Perception et action en natation : effets de l'environnement aquatique et de la vitesse de mouvement sur la dynamique des coordinations

Perception and action in swimming : effects of aquatic environment and speed on coordination dynamics

• Auteur / Autrice : Brice Guignard
• Direction : Ludovic Seifert, Annie Rouard, Didier Chollet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Staps
• Date : Soutenance le 17/11/2017
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Homme, sociétés, risques, territoire (Rouen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....) - Université Savoie Mont Blanc (1979-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire de biologie de la motricité (Saint-Etienne ; Lyon ; Chambéry ; 2016-....) - Centre d'études des transformations des activités physiques et sportives (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Bardy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Seifert, Annie Rouard, Didier Chollet, Benoît Bardy, Duarte Araújo, John Van Der Kamp, Chris Button, Marco Bonifazi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Duarte Araújo, John Van Der Kamp, Chris Button

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modification du comportement

Locomotion humaine

Systèmes dynamiques

Sportifs de haut niveau

Activité motrice

Crawl

Natation

Mots clés libres

Dynamique écologique

Couplage perception-action

Adaptabilité comportementale

Approche par les contraintes

Natation

Ecological dynamics

Perception-Action coupling

Behavioral adaptability

Constraints-led approach

Swimming

Résumé

L’objectif de ce travail est de caractériser la dynamique des coordinations de nageurs experts en fonction de la manipulation de contraintes de tâche (vitesse de nage) et d’environnement (écoulement). Les coordinations intra- et inter-membre (bras vs. bras et bras vs. jambes) sont déterminées à l’aide de centrales inertielles positionnées sur des nageurs experts, réalisant deux tâches de scanning dans une piscine et un bassin à contre-courant. Nous caractérisons l’effet de l’environnement en comparant la coordination intra-bras à la même vitesse de nage dans les deux bassins, puis la dynamique de cette même coordination et de la coordination bras vs. bras lors d’une tâche impliquant huit vitesses. Finalement, la dynamique des coordinations bras vs. jambes est analysée, tout comme l’asymétrie droite/gauche.Nos résultats montrent que le flume canalise l’émergence de comportements fonctionnels, en particulier en faisant décroître la durée de la phase de glisse du fait de l’écoulement dynamique de la masse d’eau. L’augmentation de la vitesse de nage montre de plus larges implications des jambes dans la propulsion. La nage dans le flume conduit à une force de couplage plus faible entre les bras et les jambes et de plus larges asymétries droite/gauche. Les nageurs experts sont donc capables d’adapter leurs coordinations intra- et inter-segmentaires et peuvent transiter entre différents patrons en fonction des contraintes auxquelles ils font face. Ainsi, des périodes de stabilité sont couplées avec des périodes de flexibilité comportementales, exemplifiant leur habileté pour réaliser le but de la tâche en interagissant fonctionnellement avec l’environnement aquatique.

The aim of this thesis is to investigate the coordination dynamics of expert swimmers as a function of both task (swimming speed) and environmental (fluid flow) constraints manipulation. The intra - and inter-segmental coordination (arms vs. arms and arms vs. legs) are assessed by inertial measurement units positioned on expert swimmers swimming two separated scanning tasks in a flume and in a pool. We investigate the effect of aquatic flow by comparing the upper limb coordination when the swimmers swim at a similar speed in pool and flume, then, the upper limb coordination dynamics during a scanning procedure where speed is increased through eight steps. Finally, the arms vs. legs coordination dynamics and the right/left asymmetry were analyzed.Our findings demonstrate that flume is channeling the emergence of functional expert swimmers’ movement patterns, in particular the decrease of glide phase duration related to the moving body of water. The increase of speed reveals larger implications of the lower limbs in the propulsion. Flume swimming leads to lower coupling strength between oscillators and higher asymmetries in the flume. Our findings thus demonstrated that experts are able to adapt their coordination patterns at different levels (intra-segmental of the upper limbs / inter-limb i.e., arms vs. legs) and by transiting between different patterns according to the constraints encountered. Thus swimmers exhibit both periods of behavioral stability and periods of adaptive flexibility, showing their ability to achieve the task-goal by functional interaction with the aquatic environment.