Analyse biomécanique du Swim-Start: un examen

Abstrait

Cette revue met à jour l'état de l'art de la natation d'un point de vue biomécanique. Nous passons en revue la contribution du départ de natation à la performance globale de natation, les effets de diverses stratégies de départ de natation et les effets des habiletés à travers la gamme de stratégies de départ de natation identifiées dans la littérature. L'objectif principal est de déterminer les techniques à privilégier dans l'entraînement de natation dans le contexte contemporain du sport. Les phases menant à des événements temporels clés du départ de la natation, comme l'entrée dans l'eau, nécessitent des adaptations à la technique choisie par le nageur au cours d'une performance; nous définissons ainsi le départ de la natation comme le moment où la préparation au décollage commence au moment où le cycle de natation commence. Un objectif secondaire est de déterminer le rôle de la variabilité adaptative au fur et à mesure qu'elle émerge lors de la nage. La variabilité est contextualisée comme ayant un rôle fonctionnel et opérant à travers plusieurs niveaux d'analyse: inter-sujet (expert contre non-expert), inter-procès ou intra-sujet (par répétitions du même mouvement), et inter-préférence (préféré versus technique non préférée). En ce qui concerne les effets des habiletés, nous supposons que l'expertise de départ en natation est distincte de l'expertise en nage. Les départs de natation hautement qualifiés se distinguent en fonction de plusieurs facteurs: le temps de réaction entre le signal de départ et l'impulsion sur le bloc, y compris le contrôle et la régulation de la force et de l'orientation du pied pendant le décollage; temps de glissement approprié avant le début des coups de pied dans les jambes; transition efficace du coup de pied à la jambe à la sortie de la pleine natation avec un mouvement de bras; propulsion maximale globale des jambes et des bras et résistance minimale à l'eau; et une dépense énergétique minimisée grâce à une position corporelle rationalisée. Les nageurs qui sont moins experts au départ nagent plus de temps dans cette phase et bénéficieraient d'un entraînement conçu pour réduire: (i) le temps entre la réaction au signal de départ et l'impulsion sur le bloc, et (ii) le temps de transition (c.-à-d. entre le glissement et le coup de pied dans la jambe, et entre le coup de pied dans la jambe et la natation complète)

Points clés

  • Les nageurs rencontrent deux contraintes principales pendant le mouvement de départ: parcourir plus de distance dans les airs (pour obtenir moins de résistance) et tourner pour entrer correctement dans l'eau.

  • Le début de natation est une somme de compromis dans toutes ses parties, et l'expertise de départ de natation est distincte de l'expertise de nage correspondant aux meilleures façons de gérer ces compromis.

  • La variabilité trouvée est contextualisée comme ayant un rôle fonctionnel et opérant à travers plusieurs niveaux d'analyse.

Mots clés: Biomécanique, expertise, performance, techniques, variabilité

Méthodologie de recherche documentaire

MEDLINE et ScienceDirect ont été recherchés pour les sources primaires à l'aide de six mots clés: expertise, performance, technique, variabilité, natation et départ. Celles-ci ont été regroupées (via l'opération booléenne «OU») et combinées (via l'opération booléenne «ET») avec des mots-clés similaires regroupés liés à la biomécanique de la natation. Les actes des congrès internationaux sur la biomécanique et les bases de données sur la natation ont également été consultés, depuis leurs premiers documents disponibles jusqu'en novembre 2012. Les articles pertinents ont été recherchés sur Google Scholar, et les articles cités et les listes de référence de toutes les études incluses ont été soigneusement examinés. Les articles analysant les départs de natation étaient limités à ceux rédigés en anglais. Les publications complètes et les résumés ont été examinés et toutes les études pertinentes ont été récupérées. Un formulaire standardisé a été utilisé pour sélectionner les études éligibles à l'inclusion. En fin de compte, 45 références et huit livres ont été sélectionnés parmi les articles et livres précédemment sélectionnés dans les recherches MEDLINE, ScienceDirect et Google Scholar; 17 autres références ont été extraites des actes des congrès des sciences du sport. Le désaccord a été résolu en atteignant un consensus parmi les auteurs, qui ont pris en compte la taille de la population étudiée et le niveau de natation pour l'inclusion.

Le début d'une épreuve de natation

Récemment, l'intérêt pour la recherche spécifique à la natation a commencé à s'accélérer (Pelayo et Alberty, 2011). En effet, Vilas-Boas (2010) a noté que la natation est désormais l'une des activités physiques les plus étudiées, sur la base du nombre d'articles de recherche publiés et du nombre de pays représentés aux réunions internationales. Une partie de cette montée d'intérêt peut être liée aux modifications en cours des règles de natation, entraînées par des changements dans les techniques et technologies de natation, qui ont tous inspiré de nouvelles directions de recherche. Cela comprend le départ en nage (SW 7 des règles de la FINA), qui a subi plusieurs changements d'un point de vue réglementaire. Par exemple, le 1er janvier 2010, un nouveau bloc de démarrage a été autorisé, avec une section arrière surélevée pour faciliter la technique de démarrage sur piste (Omega OSB11). L'analyse de la compétition a fourni des informations sur l'heure de début (jusqu'à 15 m), les temps de virage (7,5 m dans et hors du mur) et l'heure d'arrivée (5 m dans le mur), ainsi que la longueur et la course vitesse et vitesse, pour chaque section de 25 m de nage libre (Mason et Cossor, 2000). De plus, l'heure de départ a été évaluée quantitativement par rapport aux temps de nage, de virage et d'arrivée afin d'évaluer sa contribution à la performance globale (Arellano et al., 1996; Costill et al., 1992; Lyttle et Benjanuvatra, 2005; Mills et Gehlsen, 1996; Vilas Boas et al., 2003). Les résultats indiquent que l'heure de départ à 15 m peut représenter entre 0,8% et 26,1% du temps de course total, selon l'événement (Lyttle et Benjanuvatra, 2005) (c.-à-d., Ce dernier pourcentage reflétant le pourcentage dans les épreuves de sprint ). De plus, contrairement aux départs en bloc dans les épreuves de longue distance, dans lesquelles l'athlète doit accélérer de zéro à la vitesse de course maximale, les départs de natation en plongée permettent aux nageurs d'entrer dans l'eau plus rapidement que la vitesse de nage moyenne, ce qui souligne encore la grande importance du départ en natation dans les sprints. Des techniques de plongée efficaces permettent aux nageurs d'exploiter la vitesse générée pendant la plongée et sont conformes au principe d'efficacité qui anime chaque phase de l'épreuve de compétition (Kilduff et al., 2011; Lyttle et Blanksby, 2011).

Analyse de la cinématique de début de natation

Méthodologie

Les études sur la natation ont analysé plusieurs paramètres. Par exemple, les analyses cinématiques du comportement et des performances de départ à la nage ont généralement compartimenté le départ en phases distinctes, telles que le temps de bloc, le temps de vol et le temps sous l'eau (Arellano et al., 1996; Cossor et Mason, 2001; Vilas-Boas et al., 2003). Des études plus récentes ont supposé que le début commence réellement par la réaction au signal de départ et la poussée du bloc (Benjanuvatra et al., 2007; Bishop et al., 2009; De la Fuentes et al., 2003; Slawson et al ., 2012). Ces essais ont été enregistrés à 50 Hz avec une caméra vidéo numérique placée perpendiculairement à la direction du mouvement. Vantorre et al. (2010a) ont utilisé à la fois des caméras fixes (placées à 5 m et 15 m) pour déterminer les limites de phase et des caméras mobiles sous-marines sur un chariot pour analyser les variables qualitatives et les paramètres de course comme la longueur ou la fréquence de la course. Les forces appliquées lors de la poussée du bloc de départ ont été analysées via des blocs de départ instrumentés sur mesure. Les courbes de force mesurent l'impulsion dans les axes horizontal et vertical (en N · kg-1) (Benjanuvatra et al., 2007; Blanksby et al., 2002; Lee et al., 2001; Slawson et al., 2012; Vantorre et al., 2010b, 2010c; Vilas-Boas et al., 2003; West et al., 2011). L'analyse cinétique de la phase de bloc a quantifié l'impulsion et décrit sa direction par rapport à la direction du mouvement (Benjanuvatra et al., 2007; Blanksby et al., 2002; Lee et al., 2001; Slawson et al., 2012; Vantorre et al., 2010b, 2010c; Vilas-Boas et al., 2003).

Phase de blocage

Plusieurs études sur la cinétique de la phase de départ en nage, en particulier le temps de réaction sur le bloc de départ et les phases de vol et d'entrée, ont établi des parallèles avec le départ en athlétisme (Ayalon et al., 1975; De la Fuentes et al., 2003 ; Issurin et Verbitsky, 2003; Krüger et al.2003; Miller et al., 2003; Vilas-Boas et al., 2003; Zatsiorsky et al., 1979). Cependant, d'un point de vue biomécanique, ces démarrages diffèrent à bien des égards. De plus, chez les nageurs, les départs diffèrent également selon la spécialité. Les nageurs de sprint doivent pivoter vers l'arrière pour se redresser, tandis que les nageurs de plus longue distance doivent se concentrer sur la distance parcourue dans les airs et l'orientation du corps à l'entrée de l'eau. Ici, la rupture du départ de nage n'est pas seulement une question spatiale, mais aussi une question de changements moteurs pendant le mouvement de départ global. Dans cette perspective, des études sur la phase de bloc (Benjanuvatra et al., 2007; Vantorre et al., 2010a) ont montré que deux actions distinctes doivent être optimisées: une réaction rapide au signal de démarrage et une impulsion élevée générée sur le bloc de départ. Les études sur la phase de bloc ont généralement été des analyses cinétiques centrées sur la force appliquée au bloc ou sur des programmes d'entraînement conçus pour améliorer le démarrage (Bishop et al., 2009; Breed et Young, 2003; De la Fuentes et al., 2003 ; Lee et al., 2001). Le temps de réaction doit être aussi bref que possible, tandis que les phases de mouvement sur le bloc doivent durer assez longtemps pour maximiser l'impulsion du nageur pour atteindre une vitesse horizontale élevée (Breed et Young, 2003). En d'autres termes, un compromis doit être trouvé entre passer trop de temps sur le bloc pour créer plus de force et passer trop peu de temps sur le bloc pour minimiser le déficit de temps et éviter d'être «laissé au départ» (Lyttle et al., 1999).

Phases de vol et d'entrée

Décomposer un départ de natation en ses composants peut être difficile car les phases ne sont pas toujours claires. Maglischo (2003) a défini l'entrée d'eau comme le moment où la main entre dans l'eau. Cette définition est largement utilisée pour déterminer la fin de la phase de vol, au cours de laquelle les nageurs doivent sauter le plus loin possible et parcourir la distance maximale à la vitesse élevée développée pendant la phase de blocage (Hubert et al., 2006; Sanders et Byatt- Smith, 2001). Ruschel et al. (2007) ont rapporté que la durée du vol n'est pas corrélée avec l'heure de début mais que la distance de vol est l'une des variables qui déterminent la performance de départ (r = -0,482). Maglischo (2003) a noté que la phase de bloc influence fortement la phase de vol en imposant un compromis entre les styles brochet et plat pour la trajectoire aérienne (Maglischo, 2003). Le départ du brochet a un temps de départ plus long, des angles de décollage et d'entrée plus grands et une distance plus courte pour entrer dans l'eau que le départ à plat (Counsilman et al., 1988). Wilson et Marino (1983) ont montré un temps de départ de 10 m plus court, un angle d'entrée plus grand, une distance plus courte à l'entrée de l'eau et un angle de hanche plus grand à l'entrée pour le départ du brochet que pour le départ plat. Cependant, après cinq séances de formation, Kirner et al. (1989) ont rapporté que l'entrée de départ / plat à grippage montrait un temps de départ de 8 m plus court et un angle d'entrée plus petit que l'entrée de départ / brochet. Ainsi, le départ à plat vise une entrée rapide dans l'eau en utilisant une position de corps plus plate et des caresses plus précoces. Le départ du brochet crée un trou plus petit pour l'entrée d'eau (c'est-à-dire un angle d'entrée plus vertical à la surface de l'eau) avec une vitesse plus élevée en raison de l'influence de la gravité, mais il nécessite une horizontale (position du corps par rapport à la surface) puis verticale (jusqu'à la rupture) la surface de l'eau) récupération sous-marine, ce qui entraîne une résistance plus élevée. Vantorre et al. (2010a) ont étudié les départs de natation et ont constaté que les stratégies diffèrent même parmi les nageurs d'élite. Ces auteurs ont observé que les profils de départ de natation incluaient des différences dans la façon dont les membres étaient utilisés pour atteindre des styles de trajectoire spécifiques, tels que le départ de Volkov, avec les bras en arrière pendant l'impulsion de jambe, ou le début de style de vol, avec les bras directement devant. de la tête (Vantorre et al., 2010a). Cependant, la tâche du nageur pendant la phase de vol n'est pas simplement d'aller aussi loin que possible. Mclean et al. (2000) et Vantorre et al. (2010a; 2010b) ont montré que les nageurs doivent également générer suffisamment de moment angulaire pour faire une entrée propre dans l'eau, ce qui signifie qu'ils ont besoin de suffisamment de temps pour tourner en vol afin d'entrer dans l'eau par un petit trou. Les mouvements des bras influencent l'élan angulaire et pendant les rotations vers l'avant du début de la natation, un balancement du bras vers l'avant diminue la rotation et, inversement, les rotations vers l'arrière augmentent la rotation du corps (Bartlett, 2007). Par conséquent, pour gérer l'élan angulaire généré pendant la phase de blocage, les nageurs peuvent effectuer un départ à plat (moins d'élan angulaire et une trajectoire plate) ou un départ de Volkov avec un balancement du bras vers l'arrière (plus d'élan angulaire et une trajectoire de brochet) (Seifert et al ., 2010; Vantorre et al., 2010d). Les nageurs entrent dans l'eau à un angle maintenu pendant la phase de descente du vol.

Phase de glissement

Après les phases aériennes (phases de bloc, de vol et d'entrée), les nageurs doivent gérer la transition de l'air à l'eau (Maglischo, 2003), la glisse commençant lorsque la tête entre dans l'eau et se terminant lorsque la tête éclate (Counsilman et al ., 1988). Après l'entrée dans l'eau, le nageur reste dans une position profilée le plus longtemps possible pour maintenir la vitesse acquise lors des phases précédentes et prend progressivement une position horizontale: c'est la phase de glisse. Cossor et Mason (2001) et Sanders (2004) ont indiqué que les performances à l'arrivée sont fortement corrélées avec le temps de démarrage de la natation passé sous l'eau pendant la phase de glisse. Cependant, peu d'études l'ont réellement mesuré, la plupart se concentrant sur la phase aérienne. De Jesus et al. (2011) ont montré l'importance du compromis entre la vitesse sous-marine et les performances de démarrage du dos. Guimaraes et Hay (1985) et Hay (1988) ont conclu que le temps de vol plané est plus important pour la phase de départ que le temps de bloc ou le temps de vol (expliquant 95% de la variance du temps de départ pour r = 0,97). Le maintien d'une position corporelle rationalisée après l'entrée d'eau est essentiel pour ralentir la perte de vitesse. Des preuves évidentes de cela sont montrées lorsque les nageurs sont remorqués, car ils produisent une plus grande résistance hydrodynamique en position couchée qu'en position couchée (Clarys et Jiskoot, 1975; Counsilman, 1955). Ces observations indiquent que la forme du corps, plutôt que la surface, est l'élément décisif pour déterminer la proportion de la résistance totale. Par exemple, placer une main au-dessus de l'autre, au lieu de positionner les mains dans l'alignement des épaules, a provoqué une diminution de 7% de la résistance (Bulgakova et Makarenko, 1966) ().

Impact de la forme du corps sur la résistance à l'écoulement lorsque le corps est tiré (proportion de résistance par rapport à la résistance totale en position de glissement correspondant à 100%) (Bulgakova et Makarenko, 1996).

Compte tenu de l'importance de cette phase pour démarrer les performances, certains auteurs ont développé des méthodes pour quantifier la qualité de la glisse avec des coefficients de traînée en utilisant l'analyse dynamique des fluides computationnelle (Naemi et al., 2010; Naemi et Sanders, 2008; Vilas-Boas et al., 2010). Bixler et al. (2007) ont validé cet outil pour les études de natation. Le facteur de glissement est la mesure de l'efficacité de glissement qui tient compte des effets combinés des forces résistives et de la masse ajoutée. La qualité de glisse est ainsi mesurée en fonction de la posture adoptée et des caractéristiques d'écoulement autour du corps du nageur. Le facteur de glisse (exprimé en mètres) est atteint lorsqu'un corps glissant (le nageur) a une vitesse initiale de 2 m · s-1 et décélère à 1 m · s-1 en moins de rien. Naemi et Sanders (2008) ont montré que cela est lié à la taille et à la forme du nageur. Les caractéristiques inertielles et résistives d'un corps profilé affectent l'efficacité de la glisse. Une étude du début de la brasse a révélé que pour la même vitesse de glissement moyenne (1,37 ± 0,124 m · s-1) pendant le départ en nage, les valeurs de la première position de glissement avant la première traction du bras étaient significativement inférieures aux valeurs de la deuxième position de glissement de la brasse sous-marine (Vilas-Boas et al., 2010). Ces résultats corroboraient ceux de Seifert et al. (2007), qui ont constaté que les nageurs de brasse avaient tendance à passer trop de temps à glisser lorsqu'ils se trouvaient dans la deuxième position de glisse du départ de la brasse.

Propulsion sous-marine

Les nageurs doivent gérer la glisse, les coups de pied sous l'eau et l'évasion pour commencer à nager (Elipot et al., 2009; 2010; Maglischo, 2003; Vantorre et al., 2010a). Ainsi, le départ de nage ne se limite pas aux phases de bloc et aériennes, mais se poursuit jusqu'à ce que le nageur refasse surface et commence à nager jusqu'à la marque des 15 m dans tous les coups sauf la brasse, selon les règles de la FINA.

Peu d'études ont analysé la phase sous-marine du départ même si elle contribue à une distance considérable en début de course, notamment au brasse (Arellano et al., 1996; Cossor et Mason, 2001; Guimaraes et Hay, 1985; Vilas-Boas et al., 2003). Cossor et Mason (2001) ont trouvé une corrélation négative (r = -0,734) entre la vitesse sous-marine et l'heure de début de 15 m dans les événements de 100 m dos et 100 m brasse, suggérant ainsi la valeur d'une vitesse élevée pendant la phase sous-marine pour atteindre une vitesse de nage élevée. Certains auteurs ont souligné l'importance de quantifier la phase sous-marine du départ (Sanders, 2002), mais peu se sont concentrés sur le faire ou sur la propulsion sous-marine des jambes (Blanksby et al., 1996; Clothier et al., 2000; Elipot et al., 2010; Lyttle et al., 1998, 2000; Takeda et al., 2009). En effet, malgré une pénurie de données, les auteurs reconnaissent que le temps de la phase sous-marine est fondamental pour réaliser un démarrage de nage efficace (Sanders, 2004; Vilas-Boas et al., 2003; Vilas-Boas et al., 2000). Cette conviction a été exprimée dans l'étude de Pereira et al. (2003), qui a suggéré que le temps entre l'entrée de l'eau et la marque des 15 mètres est la variable la plus importante dans la performance de départ de natation. Pour tous les coups autres que la brasse, seules les jambes sont utilisées pendant la phase sous-marine. La phase sous-marine de la brasse est spécifiquement définie par les règles de la FINA comme suit: «après le départ et après chaque virage, le nageur peut effectuer un mouvement de bras complètement vers les jambes pendant lequel le nageur peut être immergé. Un seul coup de pied papillon est autorisé lors du premier coup de bras, suivi d'un coup de pied de brasse»(SW 7.1 FINA). Cette spécification a conduit certains auteurs à analyser les actions propulsives et planantes, ainsi que la vitesse durant cette partie du départ (Seifert et al., 2007; Vilas-Boas et al., 2010). Ces auteurs ont montré que les nageurs nationaux et internationaux présentent souvent un problème similaire: une superposition négative de propulsion des jambes avec récupération des bras à la phase de retrait, qui est résolue au premier coup de nage. De plus, ces auteurs ont montré que la difficulté de parvenir à une coordination bras-jambe optimale est due à une augmentation de la vitesse qui limite les possibilités de variabilité adaptative. En nage libre, les nageurs commencent généralement à caresser trop tôt, ce qui génère plus de traînée que s'ils avaient continué à planer pendant une période prolongée (Sanders et Byatt-Smith, 2001). Elipot et al. (2010) ont également souligné l'importance de la relation entre le vol à voile et les coups de pied sous-marins pour maintenir la vitesse acquise par le début de la plongée. Houel et al. (2012) ont déclaré que les nageurs devraient idéalement commencer à donner des coups de pied aux dauphins après environ 6 m de glisse et doivent être efficaces, avec un taux élevé de coups de pied. L'organisation motrice pendant la phase sous-marine doit être optimisée en fonction de ces paramètres. Une étude de nageurs experts et non experts a décrit la phase sous-marine comme incluant une phase de battement de jambe et a effectivement compté le nombre d'ondulations de jambe (Vantorre et al., 2010c). Cela a permis aux auteurs de distinguer la glisse de la propulsion des jambes en termes de durée et de quantité relatives et a souligné les transitions difficiles en ce qui concerne les paramètres respectifs. La phase de coup de pied de jambe a été calculée comme le temps entre le début de la propulsion de jambe et la propulsion de bras: lorsque le coup de pied et le coup ont commencé en même temps, elle était égale à 0 seconde; lorsque le nageur a commencé à donner des coups de pied avant de caresser, c'était> 0 seconde; et lorsque le nageur a commencé à caresser avant de donner un coup de pied, c'était <0 seconde.

Profilage cinématique

Vantorre et al. (2010a) a segmenté le départ en six phases (voir): (i) phase de blocage (le temps entre le signal et l'instant où les orteils du nageur quittent le bloc), (ii) phase de vol (le temps entre l'instant où les orteils quittent le bloc et entrée de la main), (iii) phase d'entrée (le temps entre l'entrée de la main et l'immersion des orteils), (iv) phase de glissement (le temps entre l'immersion des orteils et le début de la propulsion sous-marine des jambes), (v) coups de pied dans les jambes phase (le temps entre le début de la propulsion des jambes et la propulsion des bras), et (vi) la phase de natation (le temps entre le début du premier coup et l'arrivée de la tête à la marque des 15 m).

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Phase de démarrage à 15 m (Vantorre et al., 2010a).

L'objectif principal de la recherche sur le départ en nage a été d'identifier la technique de départ la plus efficace en termes de performances. Des outils comme les régressions pas à pas peuvent être utilisés pour analyser différentes parties du début en mettant l'accent sur les aspects qualitatifs. Par exemple, Vantorre et al. (2010a) ont étudié ce que font les nageurs experts pendant la phase sous-marine jusqu'à la marque des 15 mètres, en analysant les paramètres comportementaux tels que les coups de pied dans les jambes, le nombre d'ondulations des jambes, le nombre de coups de bras et la coordination des bras jusqu'à 15 mètres. Ces auteurs ont évalué le temps passé dans chaque phase et tenté de déterminer les profils les plus efficaces pour les performances de démarrage. En utilisant ces paramètres qualitatifs, l'analyse en grappes a déterminé si les nageurs experts ont utilisé les mêmes stratégies pour obtenir un départ optimal. Les profils qui ont émergé correspondaient aux deux principaux attributs d'un départ efficace: savoir quand arrêter de glisser et commencer à donner des coups de pied dans les jambes, et savoir quand commencer la transition de l'ondulation des jambes à la nage complète.

Expertise en natation

Définition

Les fédérations de natation définissent souvent les niveaux de natation à l'aide de grilles de qualification. Pour une installation et une standardisation maximales, les performances pendant les études de natation sont exprimées en temps d'essai et l'expertise peut être caractérisée en pourcentage du record du monde (WR). Les performances supérieures ou égales à 90% de WR sont considérées comme élites. Ainsi, le niveau de natation est généralement basé sur les performances chronométriques. Cependant, les performances chronométriques sont une mesure trop grossière et peuvent être insuffisantes pour définir l'expertise, en particulier à des fins pratiques. Par exemple, la haute performance a été liée à la capacité de bien démarrer, mais un nageur peut être un expert pour l'épreuve de 50 m ou 100 m (épreuves de sprint) mais ne pas être dans la plage de performance proportionnelle à un expert de départ. Comme indiqué précédemment, le départ en piscine est l'une des nombreuses parties d'un événement et mérite d'être considéré comme une compétence distincte. Seifert et al. (2007) et Vantorre et al. (2010c) ont constaté que le départ en nage influe sur la coordination lors des premiers mouvements après une percée en nage en brasse et en nage libre. Cela est dû à la grande vitesse acquise au départ et au glissement plus les mouvements générés pendant la période de propulsion sous-marine (Seifert et al., 2007; Vantorre et al., 2010c). Chaque phase du départ de nage doit être soigneusement coordonnée pour maximiser la contribution à la performance globale.

Tremblay et Fielder (2001) ont observé que les nageurs tentent d'obtenir la puissance explosive la plus élevée du bloc, ce qui nécessite un compromis entre le temps de mouvement optimal et le temps nécessaire pour se détacher du bloc. Pour optimiser la phase de bloc, Mason et al. (2006) ont constaté que les nageurs experts, quelle que soit la technique de départ, généraient une accélération moyenne plus élevée à la sortie du bloc et que les angles de décollage étaient des paramètres discriminants importants de la performance. Wilson et Marino (1983) ont étudié spécifiquement les facteurs influents dans la phase aérienne et ont signalé de faibles angles de décollage par des nageurs d'élite (21,25 ± 5,59 °) et une phase de temps de vol de 0,30 ± 0,04 s. Tremblay et Fielder (2001) ont indiqué que les meilleurs départs de natation ont été obtenus en quittant rapidement le bloc, en parcourant une grande distance dans les airs et en pénétrant proprement dans l'eau grâce à une puissante propulsion sous-marine. L'importance d'une entrée propre et d'une position de plané simplifiée pour maintenir la vitesse acquise pendant la phase aérienne a été soulignée, de même que la nécessité pour les nageurs de retarder le moment où ils commencent à caresser (c.-à-d. Une vitesse supérieure à la vitesse moyenne instantanée de nage) (Sanders et Byatt-Smith, 2001). Zatsiorsky et al. (1979) ont trouvé des corrélations entre la phase de glissement et le temps de 5,5 m (r = 0,60 et r = 0,94 à p <0,05). Pereira et al. (2006) ont étudié la phase sous-marine et ont montré des corrélations significatives entre la profondeur maximale atteinte pendant le glissement et la vitesse moyenne de la phase avec le temps de 15 m (r = 0,515 et r = -0,645). Les nageurs moins qualifiés ont montré de fortes corrélations significatives (r = 0,98 à p <0,05) entre la phase sous-marine et l'heure de début (Arellano et al., 1996). Bloom et al. (1978) ont montré qu'il était important de quitter le bloc rapidement, mais qu'un temps suffisant sur le bloc était également important pour générer une force et maximiser la vitesse initiale. Une autre étude des phases sous-marines (Sanders, 2004) a montré que les nageurs experts maximisent la propulsion et minimisent la résistance, notamment en adoptant une position rationalisée et en sélectionnant les temps de glissement et les temps de propulsion sous-marins appropriés avant de commencer la course libre.

Comparaison des niveaux de compétence

Peu d'études ont directement comparé les nageurs experts et non experts pour caractériser la performance en utilisant toutes les variables de départ. Benjanuvatra et al. (2007) ont montré des valeurs de bloc significativement plus élevées pour l'impulsion horizontale (3,60 ± 0,23 contre 3,17 ± 0,30 N / kg) et des angles de décollage plus faibles (27,45 ± 5,99 ° contre 39,62 ± 13,19 °) pour les nageurs d'élite. Cela indiquait une plus grande efficacité dans l'impulsion des nageurs experts (meilleure orientation des forces par rapport à la direction globale du mouvement). De plus, les nageurs experts ont essayé d'aller le plus vite et le plus loin possible au départ, alors que les non-experts avaient d'autres objectifs: ils ont essayé d'organiser leurs membres en fonction de la gravité en gérant le compromis translation-rotation lors de la poussée sur le bloc, ou ils ont essayé d'être hydrodynamiques pendant la transition air-eau de l'entrée de l'eau.

L'expertise peut également être évaluée en termes d'adaptabilité (Warren, 2006), comme lorsqu'un nageur effectue un départ avec une technique non préférée. Bartlett et al. ont noté que les biomécaniciens du sport considèrent la variabilité des mouvements comme un élément important pour l'analyse (Bartlett, 2004, 2007; 2007). Ces auteurs ont montré que la variabilité des mouvements a un rôle fonctionnel et peut être analysée à trois niveaux (Bartlett et al., 2004; 2007).

Le premier niveau d'analyse se situe entre les essais utilisant la même technique (c'est-à-dire la variabilité inter-essais et intra-individuelle). En évaluant plusieurs répétitions de la même compétence, les chercheurs déterminent les phases pendant lesquelles la variabilité se produit et cherchent ensuite à comprendre comment la performance de la tâche peut avoir été modifiée (Bartlett et al., 2004). Par exemple, dans une étude basée sur seulement trois essais pour des nageurs experts et non experts, aucune différence significative n'a été trouvée dans les corrélations intra-classe (ICC) pour chaque nageur des deux groupes, et les nageurs experts n'ont pas montré une meilleure reproductibilité que les non-experts (Vantorre et al., 2010c).

Le deuxième niveau d'analyse se situe entre les performances des nageurs ayant des niveaux d'expertise identiques ou différents (c'est-à-dire la variabilité inter-sujets). Vantorre et al. (2010c) ont également comparé des nageurs d'élite et non-élite effectuant des départs de natation en utilisant des ICC. Les experts ont montré des temps d'impulsion plus courts mais des valeurs d'impulsion plus élevées dans les axes horizontal et vertical que les nageurs non experts. Les données indiquent que les nageurs experts et non experts ont utilisé différentes stratégies pour le départ et que chaque groupe a abordé la tâche d'une manière qualitativement différente. Pour les nageurs non experts, l'objectif principal était de ne pas perdre trop de temps au départ, notamment entre la réaction au signal de départ et l'impulsion sur le bloc. En revanche, les nageurs experts ont cherché à trouver un compromis entre une phase de bloc court et une impulsion puissante et bien orientée. Un deuxième objectif pour les nageurs non experts était de gérer les transitions entre la glisse, les coups de pieds dans les jambes et la nage complète, tandis que les nageurs experts essayaient de conserver leur vitesse en adoptant une position corporelle plus rationalisée afin de commencer la nage complète le plus tard possible.

Vantorre et al. (2010a) et Seifert et al. (2010) ont utilisé l'analyse en grappes comme technique supplémentaire d'analyse inter-sujets pour évaluer le rôle de la variabilité. Seifert et al. (2010) ont montré que les nageurs experts s'organisaient différemment et utilisaient les mouvements des bras et des jambes pendant la phase aérienne pour pénétrer dans l'eau proprement et le plus loin possible du bloc. Vantorre et al. (2010a) ont montré que les nageurs experts ont développé différentes stratégies depuis le signal de départ jusqu'à la marque des 15 mètres pour atteindre leurs performances optimales.

Le dernier niveau d'analyse est la variabilité inter-préférences (c'est-à-dire entre une technique préférentielle et une technique non préférentielle), qui est considérée comme utile pour déterminer l'adaptabilité des artistes interprètes ou exécutants lorsqu'ils gèrent les changements de conditions. Vantorre et al. (2011) ont étudié des nageurs d'élite qui utilisaient habituellement un départ avec arrêt car ils utilisaient à la fois le départ avec arrêt et le départ sur piste, la compétence non préférée. Conformément aux travaux antérieurs (Benjanuvatra et al. 2004; Hardt et al., 2009), cette étude a montré moins de perte de moment angulaire dans des dimensions autres que la direction du mouvement lorsque les nageurs utilisaient la technique de préhension préférée et une efficacité moindre en utilisant le non -la technique de démarrage de piste préférée, en partie en raison d'un effet de torsion de cette technique.

Vantorre et al. (2010a) ont utilisé l'analyse en grappes et ont montré que les nageurs experts se distinguent par leurs profils de départ, ce qui suggère qu'une gamme de stratégies peut être utilisée pour atteindre des performances de départ élevées. Cette gamme de profils a confirmé que chaque contrainte peut avoir plus d'une solution et, par conséquent, que l'expertise n'est pas nécessairement caractérisée par une variabilité de mouvement réduite. Au lieu de cela, la variabilité peut bien refléter les réponses personnelles basées sur l'anatomie, chaque individu trouvant une solution motrice différente pour obtenir un «bon départ». En effet, en compétition, on observe différentes techniques de départ et variations de la même technique existant côte à côte.

The analysis of variability suggests that practitioners can evaluate which start technique is best suited to a given swimmer from among the range of possible techniques. This is a process that requires tracking performance changes over time and at the individual scale. In the final section, we review how swim-starts have evolved and provide practitioners with an overview of the strengths and weaknesses of the start techniques identified in the literature. One of the key points to emerge from this review is that swim-start techniques have co-evolved (and will likely continue to do so) with such factors as rule changes and starting block technology. In this respect, variability analysis may be a promising method for remaining up to date with changes in the sport.

The start techniques

Traditional start techniques

Swim-start techniques have evolved. An early technique from 50-60 years ago is the conventional or arm swing start. Some years later, Zatsiorsky et al. (1979) identified two styles of the conventional start (with forward arm oscillation and complete oscillation), and Lewis (1980) observed three types (with arms back, with arms swinging back, and with circular oscillation of the arms). According to Bowers and Cavanagh (1975) and Lewis (1980), the conventional start allows longer flight distances than the grab start, largely due to the longer block phase. The conventional start is still sometimes recommended for relay races, where the increasing arm swing on the block does not appear to influence the swimmer changeover execution time. Otherwise, it is rarely seen in competition today. For example, at the Sydney Olympics in 2000, no swimmer used this technique except in relays (Sanders, 2004).

As the start techniques evolved, the track start appeared and was popularized by Rowdy Gaines, winner of the 100-m freestyle at the 1984 Olympic Games in Los Angeles. This technique was borrowed from athletics (track and field), with swimmers putting one foot on the front edge of the block (track start) instead of two (grab start) (Krüger et al., 2003; Miller et al., 2003; Takeda and Nomura, 2006). With the track start, swimmers can place the body weight on the front edge (front-weighted track start) or the back of the block (track start slingshot) (Vilas-Boas et al., 2003, 2000; Welcher et al., 2008). With the grab start, the hands grip the front edge of the block between the legs or the front outer edges of the block (Lewis, 1980).

Contemporary techniques

Some start styles combine several techniques, such as the bunch start, where swimmers place their feet for a track start and the hands for a conventional start (Ayalon et al., 1975). Galbraith et al. (2008) studied the effect of arm and hand positions with a modified one-handed track start. Another example is the tuck start, in which the forward movement of the center of gravity is used by positioning the compact body while the swimmer grabs the sides of the block (Woelber, 1983). The purpose of the tuck start is to reduce the time interval between the start signal and entry into the water (Woelber, 1983). A version of the tuck start, called the handle start, was developed to explore the effect of placing the center of gravity in the most forward position (Blanksby et al., 2002; Pearson et al., 1998). This study followed the development of the Anti-Wave SuperBlock with handles on the sides that the swimmers can grab behind the body (Pearson et al., 1998). However, this type of starting block – even if it was approved by FINA – is not the norm in international competition. This is particularly true since the last regulatory changes.

Future of the start

By adding an adjustable incline, the Omega kick-start block has become the favored block for the track start (improving it by adding solid support for the rear foot) (Takeda et al., 2012). Studies indicate a wide range of behaviors from which swimmers can choose, which helps to explain some of the difficulty in determining a single “best” technique for optimal performance for various strokes and body morphologies. In any case, few studies have sought to compare the techniques.

Despite the lack of comparative data, it is nevertheless reasonable to question whether a single ideal start model exists. Individuals present with different physical, physiological, and anthropometric characteristics. Therefore, it is likely that several techniques or combinations of techniques can be used to achieve expertise in the swim-start, and research has shown that a number of profiles do indeed exist. This concept of inter-individual variability is particularly relevant to understanding the nature of expertise, but it complicates the job for coaches, who might very well prefer to have a single profile of a world champion swim-start that they can encourage their swimmers to work toward.

Importantly, in the few studies comparing start techniques (the grab start and track start), a key limitation has been that in almost all cases the authors did not consider the preferred technique of the swimmers (Blanksby et al., 2002). Krüger et al. (2003) did so (the track start for 2 and grab start for 5), but this information was not included in their analysis of the results. Yet it is quite likely that experience with a technique may have an impact on start parameters and performance. Indeed, Vilas-Boas et al. (2003) and Vantorre et al. (2011) took this into consideration by using a dual approach that mixed the technical effect and the effect of preference. This distinction between the "technical" and "preferential" effect is essential.

Conclusion

This review has contextualized the analysis of the swim-start in terms of its purpose: to balance arriving as quickly as possible at the end of the start with the added task of setting up the remaining portion of the swim. The various phases of the start can be described as a series of compromises that have to be made. The block phase, for example, requires a compromise between saving time by leaving the block quickly and pushing off it for a relatively long time to generate a high enough impulse to drive the swimmer as far as possible, thereby ensuring water entry at high velocity. The notion of compromise also applies to the aerial phase, with the possibility of choosing a trajectory for water entry through a hole, a flat trajectory and entry, or a trajectory that lies somewhere in between. However, a common characteristic of these strategies is to achieve aerial phases with a segmental alignment when the body breaks the surface of the water. The swimmer’s goal for the start also affects the choice of strategy to achieve a “good start.” Non-expert swimmers prefer to begin stroking earlier than expert swimmers because they have not yet mastered the phases of the start well enough for it to be a real advantage over beginning to stroke. Individual characteristics also influence how each swimmer optimizes the start phases: sprinters versus long-distance swimmers, high versus low vertical leaps, large versus small body parts, and so on. In this sense, variability can be contextualized as functional and not an error with regard to deviation from the “only way” to achieve the best start. The coexistence of several start techniques – position of the feet on the block, arm movement during the flight phase – confirms the assumption of compromise and adaptation as inherent challenges for the swim-start.

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