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Validité et fiabilité du G-Cog, un wattmètre pour le BMX

par A. Manolova | 19 Mars 2013

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Le BMX (ou Bicycle MotoCross) Supercross est une pratique du cyclisme apparentée aux sports extrêmes et récemment introduite aux Jeux Olympiques de Pékin, en 2008. Cette discipline se déroule sur une piste spécifique constituée de bosses et de virages où 8 pilotes s'affrontent simultanément. Les premiers pilotes de chaque manche passent à l'étape suivante jusqu'à la finale. Puisqu'il est nécessaire de dépasser ses adversaires dès le début de la course, et de maintenir ensuite sa position jusqu'à la ligne d'arrivée, le BMX nécessite des efforts bref et intenses et une production élevée de puissance (voir notre article sur les facteurs de la performance lors du sprint de départ en BMX).

Le BMX, une discipline qui nécessite une importante puissance musculaire

Figure 1. Le BMX, une discipline qui nécessite une importante puissance musculaire.

Si la production de puissance est si importante, paradoxalement, peu d'études se sont intéressées au BMX, et encore moins ont mesuré les puissances produites lors des sprints sur le terrain. La principale raison à ce manque de données est le faible choix de wattmètres (i.e., les capteurs permettant un calcul de la puissance mécanique) spécifiques au BMX. Les wattmètres les plus utilisés dans les milieux sportif et scientifique sont le SRM et le PowerTap. Bien qu'ils s'adaptent sur BMX (il existe une version SRM spécifique au BMX), ces capteurs ont une fréquence d'échantillonnage très faible (i.e., 2Hz pour le SRM et 0.8Hz pour le PowerTap) lorsqu'on sait que la vitesse de déplacement lors des premières secondes de course peut atteindre 70 km·h-1, soit 19.5 m·s-1. Dans ces conditions, ces capteurs de puissance ne peuvent pas apporter suffisamment d'éléments pour étudier les premières secondes de course, là où tout se joue.

Pour tenter de résoudre ces problématiques, une entreprise américaine (Rennen Design Group, Etats-Unis) a mis au point le G-Cog, un capteur spécifique BMX capable d'enregistrer les informations à une fréquence de 250Hz, soit 250 mesures par seconde. Le G-Cog est un pignon qui se place au niveau de la roue arrière. Il est équipé de jauges de déformation pour mesurer les moments de force et d'accéléromètres 3D pour mesurer la vitesse angulaire mais également l'inclinaison latérale de la bicyclette. Néanmoins, ce nouveau capteur permet-il une estimation correcte de la puissance ?

L'étude réalisée

Pour répondre à cette question, des chercheurs français de l'université de Reims ont comparé les mesures fournies par le G-Cog (Fig. 2) lors de sprints à celles obtenues avec le PowerTap (Fig. 3), le SRM (Fig. 4) et le Fortius (Fig. 5), 3 capteurs de puissance validés scientifiquement. Pour cela, le protocole mis en place consistait en deux étapes :

G-Cog

Figure 2. G-Cog

PowerTap

Figure 3. PowerTap

SRM

Figure 4. SRM

Tacx Fortius

Figure 5. Tacx Fortius

1ère étape - Condition de terrain :

Pour cette condition, un cycliste a réalisé des sprints à intensité maximale de 5-6 secondes, départs arrêtés. Le cadre du BMX était équipé du SRM et du G-Cog lors de 9 sprints, et équipé du PowerTap et du G-Cog pour 19 sprints. Pour ces tests, la puissance mécanique produite et les moments de force ont été utilisés pour comparer les différents appareils. Pour l'analyse, la fréquence d'échantillonnage a été égalisée à 2Hz pour la comparaison avec le SRM et à 0.8Hz pour celle avec le PowerTap.

2ème étape - Condition de laboratoire :

Pour cette condition, un autre cycliste a réalisé des sprints sur un cadre de BMX placé sur le Fortius Trainer. Le cadre était également équipé du G-Cog, du PowerTap et du SRM. Ce test consistait à réaliser 10 sprints à chaque intensité : 100W, 200W, 300W et 400W. Chaque sprint durait 80s mais seules les 30 dernières secondes servaient pour l'analyse statistique. Ces tests ont permis de comparer les mesures de vitesse angulaire entre le SRM et le G-Cog, mais également de déterminer le coefficient de variation des 4 capteurs de puissance. Le coefficient de variation permet de déterminer la fiabilité d'un appareil de mesure, c'est-à-dire qu'il permet de savoir si entre plusieurs mesures répétées d'un même phénomène il y a une variation de cette mesure plus ou moins forte. Il s'exprime en pourcentage et plus il sera faible, plus l'appareil sera fiable.

Résultats & Analyses

Les principaux résultats de cette étude montrent que lors des sprints sur terrain, le G-Cog fournit une estimation de la puissance mécanique maximale significativement inférieure à celle du SRM (-80%) et à celle du PowerTap (-45%). De plus, lors des tests en laboratoire, les auteurs ont retrouvé les mêmes tendances, la puissance mécanique moyenne était significativement inférieure à celle du SRM (-89%) et à celle du PowerTap (-89%). Ces résultats démontrent que la mesure de la puissance par le G-Cog n'est pas valide en comparaison aux appareils de référence.

À cela s'ajoute une reproductibilité (i.e., la fiabilité) très faible du G-Cog, variant de 50 à 65% (Table 1). En comparaison, la reproductibilité du SRM et du PowerTap sont excellentes, variant de 2 à 7%. Cela signifie que si vous réalisez 10 mesures consécutives avec le G-Cog, vous obtiendrez des variations très importantes entre chaque mesure.

Table 1. Puissance moyenne et coefficient de variation (CV) déterminés pour chaque capteur de puissance lors des tests en laboratoire.
100 W 200 W 300 W 400 W
Puissance (W) CV (%) Puissance (W) CV (%) Puissance (W) CV (%) Puissance (W) CV (%)
Tacx Fortius 100.8 0.6 201.0 0.6 301.6 0.5 399.4 0.8
PowerTap 95.7 7.2 183.0 2.7 280.3 2.2 378.8 1.9
SRM 96.3 6.5 182.7 3.5 274.9 2.1 369.3 2.0
G-Cog 37.4 65.5 25.4 60.1 22.8 52.5 16.0 49.7

Néanmoins, en comparant les mesures de vitesse angulaire entre le SRM et le G-Cog, les chercheurs ont constaté qu'il n'existait pas de différence entre les deux appareils. Mais ils ont constaté une différence significative dans la mesure du moment de force. Le G-Cog est valide pour mesurer la vitesse angulaire mais pas le moment de force appliquée à la roue arrière. C'est vraisemblablement cette différence qui explique la différence significative concernant la mesure de puissance, puisque la puissance est le produit de la vitesse angulaire et du moment de force. Ce problème de mesure peut être de plusieurs origines : un problème de placement des jauges de déformation qui mesurent le moment de force, une mauvaise calibration de ces jauges, ou un problème électronique ou de programmation avec le G-Cog.

Applications pratiques

Les résultats de cette étude suggèrent que le G-Cog n'est pas un wattmètre fiable, et que les entraîneurs, préparateurs physiques et scientifiques qui utilisent cet appareil ne devraient pas se fier aux données mesurées. Malgré la fréquence d'échantillonnage importante (i.e., 250 Hz), et les nombreuses possibilités offertes par ce wattmètre destiné au BMX, les mesures du G-Cog ne sont pas encore suffisamment fidèles pour permettre une analyse fine des paramètres cinétiques lors des sprints à intensité maximale en BMX.

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Références

  1. Bertucci W, Crequy S and Chiementin X. Validity and reliability of the G-Cog BMX powermeter. Int J Sports Med DOI: 10.1055/s-0031-1301319

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