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Les membres supérieurs servent à autre chose que tenir un cellulaire ou une bouteille d’eau

By 7 septembre 2015Publications

Avant propos

La course est une activité qui sollicite en grande partie les membres inférieurs. Un pas devant l’autre, nous avançons à travers les rues et les sentiers avec assez d’agilité. Mais quand est-il des membres supérieurs? À quoi servent-ils? Jouent-ils un rôle important sur la locomotion?

Il n’est pas rare de voir des coureurs avec quelque chose dans les mains ou encore avec un mouvement de bras rigide et même… bizarre. Bien évidemment qu’il est important de s’hydrater ou encore d’écouter de la musique pour se motiver, mais les bras jouent un rôle très important lorsque vous vous délacez. L’ajout de masses externes ou encore une utilisation non-optimale de ces derniers peut modifier négativement leurs fonctions.

Le rôle des membres supérieurs

En effet, le mouvement des bras est non négligeable. Il  nous permet d’amortir la rotation du tronc lors de nos déplacements et son effet serait davantage présent à la course (Pontzer, Holloway, Raichlen, & Lieberman, 2009). Certains auteurs sont venus à la conclusion que le mouvement des membres supérieurs (MS) se résumait à maintenir l’équilibre du coureur en raison des faibles moments calculés aux muscles des membres inférieurs (MI) (R. V. Mann, 1981; R. Mann & Herman, 1985). Contrairement à ces résultats, l’implication du balancement des MS joue un rôle important dans la stabilisation du tronc et dans la propulsion verticale (Hinrichs, 1987; Hinrichs, Cavanagh, & Williams, 1987).

Ainsi, le mouvement des bras contribue à contrebalancer le momentum de rotation retrouvé au niveau du tronc généré par le mouvement des MI. Sans bras, la rotation et les déplacements latéraux au tronc sont accentués. En effet, la rotation des épaules et le mouvement de la tête augmentent à la course avec le retrait des bras (Pontzer et al., 2009) et les forces de réactions médio-latérales au sol son significativement altérées (Miller, Caldwell, Van Emmerik, Umberger, & Hamill, 2009).

Capture d’écran 2015-09-03 à 17.01.38Pontzer et al., 2009Capture d’écran 2015-09-03 à 17.19.38Miller et al., 2009

Le balancement des bras participerait aussi aux forces de propulsion verticale. Dans le premier article de Hinrichs (1987), la contribution des bras à l’élévation du centre de masse (COM) approchait les 10%, mais rien au niveau du déplacement horizontale de ce dernier (Hamner & Delp, 2013; Hamner et al., 2010; Hinrichs et al., 1987). Par contre, il faut noter que la vitesse de course atteinte par les coureurs ne dépassait pas 5,4 m/s et que le protocole était conduit sur un tapis roulant.

Les bras et la rotation du tronc servent aussi à diminuer l’excursion du COM dans le plan transversale (Hinrichs et al., 1987) en plus d’aider le mouvement controlatéral alterné des MI en contrebalançant leur momentum angulaire (Hinrichs, 1987; Hamner & Delp, 2013). En d’autres termes, les MS diminuent le mouvement gauche-droite/avant-arrière (vue de haut) et permettent de faciliter le mouvement de va et vient des MI.

La position et le mouvement des bras auraient non seulement une influence sur la rotation des épaules et du bassin, mais aussi sur la dépense énergétique. La puissance métabolique net est de 3, 9 et 13% plus grande lorsque les MS sont positionnés dans le dos, à la poitrine et sur la tête respectivement (Arellano & Kram, 2014). De plus, en observant le mouvement des épaules et du bassin,  les bras positionnés à la poitrine occasionneraient plus de rotation par rapport aux autres modalités étudiées.

Capture d’écran 2015-09-04 à 12.47.09

Finalement, l’implication des bras diffère en fonction de la vitesse de locomotion et lors des différentes phases retrouvées au sprint 100 mètres. Hamner (2013) émet même l’hypothèse selon laquelle plus la vitesse de pointe augmente, plus la contribution des bras pourrait avoir un effet sur la propulsion horizontale du corps (COM) en plus de celle verticale énoncée un peu plus haut.

En résumé

Le mouvement des membres supérieures:

  • contribue à élever le corps lors de la course et leur contribution totale à l’élévation du centre de masse (COM) augmente au fur et à mesure que la vitesse de croisière augmente (propulser le corps verticalement – optimiser la phase de suspension) ;
  • ne contribue pas à la propulsion horizontale chez les coureurs de fond (peut-être au sprint?);
  • aident à réduire l’excursion horizontale et latérale du COM;
  • facilite le mouvement antéro-postérieur des membres inférieurs (renverser le momentum plus rapidement et optimiser la cadence des foulées);
  • diminue l’excès de rotation au tronc, aux épaules et au bassin;
  • permet d’optimiser le coût énergétique de la course.

Compte tenu qu’il n’est pas rare de voir de l’asymétrie au niveau du mouvement des bras (Kuhtz-Buschbeck, 2008), et ce, peu importe si vous êtes gaucher ou droitier, l’ajout de masses externes à nos MS pourrait accentuer l’irrégularité de ces derniers. Aussi, il ne faut pas oublié que plus une masse en mouvement/accélération augmente, plus il est difficile de la décélérer (2ième loi de Newton). Ainsi, l’impact d’un cellulaire et encore plus d’une bouteille d’eau pourrait non seulement augmenter l’asymétrie du mouvement des bras, mais aussi avoir des conséquences sur l’apparition de blessures d’usures au niveau des coudes et des épaules en raison des tensions augmentées (Ex: tendinopathie).

Somme tout, concentrez-vous sur le mouvement de vos bras au lieu de tenir votre cellulaire à la main ou encore une bouteille d’eau. Comme vous pouvez le constater, le mouvement des bras a une multitude d’effets positifs sur votre course. L’idéal est donc de rapprocher le plus possible les masses externes près du tronc à l’aide d’un sac de type « CamelBack » et plus particulièrement aux hanches avec une ceinture de sport munie de petites gourdes d’eau pour optimiser le mouvement des bras et l’économie de course en plus de prévenir les blessures d’usures. L’important est de dégager les bras et les mains pour apprécier davantage sa

Références

Arellano, C. J., & Kram, R. (2014). The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? J Exp Biol, 217(Pt 14), 2456-2461. doi: 10.1242/jeb.100420

Hamner, S. R., Seth, A., & Delp, S. L. (2010). Muscle contributions to propulsion and support during running. Journal of Biomechanics, 43(14), 2709-2716. doi: 10.1016/j.jbiomech.2010.06.025

Hamner, S. R., & Delp, S. L. (2013). Muscle contributions to fore-aft and vertical body mass center accelerations over a range of running speeds. Journal of Biomechanics, 46(4), 780-787. doi: 10.1016/j.jbiomech.2012.11.024

Kuhtz-Buschbeck, J. P., Brockmann, K., Gilster, R., Koch, A., & Stolze, H. (2008). Asymmetry of arm-swing not related to handedness. Gait and Posture, 27(3), 447-454. doi: 10.1016/j.gaitpost.2007.05.011

Mann, R. V. (1981). A kinetic analysis of sprinting. Medicine and Science in Sports and Exercise, 13(5), 325-328.

Mann, Ralph, & Herman, John. (1985). Kinematic Analysis of Olympic Sprint Performance: Men’s 200 Meters. International Journal of Sport Biomechanics, 1(2), 151-162.

Miller, R. H., Caldwell, G. E., Van Emmerik, R. E., Umberger, B. R., & Hamill, J. (2009). Ground reaction forces and lower extremity kinematics when running with suppressed arm swing. Journal of Biomechanical Engineering, 131(12), 124502. doi: 10.1115/1.4000088

Pontzer, H., Holloway, J. H. th, Raichlen, D. A., & Lieberman, D. E. (2009). Control and function of arm swing in human walking and running. The Journal of Experimental Biology, 212(Pt 4), 523-534. doi: 10.1242/jeb.024927

Hinrichs, Richard N., Cavanagh, Peter R., & Williams, Keith R. (1987). Upper Extremity Function in Running. I: Center of Mass and Propulsion Considerations. International Journal of Sport Biomechanics, 3(3), 222-241.

Hinrichs, Richard N. (1987). Upper Extremity Function in Running. II: Angular Momentum Considerations. International Journal of Sport Biomechanics, 3(3), 242-263.

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