Etude des mouvements du cheval au galop sur un cercle

Préparation des chevaux

Pour la séance d’enregistrement, chaque cheval a été préparé comme pour un entraînement classique: avec un arçon, un tapis sur son dos et un enrènement de voltige lui fixant la tête.
Par ailleurs, seize marqueurs cutanés ont été positionnés très précisément sur l’animal, en regard de repères anatomiques déterminés, visibles sur la figure 1. Lors de cette étape, le cheval était immobile et mis au placer, pour que la position soit identique entre les différents individus.
Tous les marqueurs étaient placés du côté droit de l’animal, seul côté filmé par les caméras.
Le positionnement des marqueurs s’est fait selon des schémas établis, décrits dans la littérature (Degueurce et al., 1997; Pourcelot et al., 1996). Mais certaines adaptations ont parfois été nécessaires pour répondre aux besoins de cette étude.
Cinq étaient positionnés sur le postérieur: sur le tuber coxae, le grand trochanter du fémur, la tubérosité tibiale, la face latérale du talus et le centre du condyle métatarsien. Quatre marqueurs étaient placés sur l’antérieur: sur la partie caudale du tubercule majeur de l’humérus, l’épicondyle latéral de l’humérus, le milieu du ligament collatéral latéral du carpe et le centre du condyle métacarpien. Deux marqueurs étaient positionnés sur la tête: le premier sur l’os temporal et le second juste dorsalement à la partie distale de la crête faciale. Quatre points caractéristiques de la ligne du dos du cheval étaient repérés chacun par un marqueur: un au niveau du pli de l’encolure, d’autres en regard de la jonction thoracolombaire, du tuber sacrale et de la jonction sacro-caudale. En raison de l’inclinaison du tronc du cheval vers le centre du cercle au galop, ces quatre marqueurs n’étaient pas placés dans le plan médian du cheval mais légèrement à droite de ce plan médian. Une approximation des mouvements du centre de gravité de l’animal a été obtenu en plaçant un dernier marqueur juste derrière le passage de sangle, à mi-hauteur du thorax.
Ces marqueurs étaient placés sur la peau non tondue à l’aide d’un adhésif double face.
Chaque marqueur était formé d’une demi sphère de trois centimètres de diamètre, recouverte d’un film rétro réfléchissant (Scotchlite 3M 7610 HIPS). Ce film possède un pouvoir réfléchissant mille fois supérieur à celui d’un papier blanc et assure la réflexion de la lumière selon la direction du rayon lumineux incident.

PROTOCOLE D’ENREGISTREMENT

Pour réaliser cette étude, le système devait répondre à un certain nombre d’exigences. Il devait fournir : – des données cinématiques en trois dimensions, – d’un cheval au galop, – sur un cercle, – avec une précision de mesure satisfaisante, – à partir d’un champ d’enregistrement correspondant à une foulée de galop, – et ceci à moindre coût. Un système d’analyse cinématique performant répondait partiellement à ces besoins, celui développé à l’ENVA par l’équipe associée INRA-ENVA-Biomécanique du cheval, et appelé EKAS. Il a donc été utilisé. Néanmoins, quelques adaptations ont été nécessaires.
Le protocole d’obtention des données cinématiques 3D est développé ci-après. Il peut être divisé en deux phases. La première correspond à l’enregistrement sur le terrain et la seconde à l’analyse informatique qui aboutit à la reconstruction 3D des mouvements des chevaux.

1/ Préparation de l’aire d’enregistrement :

Les enregistrements ont été réalisés au CEZ de Rambouillet lors d’un stage « Haut niveau de longeage ». Le cercle de voltige correspondait à une piste circulaire en sable de vingt mètres de diamètre, sous un manège, sur laquelle un cheval pouvait être longé au galop. Sur un même hémicercle, deux caméscopes Sony Hi 8 mm FX700E (50 hertz) étaient disposés symétriquement par rapport au longeur situé au centre du cercle et formant un angle de 60° entre eux.
Chaque caméscope était monté sur un pied photographique (SLIK 505 QF), le plaçant à une hauteur d’un mètre. Il était entouré par quatre projecteurs halogènes de 500 watts servant à augmenter la luminosité des marqueurs réfléchissants disposés sur les chevaux.
Une ampoule électrique était placée à hauteur de la zone d’enregistrement. Elle était allumée à chaque passage du cheval pour permettre une synchronisation temporelle des deux caméras.
Avant de commencer la séance d’enregistrement, une structure de calibration de 7,5 mètres de long, 1,8 mètres de large et 2 mètres de haut, munie de 36 marqueurs réfléchissants (Scotchlight 3M 7610 HIPS) de coordonnées spatiales connues (voir la figure 4) a été disposée au centre du champ. Cette structure donnait les valeurs de référence pour la reconstruction 3D des mouvements du cheval.
Les caméras ont été réglées l’une après l’autre de la manière suivante : – ses projecteurs ont été allumés ; – son champ d’enregistrement a été ajusté aux marges de la structure ; – l’autofocus a été débrayé et la mise au point a été effectuée manuellement sur le centre de la structure ; – la vitesse d’obturation a été fixée à 1/2000 ième de seconde ; – l’ouverture du diaphragme et le gain de l’image ont été réglés pour obtenir le meilleur contraste possible entre les marqueurs de la structure et le reste de l’environnement. Après avoir effectué ces réglages, la structure a été filmée quelques secondes par la caméra.
Les mêmes réglages ont été entrepris pour le deuxième caméscope puis la structure de calibration a été retirée.

2/ Réalisation des enregistrements :

Le cheval était ensuite amené sur la piste à laquelle il était habitué aux différentes allures. Il était longé à main gauche, sens dans lequel les compétitions internationales s’effectuent. Lorsque le cheval était suffisamment concentré et détendu, une dizaine de passage successifs étaient filmés. Les cinq passages les plus réguliers ont été retenus pour être analysés c’est à dire ceux pour lesquels l’allure était la plus constante possible et aucun mouvement parasite n’était observé (mouvement de peur du cheval ou réaction à un mouvement du longeur).

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Mots-clés : Cinématique, Cheval, Voltige, Galop, Cercle.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : MATERIEL ET METHODES
A/ Les chevaux
1/ Choix des chevaux
2/ Préparation des chevaux
B/ Protocole d’enregistrement
1/ Préparation de l’aire d’enregistrement
2/ Réalisation des enregistrements
C/ Dépouillement des enregistrements
D/ Reconstruction 3D des mouvements
E/ Analyse des mouvements F/ Analyse statistique des données
G/ Précision des mesures
CHAPITRE II : RESULTATS
A/ Précision des mesures
B/ Description globale du mouvement d’un cheval au galop
C/ Description de mouvements particuliers
1/ La vitesse du cheval
2/ Les mouvements pendulaires des membres
2.1/ Les mouvements pendulaires de l’antérieur droit
2.2/ Les mouvements pendulaires du postérieur droit
3/ Les mouvements de la tête et de l’encolure
3.1/ Les mouvements verticaux de la tête
3.2/ Les mouvements de balancier de la tête et de l’encolure
4/ Les mouvements du tronc
4.1/ Les mouvements verticaux du thorax
4.2/ Les mouvements de balancier du tronc
CHAPITRE III : DISCUSSION
A/ Le protocole : ses points forts et ses limites
1/ Précision des mesures
2/ Le nombre de passages
3/ Le côté gauche du cheval
4/ La position des marqueurs
5/ Les paramètres étudiés
6/ Simplification des enregistrements
B/ Les résultats : interprétation et intérêts
1/ Le galop sur le cercle
2/ Le cheval de voltige
3/ Les critères de jugement
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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