Les épreuves de tennis en fauteuil s’ouvrent ce vendredi 30 août sur la terre battue de Roland-Garros. Après Novak Djokovic et Zheng Qinweng, qui repartira avec les médailles d’or ? La France a de réelles chances de médaille avec Stéphane Houdet, double médaillé d’or en double à Rio et Tokyo. On suivra également chez les femmes Pauline Déroulède et Ksénia Chasteau, récente vainqueur de Roland-Garros chez les juniors.
Les règles sont similaires à celles du tennis, à l’exception notable que les joueurs sont autorisés à frapper la balle après deux rebonds. Ce sport, comme d’autres disciplines en fauteuil roulant, repose sur un système de classification qui garantit l’inclusion de personnes ayant différents niveaux de capacité. Dans le tennis en fauteuil roulant, il existe deux catégories principales : les Ouvrirréservé aux joueurs souffrant de blessures aux membres inférieurs, et la catégorie Quaddestiné aux personnes souffrant de blessures aux membres inférieurs et supérieurs.
L’amélioration des performances aux récents Jeux paralympiques est en grande partie due à l’évolution du matériel. Stéphane Houdet en est un parfait exemple : en plus de ses qualités de joueur au tennis, il est en recherche constante d’innovations pour améliorer son fauteuil. Les athlètes se déplacent de plus en plus vite et frappent désormais souvent après le premier rebond pour maintenir la vitesse de la balle, ce qui les rend plus menaçants. Les athlètes n’utilisent pas des fauteuils de tous les jours, mais des fauteuils de sport spécialement conçus pour répondre aux exigences des différentes disciplines. Ils sont reconnaissables à leur légèreté, à leurs grandes roues inclinées et à leurs petites roues arrière dites « anti-bascules », assurant stabilité, rapidité et maniabilité, offrant ainsi aux athlètes une mobilité optimale sur le court.
Optimiser la mobilité de l’athlète
La performance en tennis en fauteuil repose sur deux grands axes fondamentaux. D’abord, comme pour les joueurs valides, les capacités physiques et mentales, ainsi que la maîtrise technique, notamment la variation et la précision dans les frappes de balle, sont cruciales et nécessitent un entraînement rigoureux. Cependant, la particularité de ce sport réside dans la mobilité de l’athlète avec son fauteuil, qui reste essentielle en raison de la rapidité du jeu et de l’étendue du terrain à parcourir.
C’est précisément cet aspect que j’examine dans ma thèse. Afin d’accompagner les sportifs vers le plus haut niveau de performance, la Fédération Française de Tennis a décidé de soutenir le développement de ce projet de recherche. L’objectif principal est d’aider le staff à guider les sportifs dans le choix et le réglage de leur fauteuil en fonction des différentes surfaces de jeu (terre battue, dur, gazon), dans le but d’une optimisation personnalisée des réglages. Une multitude de paramètres peuvent être ajustés en fonction de la morphologie du sportif et de son positionnement dans le fauteuil : la profondeur et la largeur de l’assise, la hauteur du dossier, le carrossage (l’angle des roues par rapport à la verticale), la taille des roues, l’avancée de l’assise, et bien d’autres.
Le tennis en fauteuil roulant est une activité aérobique intermittente, ce qui signifie qu’elle combine des phases d’endurance d’intensité faible ou modérée, marquées par des mouvements continus et réguliers pour se repositionner et anticiper les coups des adversaires, avec des phases plus intenses impliquant des mouvements rapides, comme des sprints ou des changements brusques de direction, pour récupérer une balle au filet ou sur le côté opposé du court.
La terre battue, une surface exigeante
Pour optimiser la mobilité des joueurs et réduire l’effort nécessaire pour se déplacer, il est essentiel de tenir compte de l’interaction entre les pneus et les roulettes et la surface de jeu. Ce contact crée une résistance au roulement, un phénomène physique qui s’oppose au roulement, ce qui entraîne une perte d’énergie et peut réduire la capacité de déplacement de l’athlète. Cette résistance force les joueurs à fournir plus d’efforts, notamment au niveau des membres supérieurs, augmentant ainsi le risque de blessure.
À l’occasion des Jeux paralympiques, organisés sur la mythique terre battue de Roland Garros, la question de la configuration optimale de roues et roulettes pour minimiser la résistance au roulement a été examinée la Fédération. Une précédente étude a notamment montré que, pour une même configuration, la résistance au roulement sur terre battue est 1,5 fois supérieure à celle sur dur. La surface la plus contraignante reste le gazon, qui présente une résistance 5 fois supérieure à celle sur dur. Or, jusqu’à présent, aucune étude ne s’était spécifiquement penchée sur la meilleure combinaison de roues et roulettes à adopter.
Pour répondre à cette question, nous avons testé différentes combinaisons à l’aide de « chariots de décélération ». Ces chariots, spécialement conçus pour l’expérience, nous ont permis d’analyser l’effet de plusieurs paramètres des grandes roues, comme le carrossage, la pression et le type de pneu, ainsi que ceux des roulettes, en tenant compte de leur diamètre, de leur dureté, de leur matériau et de leur profil.
L’expérience consistait à pousser manuellement le chariot en ligne droite, puis à le laisser ralentir naturellement jusqu’à son arrêt complet. À l’aide de centrales inertielles (capteurs légers et compacts), nous avons mesuré la vitesse linéaire du chariot puis calculé le taux de décélération. En multipliant ce taux par la masse du système, nous avons pu déterminer la force de résistance au roulement. Une force plus faible indiquait une configuration plus efficace, avec moins de résistance.
Les résultats ont montré que le type de pneu et sa pression sont des éléments essentiels pour choisir la meilleure configuration. Les caractéristiques des roulettes se sont également révélées importantes et ne doivent pas être sous-estimées. Par exemple, pour les roues arrière, la pression des pneus a un impact considérable sur la friction. À configuration identique (masse, carrossage, pneus identiques), une pression optimale réduit la résistance de 1,42 fois par rapport à une pression moins adaptée. De même, en utilisant la « meilleure » roulette testée, la friction est réduite de 1,8 fois par rapport à la « pire » roulette. Ces tests ont été essentiels pour guider les sportifs dans le choix optimal de leurs pneus et roulettes, afin de minimiser la résistance au roulement sur terre battue.
Analyser les mouvements des joueurs
Parallèlement, pour optimiser les performances locomotrices, il est essentiel, dans un contexte sportif, de pouvoir analyser les caractéristiques des mouvements réalisés lors d’un match.
Si les technologies telles que le GPS et l’analyse vidéo sont couramment utilisées chez les athlètes valides, leur application dans les sports en fauteuil roulant est plus complexe et plus difficile. Le tennis en fauteuil roulant se joue principalement en salle, où le GPS n’est pas fonctionnel, et les dimensions du terrain sont relativement petites (~12 x 5,5 m pour un demi-terrain). Cela nécessite un niveau de détail et de précision que le GPS ne peut actuellement pas fournir. Quant à l’analyse vidéo, elle nécessite une équipe d’analystes pour enregistrer manuellement chaque mouvement, une tâche très laborieuse et chronophage.
Pour surmonter ces limitations, l’installation de centrales inertielles sur le fauteuil de l’athlète, combinée au développement d’un algorithme de détection de tâches locomotrices, a permis de reconnaître six types de mouvements au tennis en fauteuil roulant : la phase statique, la propulsion en ligne droite vers l’avant, la marche arrière, la rotation sur place, la rotation serrée, la rotation large.
Les capteurs collectent des données telles que la vitesse linéaire, la vitesse de rotation et le rayon de giration (qui représente la distance entre le centre de masse de la chaise et le point autour duquel elle tourne). Ces signaux sont ensuite analysés et leur combinaison permet d’identifier les six tâches locomotrices mentionnées ci-dessus. Comme illustré sur la photo, chaque tâche locomotrice est codée par couleur et des paramètres tels que la vitesse, l’accélération et la distance sont extraits pour caractériser les mouvements, offrant ainsi un outil simple et efficace au personnel de la Fédération pour suivre les mouvements tout au long d’un match.
Enfin, ce projet s’inscrit dans une démarche à long terme, visant à optimiser les réglages du fauteuil roulant de manière individualisée. Bien que certaines connaissances soient déjà disponibles, il n’existe pas actuellement de méthode standardisée permettant de tester l’impact de différents réglages sur la biomécanique de propulsion. Pour combler cette lacune, le CERAH (Centre d’études et de recherche sur l’équipement des personnes handicapées) développe un ergomètre multi-réglages, conçu comme un fauteuil roulant, qui permettra d’évaluer l’impact des principaux réglages sur les mouvements du tennis en fauteuil roulant et sur les contraintes articulaires, notamment au niveau de l’épaule. Cette innovation pourrait marquer une avancée significative dans la personnalisation des équipements pour maximiser les performances et minimiser les risques de blessures.
Science et Société se nourrissent mutuellement et s’enrichissent des échanges. La recherche peut s’appuyer sur la participation des citoyens, améliorer leur quotidien ou encore éclairer la décision publique. C’est ce que montrent les articles publiés dans notre série « Science et Société, un nouveau dialogue », publiée avec le soutien du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche.
