Segmentation corporelle et articulations

L’étude biomécanique du geste sportif repose sur une compréhension fine de la structure du corps humain. Pour analyser un mouvement — qu’il s’agisse d’un sprint, d’un plongeon ou d’un virage en natation — il est nécessaire de considérer le corps comme un ensemble articulé de segments reliés entre eux par des articulations.

Cette approche segmentaire, inspirée des travaux de la cinématique et de la mécanique du solide, permet de modéliser le corps humain en un système de leviers interconnectés, chacun contribuant à la production du mouvement global.

La segmentation corporelle constitue donc le point de départ de toute analyse du geste : elle fournit un cadre de référence pour mesurer les déplacements, les angles articulaires, les forces et les moments mécaniques qui interviennent dans la performance sportive.

1. La segmentation corporelle : un modèle biomécanique du corps humain

1.1. Principe général

En biomécanique, le corps humain est modélisé sous forme d’un ensemble de segments corporels rigides reliés entre eux par des articulations. Chaque segment correspond à une portion du corps comprise entre deux repères osseux palpables. Cette modélisation simplifie l’analyse du mouvement sans pour autant nier la complexité des tissus mous (muscles, tendons, ligaments).

Les repères anatomiques servent à délimiter les frontières de chaque segment : ils sont choisis pour leur stabilité, leur accessibilité et leur pertinence dans la description cinématique. L’utilisation de ces repères permet de créer un squelette cinématique utilisé dans la capture de mouvement 2D/3D et dans les logiciels d’analyse biomécanique (ex. Vicon, Qualisys, SIMI Motion, OpenSim).

1.2. Segments corporels de référence

On distingue classiquement :

• Tête et cou : du sommet du crâne à la vertèbre C7 (ou T1 selon les modèles). Ces segments assurent la mobilité céphalique et l’orientation du regard, essentielle dans les sports nécessitant un contrôle visuel précis (natation, tir, escrime…).
• Tronc : comprend le thorax, l’abdomen et le bassin, délimité entre l’acromion (épaule) et le grand trochanter (hanche). Le tronc joue un rôle de stabilisateur et de transmetteur de forces entre les membres supérieurs et inférieurs. En natation, c’est le centre de coordination de la chaîne cinétique.
• Membres supérieurs (reliés par la ceinture scapulaire) :
• Bras : acromion – olécrane
• Avant-bras : olécrane – processus styloïde de l’ulna
• Main : processus styloïde – extrémité des doigts
• Ces segments sont essentiels à la propulsion en natation (crawl, papillon) et à la coordination des phases de tirage.
• Membres inférieurs (reliés par la ceinture pelvienne) :
• Cuisse : grand trochanter – condyle fémoral externe
• Jambe : condyle fémoral externe – malléole externe
• Pied : malléole externe – extrémité du pied
• Ces segments sont déterminants dans la propulsion et la stabilisation (sauts, départs plongeon, virages).

Cette segmentation standardisée est employée dans la plupart des modèles biomécaniques (Winter, 2009 ; Hall, 2015) pour le calcul du centre de gravité, des moments d’inertie et des angles articulaires.

2. Les articulations : jonctions dynamiques entre les segments

2.1. Définition et rôle

Les articulations (ou joints) sont les zones de connexion entre deux ou plusieurs segments osseux. Elles permettent à la fois la mobilité et la cohésion structurelle du corps. Leur type, leur amplitude et leur orientation déterminent les degrés de liberté du mouvement.

Sur le plan mécanique, une articulation peut être considérée comme un pivot, charnière ou rotule selon sa configuration anatomique. En natation, leur coordination précise conditionne l’efficacité propulsive et la prévention des blessures (notamment au niveau de l’épaule et du genou).

2.2. Principales articulations d’intérêt biomécanique

L’analyse du mouvement sportif se concentre généralement sur les articulations majeures, responsables de la majorité des déplacements segmentaires :

• Articulation du cou (C1–C7) : orientation céphalique et maintien de la ligne d’alignement.
• Épaule (gléno-humérale + scapulo-thoracique) : articulation la plus mobile du corps humain, essentielle pour les gestes de propulsion aquatique.
• Coude : permet la flexion-extension et la pronation-supination du bras, déterminantes dans la phase de tirage.
• Poignet : contrôle la finesse du geste propulsif et la direction des forces hydrodynamiques.
• Hanche : articulation portante et pivot majeur pour la propulsion et le gainage du tronc.
• Genou : charnière principale dans le battement des jambes ou la poussée murale.
• Cheville : assure la flexion plantaire et dorsale, clé dans les départs et la coordination des battements.

Chaque articulation possède ses propres caractéristiques :

• Degrés de liberté (1 à 3 selon le type)
• Amplitude physiologique
• Axes de rotation
• Structures stabilisatrices (capsule, ligaments, muscles)

3. Application à l’analyse du geste sportif

L’intérêt biomécanique de cette segmentation est multiple :

• Elle simplifie la modélisation 3D du corps pour l’analyse du mouvement.
• Elle permet le calcul des forces internes et externes, des moments articulaires et de la puissance mécanique.
• Elle aide à l’identification des déséquilibres posturaux ou asymétries.
• Elle sert de base à la rééducation, à la préparation physique et à la performance.

En natation, par exemple :

• Le crawl combine la rotation du tronc (plan transverse), la flexion-extension des bras (plan sagittal) et la stabilisation latérale (plan frontal).
• La brasse mobilise fortement la chaîne cinétique des membres inférieurs.
• Le papillon illustre la synchronisation segmentaire optimale entre tronc, hanches et membres supérieurs.

La coordination inter-segmentaire et le contrôle articulaire permettent de transformer l’énergie musculaire en déplacement fluide et efficace dans l’eau.

Références

• Kapandji, I. A. (2018). Physiologie articulaire. Tome 1–3. Maloine.
• Hall, S. J. (2015). Basic Biomechanics. McGraw-Hill Education.
• Winter, D. A. (2009). Biomechanics and Motor Control of Human Movement. Wiley.
• Enoka, R. M. (2015). Neuromechanics of Human Movement. Human Kinetics.
• McGinnis, P. M. (2020). Biomechanics of Sport and Exercise. Human Kinetics.
• Toussaint, H. M. & Beek, P. J. (1992). “Biomechanics of competitive front crawl swimming.” Sports Medicine, 13(1), 8–24.

Lexique

Segment corporel

portion du corps comprise entre deux articulations.

Articulation

jonction entre deux segments permettant le mouvement.

Cinématique

étude des mouvements indépendamment des forces (déplacements, angles, vitesses).

Cinétique

étude des forces et des moments responsables du mouvement.

Chaîne cinétique

succession de segments interconnectés lors d’un mouvement.

Repères anatomiques

points osseux palpables utilisés pour mesurer les angles.

Degrés de liberté

nombre d’axes indépendants de mouvement d’une articulation (ex. 3 pour l'épaule).