La recherche mathématique au service de la performance des coureurs

Comment optimiser la course à pied ? Un tout nouveau modèle mathématique révèle de manière très précise l’influence des paramètres physiologiques et mentaux dans la performance en course et donne des clés de compréhension pour optimiser l’entraînement. Il est issu des travaux menés par une équipe franco-britannique, comprenant deux chercheurs du CNRS1 , dont les résultats sont à paraître le 5 mars 2024 dans la revue Frontiers in Sports and Active Living.

Ce modèle innovant a été développé grâce à des données de championnat de course extrêmement précises2 , notamment celles des performances de Matthew Hudson-Smith et Femke Bol (400m), de Jakob Ingebrigtsen (1500m) aux championnats d’Europe de Munich de 2022 et de Gaia Sabbatini (1500m) aux championnats Junior U23 de Tallinn de 2021. Il conduit à un problème d’optimisation du temps final de course, de l’effort et de la dépense énergétique. C’est la première fois qu’un tel modèle prend également en compte la variabilité du contrôle moteur, soit le rôle du cerveau dans le processus de production du mouvement. Il permet de calculer tous les paramètres physiologiques des coureurs étudiés, en particulier la consommation d'oxygène ou VO₂ 3 et l’énergie dépensée pendant l’effort, et d’en simuler des variations. Grâce à la quantification des coûts et des bénéfices, le modèle donne accès de manière instantanée à la meilleure stratégie pour que le coureur performe de manière optimisée.

L’étude détaille ainsi une multitude de critères, comme l’importance d’un départ rapide dans les 50 premiers mètres en raison de la nécessité d'une cinétique de l'oxygène rapide, ou celle de la réduction de la décélération pour une course de 400 mètres. Les scientifiques démontrent également en quoi l'amélioration du métabolisme aérobie (assimilation de l’oxygène) et de la capacité à tenir sa VO₂ est primordiale pour une performance au 1500 mètres. 

Le développement de ce modèle représente une avancée considérable pour l’étude des variations des paramètres physiologiques lors de performances en championnat, pour lesquelles les mesures in vivo sont impossibles.

• 1Du Centre d’analyses et de mathématiques sociales (CNRS/EHESS) en collaboration avec le Laboratoire Jacques-Louis Lions (CNRS/Sorbonne Université/Université Paris Cité) et Carnegie School of Sport à Leeds Beckett University.
• 2Mesures relevées toutes les 100 millisecondes.
• 3Débit d’oxygène que l’on transforme en énergie.