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Optimiser les prothèses pour les athlètes de para saut en longueur

Le 06 oct. 2023
À l’occasion de la sortie du livre « Sciences en Bulles » qui adapte en bande dessinée les thèses de dix doctorants et doctorantes autour de la science et du sport, découvrez le travail de recherche d’Élodie Doyen, docteure de l’Institut Polytechnique de Paris en physique du sport.
Optimiser les prothèses pour les athlètes de para saut en longueur
Élodie Doyen et la prothèse tibiale dont elle a optimisé les propriétés dans le cadre de son doctorat.

Lorsqu’Élodie Doyen choisit de débuter un doctorat, elle s’oriente naturellement vers la physique appliquée au sport, un domaine qui la passionne. Rapidement, elle réalise que sa formation d’ingénieure généraliste, avec une composante en biomécanique et génie sensoriel, pourrait être mise à profit pour les parasports et bénéficier aux para athlètes. Son doctorat, préparé à l’Institut Polytechnique de Paris, et au sein de l’Institut des sciences de la mécanique et applications industrielles (IMSIA*) a consisté à optimiser les prothèses tibiales (c’est-à-dire pour les personnes amputées au niveau du tibia), pour permettre aux athlètes paralympiques pratiquant le saut en longueur de sauter plus loin, tout en minimisant le risque de blessure. Elle a soutenu sa thèse le 27 avril 2023.

Alors que les Jeux Olympiques et Paralympiques de Paris approchent, ce projet s’inscrit dans le cadre de Science2024, un programme de recherche collectif dédié à accompagner les athlètes, principalement grâce à la physique, la mécanique et les mathématiques. Dans le cadre de sa thèse, Élodie Doyen a travaillé en collaboration avec des athlètes de saut en longueur amputées et amputés au niveau du tibia, et en particulier Dimitri Pavadé, vice-champion paralympique aux Jeux de Tokyo en 2020. Ces athlètes utilisent une prothèse constituée de trois parties : une emboîture par laquelle la prothèse est fixée au membre amputé, une lame en fibres de carbone, et une semelle qui vient en contact avec le sol lors des foulées.

Le travail de recherche d’Élodie Doyen a consisté à optimiser deux éléments de la prothèse : la semelle pour augmenter la performance de saut, et l’emboîture afin d’améliorer le confort des athlètes et réduire le risque de blessures qui lui sont associées. Pour optimiser la semelle elle a travaillé sur l’absorption des vibrations et des chocs du saut, ainsi que sur la forme de la semelle pour aider les athlètes à faire basculer la prothèse plus efficacement à chaque foulée. Concernant l’amélioration de l’emboîture de la prothèse, Élodie Doyen a notamment mis au point une méthode de mesure des pressions qui s’exercent sur le moignon, sans pour autant gêner l’athlète dans son mouvement. La mesure s’effectue en plaçant des capteurs dans le manchon, une pièce en silicone qui s’enfile entre le moignon et l’emboîture. Sur la base de ces données et avec l’aide de prothésistes, la forme de l’emboîture pourra alors être adaptée, à la morphologie de chaque athlète.

« Cet outil de mesure permettra à terme d’aider aussi tous les amputés des membres inférieurs, indépendamment de la pratique sportive de haut niveau. » explique-t-elle.

De la physique du sport à la bande dessinée…

En plus de construire les technologies de demain, Élodie Doyen contribue à diffuser les connaissances scientifiques. Fin 2022, alors en troisième année de thèse, elle décide de postuler pour vulgariser sa thèse en bande dessinée dans le livre « Sciences en Bulles », une initiative annuelle du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, en partenariat avec le Syndicat national de l’édition. Sa candidature est sélectionnée pour figurer parmi les dix sujets de doctorat de l’ouvrage, qui porte cette année sur la science et le sport, également thématique de la Fête de la Science 2023. En parallèle de la rédaction de son manuscrit, elle a donc travaillé à formuler sa recherche en des termes accessibles au grand public, afin qu’elle soit adaptée en bande dessinée par l’autrice de bande dessinée documentaire Héloïse Chochois.

« J’ai souhaité m’engager dans un projet de vulgarisation scientifique. J’apprécie de pouvoir rendre accessible des connaissances scientifiques, notamment grâce à des analogies. » déclare la jeune docteure, à présent en quête de nouveaux projets scientifiques appliqués au sport, et qui souhaite également continuer à partager les sciences.

Couverture de l’ouvrage « Sciences en Bulles : Science et Sport » dans lequel la thèse d’Élodie Doyen est adaptée en BD.
Couverture de l’ouvrage « Sciences en Bulles : Science et Sport » dans lequel la thèse d’Élodie Doyen est adaptée en BD.
Dessin par Héloïse Chochois, case de BD extraite du livre « Sciences en Bulles : Science et Sport ».
Dessin par Héloïse Chochois, case de BD extraite du livre « Sciences en Bulles : Science et Sport ».

La Fête de la Science aura lieu dans toute la France du 6 au 16 octobre 2023. Élodie Doyen présentera sa thèse et son expérience Sciences en Bulles le 14 octobre 2023 de 15h à 16h à l’occasion de la Fête de la Science sur le campus de l’Institut Polytechnique de Paris, autour d’une exposition et d’une séance de dédicace des exemplaires du livre. L’ouvrage « Sciences en Bulles » sera aussi offert par les librairies partenaires de l’initiative pour l’achat de livres de sciences sélectionnés.

*IMSIA : une unité mixte de recherche CEA, CNRS, EDF, ENSTA Paris, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France