sur le pied intérieur et un de changement de signe de Mx en fin de virage plus brusque et tardif