Analyses biomécanique et physiologique des modes de propulsion synchrone et asynchrone chez les basketteurs en fauteuil roulant manuel

Wheelchair basketball (WB) is practiced by sportsmen in Manual Wheelchair (MWC) whose deficiency has a direct impact on their physical capacities and their performances. The evaluation of the physical capacities of the athletes is an essential element of the follow-up of their training, allowing them to maintain or improve their performances and to limit the risks of injuries. Although we know that the athletes use mainly two modes of propulsion (Synchronous - Syn - and Asynchronous - Asy), few studies have focused on their comparative analysis in WB players and most of them have been carried out in the laboratory, with healthy subjects. However, we have very few studies comparing laboratory - field and valid – WB players allowing to affirm that the tests carried out in the laboratory, in addition on healthy subjects, are representative of the reality of the WB practice in the field. Thus, this thesis aims to study the various techniques of MWC propulsion with WB players to help improve performance and reduce the risk of injuries’ factors related to the constraints of discipline. For this, the first step was to compare the physiological and biomechanical responses of Asy propulsion between the treadmill and the field. We have shown that the analysis of the Asy propulsion is not recommended on a treadmill because it does not completely reproduce the ground conditions, in particular because of the greater steering movements for this mode of propulsion, corresponding to the lateral movements of the MWC, which is neutralized by the attach of the MWC on the treadmill. However, on the field, this steering makes the athlete to correct his trajectory to be as straight as possible. We found that the energy cost is higher and that some biomechanical parameters are modified compared to a propulsion on the treadmill where the steering is neutralized. We hypothesize that, depending on his residual abilities, the athlete uses his trunk muscles more intensively to ensure his postural stability during Asy mode of propulsion. Then, a comparison of the two modes of propulsion was carried out in the field during three types of tests: firstly, during submaximal tests (session of 4 min at 8 km.h-1), secondly, during progressive endurance test like Vameval to measure the aerobic capacity of athletes, and finally during sprints to measure the anaerobic capacity of athletes. The results show that the Asy propulsion increases the time parameters (recovery time and cycle time) as well as the efficiency of the propulsion while the Syn propulsion seems to be more efficient and more at risk of developing injuries. Finally, using a FRET instrumented ergometer coupled to a motion analysis system, we also quantified the effect of these two modes of propulsion on symmetry and trunk movements. For this, we chose to analyze the influence of Syn and Asy propulsion mode during start-up and during steady state propulsion, with sport subjects. The results show that Asy propulsion induces more asymmetry compared to Syn propulsion. Medial-lateral trunk movements associated with medial-lateral superior amplitudes of center of pression displacement and higher steering movements observed in the Asy mode suggest greater postural instability and increased muscular trunk activity. Thus, in view of these results, depending on the physical abilities of the athlete, the game phases and the training period, it would be more recommended to choose one or other of the propulsion modes. The improvement of the performances during the propulsion in straight line and without ball, seems to us to pass by using the Syn mode of propulsion whereas the Asy propulsion would be to recommend for the prevention of the injuries and the recovery.Le handibasket est pratiqué par des sportifs en Fauteuil Roulant Manuel (FRM) dont la déficience a un impact direct sur leurs capacités physiques et leurs performances. L’évaluation des capacités physiques des sportifs est un élément essentiel du suivi de leur entraînement, leur permettant de maintenir voire améliorer leurs performances et de limiter les risques de blessures. Si nous savons que les athlètes utilisent principalement deux modes de propulsion (Synchrone - Syn - et Asynchrone - Asy), peu d’études ont porté sur leur analyse comparée chez des handisportifs et la majorité d’entre elles ont été réalisées en laboratoire, avec des sujets sains. Or, nous disposons de très peu d’études comparées laboratoire - terrain et valides - handisportifs permettant d’affirmer que les tests effectués en laboratoire, de surcroit sur des sujets sains, sont représentatifs de la réalité de la pratique handisport sur le terrain. Ainsi, cette thèse a pour objectif d’étudier les différentes techniques de propulsion en FRM chez des handisportifs dans l’optique de contribuer à améliorer la performance et de réduire les facteurs de risque de blessures liés aux contraintes de la discipline. Pour cela, la première étape a consisté à comparer les réponses physiologiques et biomécaniques de la propulsion Asy entre le tapis roulant et le terrain. Nous avons montré que l’analyse de la propulsion Asy n’est pas préconisée sur un tapis roulant car il ne reproduit pas fidèlement les conditions de terrain, notamment à cause des mouvements latéraux du FRM (steering) plus important pour ce mode de propulsion, qui sont neutralisés par le maintien du FRM sur le tapis roulant. Nous avons montré que la dépense énergétique est alors plus importante et que certains paramètres biomécaniques sont modifiés par rapport à une propulsion sur le tapis roulant où le steering est neutralisé. Nous émettons l’hypothèse qu’en fonction de ses capacités résiduelles, l’athlète utilise de manière accrue ses muscles du tronc pour assurer sa stabilité posturale lors du mode Asy. Ensuite, une comparaison des deux modes de propulsion a été réalisée sur le terrain lors de trois types de tests : premièrement, lors de tests sous-maximaux (session de 4 min à 8 km.h-1), deuxièmement, lors de tests d’endurance progressif type Vameval permettant de mesurer la capacité aérobie des athlètes, et enfin lors de sprints permettant de mesurer la capacité anaérobie des athlètes. Les résultats montrent que la propulsion Asy augmente les paramètres temporels (temps de recouvrement et temps de cycle) ainsi que l’efficacité de la propulsion alors que la propulsion Syn semble être plus performante et davantage à risque de développer des blessures. Enfin, à l’aide d’un ergomètre instrumenté FRET couplé à un système d’analyse du mouvement, nous avons quantifié l’effet de ces deux modes de propulsion sur la symétrie et les mouvements du tronc. Pour cela, nous avons choisi d’analyser l’influence des modes de propulsion Syn et Asy lors du démarrage et lors de la propulsion à vitesse stabilisée, chez des sujets sportifs. Les résultats montrent que la propulsion Asy induit plus d’asymétrie par rapport à la propulsion Syn. Les mouvements médio-latéraux du tronc associés aux amplitudes de déplacement du centre de gravité supérieure dans le plan médio-latéral ainsi qu’aux mouvements de steering plus importants observés lors du mode Asy suggèrent une plus grande instabilité posturale et une activité musculaire accrue des muscles du tronc. Ainsi, au regard de ces résultats, en fonction des capacités physiques de l’athlète, des phases de jeux et de la période d’entrainement, il serait plus recommandé de choisir l’un ou l’autre des modes de propulsion. L’amélioration des performances lors de la propulsion en ligne droite et sans ballon, nous semble passer par l’utilisation de la propulsion Syn alors que la propulsion Asy serait à préconiser pour la prévention des blessures et la récupération

Biomechanical and physiological analysis of synchronous and asynchronous propulsion modes in manual wheelchair basketball players

Le handibasket est pratiqué par des sportifs en Fauteuil Roulant Manuel (FRM) dont la déficience a un impact direct sur leurs capacités physiques et leurs performances. L’évaluation des capacités physiques des sportifs est un élément essentiel du suivi de leur entraînement, leur permettant de maintenir voire améliorer leurs performances et de limiter les risques de blessures. Si nous savons que les athlètes utilisent principalement deux modes de propulsion (Synchrone - Syn - et Asynchrone - Asy), peu d’études ont porté sur leur analyse comparée chez des handisportifs et la majorité d’entre elles ont été réalisées en laboratoire, avec des sujets sains. Or, nous disposons de très peu d’études comparées laboratoire - terrain et valides - handisportifs permettant d’affirmer que les tests effectués en laboratoire, de surcroit sur des sujets sains, sont représentatifs de la réalité de la pratique handisport sur le terrain. Ainsi, cette thèse a pour objectif d’étudier les différentes techniques de propulsion en FRM chez des handisportifs dans l’optique de contribuer à améliorer la performance et de réduire les facteurs de risque de blessures liés aux contraintes de la discipline. Pour cela, la première étape a consisté à comparer les réponses physiologiques et biomécaniques de la propulsion Asy entre le tapis roulant et le terrain. Nous avons montré que l’analyse de la propulsion Asy n’est pas préconisée sur un tapis roulant car il ne reproduit pas fidèlement les conditions de terrain, notamment à cause des mouvements latéraux du FRM (steering) plus important pour ce mode de propulsion, qui sont neutralisés par le maintien du FRM sur le tapis roulant. Nous avons montré que la dépense énergétique est alors plus importante et que certains paramètres biomécaniques sont modifiés par rapport à une propulsion sur le tapis roulant où le steering est neutralisé. Nous émettons l’hypothèse qu’en fonction de ses capacités résiduelles, l’athlète utilise de manière accrue ses muscles du tronc pour assurer sa stabilité posturale lors du mode Asy. Ensuite, une comparaison des deux modes de propulsion a été réalisée sur le terrain lors de trois types de tests : premièrement, lors de tests sous-maximaux (session de 4 min à 8 km.h-1), deuxièmement, lors de tests d’endurance progressif type Vameval permettant de mesurer la capacité aérobie des athlètes, et enfin lors de sprints permettant de mesurer la capacité anaérobie des athlètes. Les résultats montrent que la propulsion Asy augmente les paramètres temporels (temps de recouvrement et temps de cycle) ainsi que l’efficacité de la propulsion alors que la propulsion Syn semble être plus performante et davantage à risque de développer des blessures. Enfin, à l’aide d’un ergomètre instrumenté FRET couplé à un système d’analyse du mouvement, nous avons quantifié l’effet de ces deux modes de propulsion sur la symétrie et les mouvements du tronc. Pour cela, nous avons choisi d’analyser l’influence des modes de propulsion Syn et Asy lors du démarrage et lors de la propulsion à vitesse stabilisée, chez des sujets sportifs. Les résultats montrent que la propulsion Asy induit plus d’asymétrie par rapport à la propulsion Syn. Les mouvements médio-latéraux du tronc associés aux amplitudes de déplacement du centre de gravité supérieure dans le plan médio-latéral ainsi qu’aux mouvements de steering plus importants observés lors du mode Asy suggèrent une plus grande instabilité posturale et une activité musculaire accrue des muscles du tronc. Ainsi, au regard de ces résultats, en fonction des capacités physiques de l’athlète, des phases de jeux et de la période d’entrainement, il serait plus recommandé de choisir l’un ou l’autre des modes de propulsion. L’amélioration des performances lors de la propulsion en ligne droite et sans ballon, nous semble passer par l’utilisation de la propulsion Syn alors que la propulsion Asy serait à préconiser pour la prévention des blessures et la récupération.Wheelchair basketball (WB) is practiced by sportsmen in Manual Wheelchair (MWC) whose deficiency has a direct impact on their physical capacities and their performances. The evaluation of the physical capacities of the athletes is an essential element of the follow-up of their training, allowing them to maintain or improve their performances and to limit the risks of injuries. Although we know that the athletes use mainly two modes of propulsion (Synchronous - Syn - and Asynchronous - Asy), few studies have focused on their comparative analysis in WB players and most of them have been carried out in the laboratory, with healthy subjects. However, we have very few studies comparing laboratory - field and valid – WB players allowing to affirm that the tests carried out in the laboratory, in addition on healthy subjects, are representative of the reality of the WB practice in the field. Thus, this thesis aims to study the various techniques of MWC propulsion with WB players to help improve performance and reduce the risk of injuries’ factors related to the constraints of discipline. For this, the first step was to compare the physiological and biomechanical responses of Asy propulsion between the treadmill and the field. We have shown that the analysis of the Asy propulsion is not recommended on a treadmill because it does not completely reproduce the ground conditions, in particular because of the greater steering movements for this mode of propulsion, corresponding to the lateral movements of the MWC, which is neutralized by the attach of the MWC on the treadmill. However, on the field, this steering makes the athlete to correct his trajectory to be as straight as possible. We found that the energy cost is higher and that some biomechanical parameters are modified compared to a propulsion on the treadmill where the steering is neutralized. We hypothesize that, depending on his residual abilities, the athlete uses his trunk muscles more intensively to ensure his postural stability during Asy mode of propulsion. Then, a comparison of the two modes of propulsion was carried out in the field during three types of tests: firstly, during submaximal tests (session of 4 min at 8 km.h-1), secondly, during progressive endurance test like Vameval to measure the aerobic capacity of athletes, and finally during sprints to measure the anaerobic capacity of athletes. The results show that the Asy propulsion increases the time parameters (recovery time and cycle time) as well as the efficiency of the propulsion while the Syn propulsion seems to be more efficient and more at risk of developing injuries. Finally, using a FRET instrumented ergometer coupled to a motion analysis system, we also quantified the effect of these two modes of propulsion on symmetry and trunk movements. For this, we chose to analyze the influence of Syn and Asy propulsion mode during start-up and during steady state propulsion, with sport subjects. The results show that Asy propulsion induces more asymmetry compared to Syn propulsion. Medial-lateral trunk movements associated with medial-lateral superior amplitudes of center of pression displacement and higher steering movements observed in the Asy mode suggest greater postural instability and increased muscular trunk activity. Thus, in view of these results, depending on the physical abilities of the athlete, the game phases and the training period, it would be more recommended to choose one or other of the propulsion modes. The improvement of the performances during the propulsion in straight line and without ball, seems to us to pass by using the Syn mode of propulsion whereas the Asy propulsion would be to recommend for the prevention of the injuries and the recovery

Performance, asymmetry and biomechanical parameters in wheelchair rugby players

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Sprint speed and propulsion asymmetry in wheelchair rugby

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Effects of synchronous versus asynchronous push modes on performance and biomechanical parameters in elite wheelchair basketball

International audienceThis study aimed to compare the effects of synchronous (SYN) vs asynchronous (ASY) modes of wheelchair propulsion in field sprint tests on performance and biomechanical parameters. Seven elite wheelchair basketball players performed two separate (SYN and ASY) straight-line 20-m sprints. ASY increased sprint time and decreased push frequency compared to SYN (p < 0.05). Peak velocity and total force for the mean of the last three pushes were higher in SYN. Rate of rise was higher in SYN for the first, second and third pushes (p < 0.05). No significant difference was found for peak power and mean work. SYN mode induces better performance (13% difference in speed). However, the increase in rate of rise, thus the expansion of the total force when gripping the hand rim, push frequency and total force in SYN modes seems to expand the risk of developing musculoskeletal disorders during manual wheelchair propulsion for upper limb joints than ASY

Perception de l’effort et performances de deux modes de propulsion lors d’un test de terrain effectué par des joueurs de basketball en fauteuil roulant

IF=0.51International audiencePurposeThis study aims to comparing, performance and perceived exertion of the synchronous versus asynchronous mode of wheelchair propulsion within the framework of a progressive aerobic field test.Materials and methodEight highly trained wheelchair basketball players have performed an incremental multistage field test in two separate sessions (synchronous and asynchronous). The number of exercise levels performed, maximal aerobic velocity, rating of perceived exertion and arm frequency were measured.ResultsThe number of exercise levels performed and maximal aerobic velocity are significantly increased in the synchronous mode (P<0.05) and arm frequency is significantly higher in synchronous versus asynchronous at 100% maximal aerobic velocity. There is a significant correlation between both modes of propulsion for the number of exercise levels performed (r2=0.80). However, normalized rating of perceived exertion values at each maximal aerobic velocity percentage shows no significant difference whatever the mode of propulsion, even if the absolute value of rating of perceived exertion tends to be higher in asynchronous versus synchronous at each stages.ConclusionSynchronous mode provides better performance than asynchronous, in terms of number of exercise levels performed and maximal aerobic velocity. Arm frequency could restrict athletes’ performance in asynchronous propulsion during the final stage. It would be interesting for futures studies to assess both physiological and biomechanical parameters simultaneously.ObjectifsCette étude vise à comparer les performances et la perception de l’effort lors de la propulsion en fauteuil roulant manuel en mode synchrone versus asynchrone dans le cadre d’un test de terrain progressif.Matériels et méthodeHuit joueurs de basketball en fauteuil roulant manuel ont effectué le Multistage Field Test selon les deux modes de propulsion (synchrone et asynchrone). Le nombre de paliers atteint, la vitesse maximale aérobie, l’évaluation de l’effort perçu et la fréquence de poussée ont été mesurés.RésultatsLe nombre de paliers atteint et la vitesse maximale aérobie sont significativement supérieurs en mode synchrone (p<0,05) et la fréquence de poussée est significativement plus élevée en synchrone à 100 % de la vitesse maximale aérobie. Il existe une corrélation significative entre les deux modes de propulsion pour le nombre de paliers atteint (r2=0,80). Cependant, les valeurs normalisées de l’effort perçu à chaque pourcentage de vitesse maximale aérobie ne montrent pas de différence significative, quel que soit le mode de propulsion, même si les valeurs absolues de l’effort perçu ont tendance à être plus élevées en asynchrone à chaque palier du test.ConclusionLe mode synchrone fournit de meilleures performances que le mode asynchrone, en termes de nombre de paliers atteint et vitesse maximale aérobie. La fréquence de poussée pourrait limiter la performance des athlètes en asynchrone pendant les derniers paliers. Il serait intéressant d’évaluer simultanément les paramètres physiologiques et biomécaniques lors de prochaines études

Analyse biomécanique du mode de propulsion synchrone versus asynchrone chez des basketteurs en fauteuil roulant lors de tests de terrain

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Sprint performance and force application of tennis players during manual wheelchair propulsion with and without holding a tennis racket

International audienceThe objective of this exploratory research is to study the impact of holding a tennis racket while propelling a wheelchair on kinetic and temporal parameters in a field-based environment. 13 experienced wheelchair tennis players with disabilities (36.1 ± 8.2 years, 76.8 ± 15.3 kg, 174.8 ± 17.1 cm) classified between 30/8 and first series performed two 20 m sprints in a straight line, on a tennis court: one while holding a tennis racket and the second without a tennis racket. They used their own sports wheelchair. Potential participants were excluded if they had injuries or pain that impaired propulsion. Maximal total force, maximal propulsive moment, rate of rise, maximal power output, push and cycle times and maximal velocity were measured. Sprinting while holding a tennis racket increased the cycle time by 0,051 s and push time by 0,011s. Sprinting while holding a tennis racket decreased the maximal propulsive moment, maximal power output, rate of rise and maximal velocity during propulsion by 6.713 N/m, 151.108 W, 672.500 N/s and 0.429 m/s, respectively. Our results suggest that the biomechanical changes observed associated with racket propulsion are generally in a direction that would be beneficial for the risk of injury. But sprinting holding a racket seems to decrease players propulsion performance. Working on forward accelerations with a tennis racket would be a line of work for coaches