Un coup de pédale plus efficace

Les évolutions techniques et technologiques dans le monde du vélo ont été nombreuses ces dernières années, en particulier sur le vélo dans sa globalité : cadres, roues, composants, etc… En revanche, lorsque l’on parle d’équipement du cycliste, on ne constate pas de grosses évolutions notamment dans la chaussure. En effet, la construction de celle-ci reste inchangée depuis de nombreuses années, avec une tige (partie supérieure de la chaussure, souvent en textile ou cuir) collée sur une semelle (partie inférieure et rigide de la chaussure sur laquelle on vient fixer une cale).

Pourquoi est-ce qu’une chaussure est très importante dans la pratique du vélo ? Tout simplement car elle se trouve à l’interface entre l’homme et la machine. On peut avoir un vélo très efficace et un cycliste très entraîné, si la liaison entre les 2 est mauvaise, alors l’ensemble ne sera pas des plus efficients. Or, si l’on regarde le cyclisme moderne, notamment à haut niveau, on s’aperçoit que les écarts sont de plus en plus faibles (pour exemple, l’écart de seulement 2 secondes entre le 1er et le 2e au classement final de Paris-Nice 2017). Il est donc important d’optimiser la machine, l’athlète, mais aussi la liaison entre les deux.

En proposant notre nouvelle chaussure Comète Ultimate avec sa construction unique coque en carbone + chausson (cf. figure 1), l’interface entre l’homme et son vélo n’aura jamais été aussi efficace.

Figure 1 – Mavic Comète Ultimate : la combinaison d’une coque rigide en carbone et d’un chausson souple

 

Le pédalage, un mouvement plus complexe qu'il n'y paraît...

Un cycle de pédalage correspond à une révolution complète (= 360°) d’une manivelle. Un cycle de pédalage est constitué d’une phase de poussée (en avant), d’une phase de traction (en arrière) et de deux phases de transition appelé aussi point mort (en haut et en bas).

Bien que le mouvement de pédalage soit contraint par le pédalier, il existe cependant plusieurs façons de pédaler. On peut simplement pousser sur les pédales, on peut également tirer (sur la phase arrière). Le but ultime, mais utopique, serait de pouvoir appliquer la même puissance sur les 360 degrés du cycle de pédalage.

Si l’on retranscrit cette force, ou puissance, de manière graphique, voici ce que l’on obtient (cf. figure 2) :

Figure 2 – Evolution de la puissance lors d’un cycle de pédalage suivant 2 types de patterns : basique et optimal.

 

La courbe bleue nous montre un pédalage saccadé avec des phases motrices quand les manivelles sont à l’horizontale et peu (voir pas) de force efficace lors du passage des points morts (lorsque les manivelles sont à la verticale). Si l’on devait matérialiser ce que représenterait un pédalage optimal, nous aurions alors la courbe orange où les forces appliquées sur la manivelle seraient constantes tout au long du cycle.

Comment la chaussure Comète Ultimate se différencie ?

La chaussure Comète Ultimate apporte un avantage indéniable. Le premier est directement lié à la construction de la chaussure, puisqu’il s’agit du stack height : distance entre le pied du cycliste et la semelle extérieure (cf. figure 3).

Celui-ci est réduit d’environ 35% puisque l’on passe d’une moyenne de 7 mm à 4,5 mm pour la Comète Ultimate. Cela a pour effet de limiter le couple qui se crée entre le pied et la pédale et ainsi améliorer le pédalage. Cette diminution du stack height permet donc une meilleure connexion entre le pied du cycliste et la manivelle.

Figure 3 – Illustration du faible stack height de la Comète Ultimate.

 

Nous avons volontairement choisi de nous concentrer sur ce qu’il se passe autour du pied. En effet, suite à d’autres tests, nous avons déjà pu mettre en lumière la rigidité de la chaussure et le transfert de puissance inégalé. Par ailleurs, suite aux différents retours de nos testeurs, tous ont eu un feedback très positif et une sensation de liberté de cheville et de pédalage plus « rond ».

Le mouvement de cheville est très important lors du pédalage, car c’est bien le travail de celle-ci qui va permettre d’avoir un pédalage plus rond et plus fluide. Nous avons donc comparé dans un premier temps le mouvement de la cheville sur le plan sagittal (flexion plantaire/dorsale) grâce à une technique de pointe qu’est le motion capture. Cette technique, déjà très répandue dans les films d’animations, consiste à enregistrer le mouvement dans les 3 plans de l’espace grâce à de petits capteurs que l’on positionne sur les articulations. Cette méthode très précise (précision < 1 mm) va nous permettre notamment de voir l’angulation de la cheville dans le plan sagittal au cours du cycle de pédalage.

Figure 4 – Augmentation de l’amplitude articulaire de la cheville avec la chaussure Comète Ultimate.

 

Les résultats nous montrent une différence importante dans l’amplitude du mouvement de la cheville de l’ordre de 19% en moyenne (soit 3 degrés) lorsque l’on pédale avec les Comète Ultimate (cf. figure 4). Cette différence vient appuyer le fait qu’une construction très basse et très ouverte de la chaussure permet de mieux libérer l’articulation de la cheville. Cette libération permet donc un meilleur travail du pied lors du pédalage.

Quelles incidences au niveau musculaire ?

Si l’on se focalise autour de l’articulation de la cheville, on peut distinguer 3 principaux muscles qui permettent le mouvement de celle-ci (figure 5) :
les muscles Gastrocnémiens (GAS) : permettent le mouvement de flexion plantaire (quand les orteils vont vers le bas).
le muscle Tibialis Anterior (TA) : permet le mouvement de flexion dorsale (quand les orteils vont vers le haut).
les muscles Fibulaires (FL) : permettent l’éversion de cheville. Dans le mouvement de pédalage, ce muscle permet la stabilité de la cheville en latéral.

Figure 5 – Localisation et actions des muscles permettant le mouvement de la cheville.

 

Lors d’un pédalage à puissance constante (même résistance/vélocité), nous avons pu comparer l’activation des muscles permettant le mouvement de la cheville (GAS/TA/FL). L’activation des muscles (en millivolt) est proportionnelle à l’implication du muscle dans le mouvement. Autrement dit, plus un muscle est activé, plus il dépense d’énergie. Voici les résultats résumés dans la figure 5 :

Figure 6 – Comparaison de l’activation musculaire lors du pédalage entre la chaussure Cosmic Ultimate II (jaune) et la Comète Ultimate (gris).

 

On remarque dans un premier temps que les muscles permettant le mouvement de flexion/extension de cheville (GAS / TA) sont moins activés en portant la chaussure Comète, à hauteur de 15%. Pour un même mouvement, le muscle est moins sollicité. Le mouvement est donc plus efficient.
En revanche, pas de différence sur le muscle fibulaire (FL), ce qui est plutôt un bon résultat. En effet, la double construction de la chaussure Comète Ultimate, avec son châssis en carbone permet d’avoir une chaussure très basse qui permet de bien libérer la cheville (19% d’amplitude articulaire en plus). Malgré cela, on ne constate pas de dégradation dans la stabilité latérale.

 

D’un point de vue plus macroscopique, tous ces changements vont avoir un impact sur notre façon de pédaler, sur notre efficience motrice. Reprenons la figure 2, où l’on présentait l’évolution de la puissance lors du cycle de pédalage. Nous avions un pattern basique avec une grande amplitude de puissance entre les phases motrices et les phases mortes, et un pattern optimal avec une puissance constante tout au long du mouvement.

Voici, figure 7, ce que nous avons mesuré lorsque l’on compare un pédalage avec la chaussure Comète Ultimate et une chaussure haut de gamme avec semelle en carbone, de type Cosmic Ultimate II (l’exercice a été réalisé à effort constant, en l’occurrence 250 Watts). On retrouve le passage de nos phases motrices/mortes dans les 2 cas, mais avec un différentiel de 4,2 Watts entre les 2 chaussures :

Figure 7 – Variation de la puissance lors d’un cycle de pédalage suivant le type de chaussure : Comète Ultimate vs. Cosmic Ultimate II.

 

En effet, nous avons observé qu’au passage des points morts, la puissance transmise au pédalier est plus importante avec la chaussure Comète Ultimate. Cela est dû à une meilleure application des forces sur les manivelles. La cheville étant plus libre, le pied travaille à une angulation plus efficiente et permet donc de transmettre une force qui n’est pas plus grande, mais plus efficace. On obtient donc au final un différentiel de 4,2 Watts au passage du point mort.

Etant sur un exercice à pédalage constant (250 Watts), toute la puissance que l’on est capable de passer lors du point mort, c’est autant de puissance que l’on ne met pas sur la phase motrice. Autrement dit, le fait de mieux appliquer les forces lors du passage des points morts, permet de fournir moins d’effort lors de la phase motrice pour rester à puissance constante. On est donc bien dans une plus grande efficience de pédalage.

CONCLUSION

En résumé, cette double construction unique que nous propose la Comète Ultimate apporte plusieurs avantages. Cette combinaison entre souplesse et rigidité, fruit de près de 5 ans de développement, permet d’abaisser le profil de la chaussure afin de libérer la cheville (+19% d’amplitude articulaire). Cette augmentation de liberté associée à la rigidité globale de la chaussure, permet au pied de travailler de façon :

  • plus efficiente : +4,2 W au passage des points morts + diminution du stack height de la chaussure.
  • plus économique : 15 % d’économie musculaire sur les muscles de la cheville.

On est donc sur un produit qui permet au cycliste d’être totalement connecté à son vélo, pour une symbiose parfaite entre l’homme et sa machine.

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