L’homme et le cheval athlètes : deux modèles pour une production de connaissances commune

La recherche dans le sport est une nécessité pour améliorer la performance. Les moyens à mettre en œuvre pour développer ces recherches se heurtent à une réglementation expérimentale de plus en plus drastique, aussi bien chez l’homme que chez le cheval. Il est donc indispensable de mutualiser les connaissances. L’objectif de ce texte est de montrer en quoi les deux athlètes que sont l’homme et le cheval ont suffisamment de similitudes physiologiques et biomécaniques à l’exercice pour transposer les connaissances de l’un à l’autre. Plusieurs exemples illustreront le lien et les applications communes dans le domaine du sport.

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par Sophie BIAU - | 27.03.2020 |
Niveau de technicité :
L’homme et le cheval athlètes © A. Laurioux
Sommaire

Cheval athlète versus athlète humain

De nombreux points communs en matière de physiologie sportive

L’homme sportif de haut niveau et le cheval de sport sont deux athlètes possédant de nombreux points communs en matière de physiologie sportive. La réalisation d'un effort repose sur les mêmes processus énergétiques pour les deux. L’homme et le cheval s’adaptent à l’effort en fonction de son intensité et de sa durée. Ils s’adaptent donc à l’entraînement, avec des modifications à court, moyen et long terme des systèmes respiratoire, circulatoire, nerveux, musculaire et squelettique. De nombreuses études font le parallèle entre l’homme et le cheval à l’entraînement (Galloux et Bessat, 2018 ; Younes, 2015). 

Pour ces raisons, l’entraînement du cheval a bénéficié de l’avancée des connaissances chez l’homme athlète. En parallèle, la technologie s’est adaptée. C’est le cas, par exemple, des cardiofréquencemètres. Il permet pour les 2 athlètes de calibrer l’intensité de la séance, mais maintenant aussi d’évaluer la récupération, voire de détecter précocement la fatigue.


Mais le cheval a un potentiel supérieur à celui de l’homme

Toutefois, le cheval se distingue par des particularités qui lui confèrent un potentiel bien supérieur à celui de l’homme. En effet, de par son système cardio-vasculaire, ses capacités respiratoires et ses caractéristiques musculaires et sanguines, le cheval dispose d’un plus grand potentiel aérobie et une grande capacité anaérobie. Sa VO² max plus élevée, ses réserves en glycogène inépuisables, sa capacité à supporter des concentrations de lactate élevées et son fort pourcentage de fibres musculaires « rapides » font du cheval un athlète plus fort que l’homme. Compte tenu de ces caractéristiques exceptionnelles d’adaptation physiologiques à l’effort, le cheval a des capacités aérobie et anaérobie supérieures à l’homme.
 

ChevalHomme
Source anaérobie alactique
ATP musculaire5,2 ± 0,2 µmol/g6,6 ± 0,6 µmol/g
Phosphocréatine18,2 ± 0,2 µmol/g18,3 ± 1,8 µmol/g
Source anaérobie lactique
Glycogène musculaire130 µmol/g55-85 µmol/g
Lactate musculaire max22-45 µmol/g16,1 µmol/g
Lactatémie maximale22-35 mmol/L13,4 mmol/L
Seuil anaérobie4 mmol/L4 mmol/L
Fibres musculaires lentesType I : 8%Type I : 62%
Fibres musculaires rapides

Type IIa : 35%

Type IIb : 53%

Type IIc : 4%

Type IIa : 3%

Type IIb : 34%

Type IIc : 1%

Source aérobie
Fc repos30 bts/min55 bts/min
FC maximale233 ± 7 bts/min220 - âge
VO2max130 mL/kg.min100mL/kg.min

Même avec les facteurs limitants de son système respiratoire (Van Erck, 2006), le cheval athlète laisse peu de chances à l’homme. A titre d’exemple, la course Man VS Horse Marathon, qui a lieu chaque année au pays de Galles, est une compétition mixte homme-cheval monté, sur 35 km de terrain varié. Le règlement de la course a été modifié pour que les écarts entre les deux se resserrent. Le cheval l’emporte chaque année (à l’exception de deux compétitions seulement depuis sa création en 1980).


La biomécanique au service de la performance

Pour améliorer la performance, l’approche physiologique doit être complétée par l’approche biomécanique. La biomécanique est l’application de la mécanique à des systèmes biologiques. Cette science sert la fonction de relation de tout corps poly-articulé, quel que soit le nombre d’appuis au sol (2 ou 4 membres…). Bon nombre d’études se sont appuyées sur ces concepts biomécaniques pour calculer forces de réaction du sol (Ground Reaction Force), moments de forces, impulsion (chez l’humain, car plutôt appelé propulsion chez le cheval), amplitudes, vitesses articulaires… pour une meilleure connaissance du geste dans un contexte identifié (sol, ferrure, type d’obstacle, niveau du cavalier…). 

Les techniques d’analyse du mouvement ont été développées chez l’homme pour améliorer l’entraînement, prévenir les accidents, améliorer la rééducation et le retour à l’activité… À mesure que les systèmes matériels et les applications logicielles progressent, la prise en charge de l’athlète bénéficie de l’évolution des systèmes (matériel et logiciel).

Cheval et son cavalier équipés d’électrodes de surface pour une étude biomécaniqueDes technologies ont été mises au point pour l’homme, puis ont été adaptées pour les animaux. Par exemple, les électrodes de surface qui se sont développées avec succès pour les chevaux (Jansen, 1992 ; Takahashi, 2020). Cette technologie a permis de développer des connaissances sur la synchronisation des muscles pendant le cycle de la foulée.

  • Les segments du cheval sont matérialisés par 30 marqueurs : nuque, encolure, épaules, coudes, genoux, boulets, sabots, nez, pointe de la fesse, grassets, jarrets.
  • Les segments du cavalier sont matérialisés par 16 marqueurs : sommet de la tête, menton, épaules, coudes, poignets, épines iliaques, genoux, chevilles, pieds.

A partir de ce type de mesure, un modèle homme et un modèle cheval permettent d’accéder aux déplacements des centres de gravité.

Exemples d’application issus du transfert de connaissances homme athlète/cheval athlète

Conception de matériel

Pour concevoir le matériel, il est nécessaire d’étudier les phénomènes physiques impliqués lors de son utilisation. Des matériaux récents comme le carbone doivent être résistants, souples ou rigides et légers. Exemple : la perche pour le saut à la perche ou l’arçon de la selle.

La cellule de recherche du CREPS de Poitiers a contribué à mettre au point un module de selle Hippolib® pour personne à mobilité réduite, et l’a transposé au siège du kayak O’lib®.

Module de selle Hippolib®Module de siège de kayak O’lib®


Conception de logiciel

Installation d’un impédancemètre chez le chevalMesure avec l’impédancemètre Z-Métrix® chez l’homme © IFCEAu matériel de mesure, il faut parfois adapter les logiciels. La technique de l’impédancemétrie permet d’obtenir, à partir de quatre électrodes ECG, des informations sur la composition corporelle et l’état de forme. Adaptée à l’homme, cette technique a été validée à partir d’une étude clinique. Elle est en cours de validation pour une utilisation chez le cheval (Z-Equin® et Z-Métrix®Bioparhom).


Aide thérapeutique et aide à l’entraînement

Avec ses effets musculaires et lymphatiques, le KinesioTaping est une technique de physiothérapie qui est apparue d’abord chez l’homme dans les année 70 et développée en médecine du sport début des années 2000. Malgré le manque de connaissances sur les mécanismes d’action et des effets controversés, cette méthode s’est développée très rapidement pour le cheval (Burgaud, 2019).

Pose de Kinesio Taping sur les muscles grands droits chez l’homme


Méthode de récupération

Chez l’homme, le froid ou la cryothérapie (cf. photos ci-dessous) est aujourd’hui un élément incontournable de la prise en charge de la fatigue musculaire post-effort. Elle est maintenant pratiquée chez le cheval pour améliorer la récupération ligamentaire et musculaire.


Lien entre occlusion et gestuelle

Chez l’homme, le lien entre l’appareil manducateur et l’équilibre postural du corps est admis. La protection de l’appareil manducateur du sportif est profitable à la performance. Chez le cheval, le développement de l’Allégeoir® a montré ce lien (Balaresque et Biau, 2018).

Prise d’empreinte pour équiper un cheval d’un Allégeoir®Appuis podaux avant et après correction de l’occlusion d’un athlète


Système d’analyse de la locomotion

La mise au point d’une méthode d’analyse des accélérations a conduit à l’analyse de la marche et de la course de l’homme (Locometrix®) et à celle de la locomotion du cheval (Equimetrix®).

Analyse des allures du cheval (aide à la performance) avec le système Equimetrix®

Ce qu'il faut retenir

La comparaison de l’homme et du cheval est riche sous différents aspects.

Les 2 athlètes présentent beaucoup de similitudes en physiologie. Même s’ils ne partagent pas entièrement toutes les caractéristiques, les mécanismes de réponse à l’entraînement sont les mêmes.
D’autre part, les concepts de la biomécanique s’appliquent à ces deux modèles impliqués dans un même but, celui d’améliorer la santé et la performance des athlètes. Le recours au transfert de connaissances homme athlète/cheval athlète et à la transposition d’études et protocoles expérimentaux non invasifs est indispensable à la production de connaissances communes dans différents champs disciplinaires de la performance sportive et du transfert d’innovation, dans le respect des règles des principes éthiques pour les deux athlètes.

En savoir plus sur nos auteurs
  • Sophie BIAU Ingénieur de recherche physiologie du sport
Bibliographie
  • AUVINET B. et DEMONCEAU T., 1991. Physiologie comparée de l’effort chez l’homme et chez le cheval. Equathlon, 3(11), pages 5-10.
  • BALARESQUE C. et BIAU S., 2018. Effets de l’Allégeoir® sur l’appareil manducateur et la locomotion du cheval de dressage et de loisir, en main et monté. Article équ’idée, juin 2018.
  • BURGAUD I. et BIAU S., 2019. Effets du Kinesio Taping appliqué sur les muscles abdominaux du cheval en main au pas et au trot. Pratique Vétérinaire Équine, n°204, pages 32-36.
  • JANSEN M.O., RAAIJ J.A.G.M., VAN BOGERT A.J., VAN DEN RIEMERSMA D.J., SCHAMHARDT H.C. et HARTMAN W., 1992. Quantitative analysis of computer-averaged electromyographic profiles of intrinsic limb muscles in ponies at the walk. American Journal of Veterinary Research, 53, pages 2343-2349.
  • GALLOUX P. et BESSAT G., 2018. L’entraînement du couple cheval de sport/cavalier, exemple du concours complet. IFCE Editions, 256 pages.
  • GALLOUX P., 2016. Le cheval de concours complet, cet athlète que l'on ignore [en ligne].
  • TAKAHASHI Y., MUKAI K., OHMURA H. et TAKAHASHI T., 2020. Do muscle activities of M. splenius and M. brachiocephalicus decrease because of exercise-induced fatigue in thoroughbred horses ?J. of Equine Vet. Sci., 86, page 102901.
  • VAN ERCK E., 2006. Reconnaître et traiter une contre-performance d’origine respiratoire profonde chez le cheval. Le Nouveau Praticien Vétérinaire Equine, 2(10), pages 93-99.
  • YOUNES M., 2015. Facteurs de variation de l’activité cardiaque au repos, à l’effort et pendant la récupération chez le cheval d’endurance. Thèse de doctorat, présentée et soutenue à l’Université Paris-Saclay, Paris.
  • CREPS Poitiers : performance sportive
Pour retrouver ce document: www.equipedia.ifce.fr
Date d'édition: 11 08 2020
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