Objet scientifique
Depuis le début de la thèse en 1999 jusqu’à aujourd’hui, trois périodes distinctes se sont succédées.
La première période regroupe l’ensemble du travail réalisé pendant la thèse de doctorat à la faculté des sciences d’Orsay. La thématique principale porte sur la dynamique du maintien d’un équilibre instable. Le terme « dynamique » renvoie ici à la notion physique et mathématique de dynamique non-linéaire et de ses outils.
Le maintien d’un équilibre instable requiert la coordination d’un grand nombre d’articulations dans le but de maintenir le centre de masse au dessus de la base de support. Dans cette thèse, l’ensemble du travail à consisté à (1) caractériser la dynamique des composants au niveau local (tête, tronc, membres inférieurs) et global (centre de masse du corps) impliqués dans le contrôle de l’équilibre, et d’identifier la manière dont cette dynamique est affectée par (2) l’apprentissage, (3) la pratique sportive (experts en gymnastique, judo, natation, et une population de sédentaires) et (4) l’information disponible. Les sujets avaient pour tâche de maintenir leur équilibre sur un stabilomètre, en minimisant les déplacements du plateau. Par le biais d’une analyse dimensionnelle (dimension de corrélation et exposant maximal de Lyapunov), nous avons pu mettre en évidence la nature des degrés de liberté actifs impliqués dans la réussite de cette tâche. Nous avons également analysé les degrés de libertés biomécaniques et leurs coordinations. Les résultats ont montré que la dimension est très basse pour un système complexe (entre le point fixe et le cycle limite). L’analyse de la prédictibilité (exposant maximal de Lyapunov) à montré que les sujets deviennent de plus en plus organisés au cours du temps, que cette organisation diffère en fonction des pratiques sportives et que l’information module la dynamique. L’étude des coordinations a montré que les sujets diminuaient ou augmentaient certains couplages articulaires en fonction de l’expertise dans la tâche, de l’expertise dans une discipline sportive particulière ou de la disponibilité de l’information.
Deux publications internationales en revues indexées sont issues de ces travaux présentés devant le jury de thèse en décembre 2002. Un article a fait l’objet d’une publication dans les actes de colloque et Studies in Perception and Action avec une communication affichée au congrès international ICPA à Storrs (USA). Trois autres articles ont été publiés dans des revues françaises comme le Bulletin de Psychologie, les Cahiers de la Maison de la Recherche en Sciences Humaines et Science et motricité.
Dix communications orales ou affichées (nationales et internationales) ont permit également de présenter l’ensemble de ces travaux à la communauté scientifique.
Entre 2003 et 2006, l’ensemble du travail a porté sur l’optimisation de la performance chez le sportif de très haut niveau (Institut National du Sport et de l’Education Physique). Ainsi, après avoir abordé le mouvement et la motricité sous l’angle fondamental, c’est l’angle appliqué qui a dominé au service de la performance sportive.
Il s’agissait d’analyser les relations entre la perception et l’exécution de l’action dans les conditions limites des contraintes spécifiques de la pratique sportive à haut niveau. Les actions de recherche visaient principalement à caractériser les exigences des tâches auxquelles est confronté l’athlète, l’entraîneur ou l’arbitre ; identifier les processus psychophysiologiques mis en œuvre tant sur le versant perceptif que moteur de l’action, et connaître leurs limitations fonctionnelles ; évaluer les effets des facteurs susceptibles d’influencer transitoirement ou durablement, la mise en œuvre de ces processus (âge, asymétries fonctionnelles, entraînement, fatigue, décalage horaire, etc. …). Quatre thèmes centraux ont été abordés lors de ma période à l’INSEP :
- Sélection et intégration de l’information pertinente (stratégies visuelles et attentionnelles, préparation motrice, construction de trajectoires, interactions d’opposition et de coopération),
- Gestion des relations entre posture et mouvement,
- Vision et sport (paramètres visuels spécifiques, entraînement général / spécifique),
- Caractérisation du comportement moteur et de l’acquisition des habiletés motrices avec les outils théoriques et méthodologiques de l’approche des systèmes dynamiques.
L’objectif final étant d’analyser en termes d’efficacité et de proposer les stratégies de gestion optimale des contraintes des situations sportives en fonction des ressources du sportif selon son niveau d’expertise.
Sur le plan scientifique, peu de publications sont sorties de cette période. Les travaux ont consistés à réaliser des dossiers scientifiques aux fédérations sportives comme au département des sciences du sport (INSEP, ministère de la Jeunesse et des sports). Les thématiques ont été diverses comme l’encadrement d’un étudiant en thèse sur le rythme et la perception du temps (qui a fait l’objet d’une publication dans Gait and Posture), l’étude de la génération de trajectoire locomotrice (publication INSEP) ou la modélisation des activités duelles (Gait and Posture).
Un certain nombre de communications ont été réalisées (orales et affichées) dans divers congrès nationaux et internationaux.
La période INSEP a permis l’encadrement de plusieurs étudiant de maîtrise (master 1) et d’un étudiant de thèse en collaboration avec madame Isabelle ISRAEL qui n’a malheureusement pas finalisé sa thèse. Les collaborations ont été fructueuses avec les fédérations sportives (escrime, tae Kwon Do, judo, Kendo, tir à l’arc, natation, athlétisme). Un projet technologique a pu également se mettre en place avec le CEA LETI (Grenoble) sur la validation de capteurs tridimensionnels embarqués.
Enfin, dans le cadre de l’étude sur les activités duelles, deux axes ont été abordés. Le premier a fait l’objet d’une collaboration avec le Pr. Alain Berthoz (LPPA) au Collège de France et concernait l’identification des mécanismes de contrôle de la coordination de deux sujets lors du déplacement simultané de leur corps dans leur entier. Plus particulièrement, le maintien de la distance interindividuelle lors de situations d’opposition dans les sports de combat (escrime, judo, boxe, etc.). Mon rôle dans ce travail était d’orienter l’étudiant en thèse en charge de cette thématique sur le plan scientifique. Cette thèse n’a pas été soutenue. Le second axe, a fait l’objet d’une publication dans Gait and Posture en tant qu’étude préliminaire. Il s’agissait de modéliser l’interaction de deux combattants en Kendo. Ce travail a été réalisé en collaboration avec l’équipe de recherche en motricité STAPS de l’Université René Descartes Paris V.
La période la plus récente, de 2006 à aujourd’hui tourne autour du monde clinique. Je dirige un laboratoire clinique d’analyse de la marche et du mouvement (UCAMM) au centre de médecine physique et de réadaptation pour enfant (CMPRE Bois-Larris) de la Croix-rouge Française. Le premier objectif du laboratoire est d’analyser la marche pathologique chez l’enfant en vue d’optimiser sa prise en charge médicale. Nous travaillons principalement sur la paralysie cérébrale. Le second objectif de ce laboratoire est de contribuer aux avancées scientifiques liées à la compréhension des troubles de la marche, à l’amélioration des procédures et outils de modélisation du corps humain dans un cadre pathologique, au développement d’outils cliniques aidant le clinicien a mieux évaluer les pathologies de marche.
Présentation succincte : parmi les techniques d’évaluation du handicap, celles qui concernent les pathologies relatives au mouvement soulèvent des difficultés particulières. En effet, la plupart des outils permettent une quantification de l’activité physiologique de patients immobiles. La complexité du mouvement et l’étude de l’évolution de l’état du patient au cours du temps nécessitent l’utilisation d’outils nouveaux. Pour la marche dite « pathologique » et jusqu’à un passé récent, seule la vidéo était employée. Les indications thérapeutiques résultant de l’analyse vidéo ne se révélaient pas toujours efficaces et les cliniciens avaient besoin d’un outil capable de quantifier de manière fiable le mouvement. Plusieurs structures hospitalières et cliniques se sont dotées de centres spécialisés pour réaliser les analyses de la marche et un examen a vu le jour : l’analyse quantifiée de la marche (AQM). Les avancées réalisées par les chercheurs et cliniciens dans la description et la compréhension de la marche « normale » ont permis de se pencher sur la marche « pathologique » dans l’espoir de mieux l’appréhender et de la corriger. L’analyse du mouvement tient aujourd’hui une place prépondérante dans la quantification objective de la pathologie. Il est évident, en effet, qu’au-delà de la connaissance relative à la marche dite « normale », c’est sa contribution à une meilleure compréhension de la pathologie qui est primordiale pour l’homme. Les études déterminantes pour comprendre les caractéristiques fondamentales de la marche sont celles rassemblant des données normatives sur le cycle de marche chez des sujets asymptomatiques, qui servent à comparer la marche pathologique à une norme (c’est-à-dire une population « normale »), celles analysant la variabilité de la marche pas à pas ou bien dans son ensemble, et celles développant des modèles informatisés de la marche.
Dans ce cadre, mon travail scientifique dans cette unité s’articule autour de trois thèmes : la modélisation et simulation biomécanique et musculoquelettique, le développement et la validation de plusieurs scores cliniques, la validation scientifique de l’effet de certaines techniques chirurgicales.
Chacun de ses thèmes a permis la publication en revue indexée de plusieurs articles, l’encadrement d’étudiant en master 2 ou/et en thèse de doctorat et enfin de communiquer dans divers congrès nationaux et internationaux. Parallèlement, la mission d’un tel laboratoire est également la formation des professionnels ainsi que la diffusion des connaissances liées à ce domaine pointu. Ainsi, j’ai pu participer à la rédaction de chapitres dans des ouvrages cliniques ou scientifiques ainsi que participer à des émissions télévisées.
Au final, le point commun à l’ensemble de ma recherche scientifique depuis 1999, tourne autour des notions de stabilité et de variabilité du mouvement. En fonction du domaine auquel on s’adresse, que ce soit sur la régulation d’équilibres complexes, le geste sportif ou pathologique, la notion de stabilité et ses liens avec la variabilité n’implique pas les mêmes processus ni la même compréhension…
