Zoé POMARAT

Le génie mécanique au service du sport

L’INSA Toulouse lui a offert l’opportunité de découvrir deux passions : le rugby, qu’elle a pratiqué pendant cinq ans (entre 2026 et 2021) grâce à l’Association Sportive, et la biomécanique, qui explore les mouvements et les forces agissant sur le corps humain. Aujourd’hui, Zoé Pomarat concilie ces deux disciplines à travers sa thèse, une parfaite alliance entre son amour du sport et son intérêt grandissant pour la biomécanique, née durant son parcours à l’INSA. Un équilibre idéal pour la jeune ingénieure, qui aspire à en faire le fil rouge de sa carrière.

L’établissement toulousain avait été son premier choix sur Parcoursup. « Je ne savais pas trop ce que je voulais faire, mais j’aimais les mathématiques et l’INSA permettait de se spécialiser progressivement, en particulier en mécanique », explique la jeune femme, domiciliée à l’époque à Mauriac, dans le Cantal. « J’ai toujours aimé tout ce qui touche aux matériaux et aux objets, à leur fonctionnement, et cette spécialité, que j’ai choisie à l’issue de la 3^e année, rendait possible une trajectoire professionnelle dans le monde du sport. »

La « révélation » de la biomécanique

Trajectoire vers le sport qu’elle va effectivement concrétiser grâce à la découverte, ensuite, de la biomécanique, dans le cadre d’un module optionnel animé par Bruno Watier, qui deviendra l’un de ses co-directeurs de thèse. Elle aime la matière et choisit de faire son stage de fin d’études dans ce domaine, au sein du LMBC (Laboratoire de biomécanique et mécanique des chocs), à l’université Claude Bernard Lyon 1. Ce laboratoire développe des recherches pour « faciliter les déplacements » (en particulier sur le confort et la sécurité des véhicules automatisés et sur l’autonomie des déplacements) et pour « maintenir le corps en bonne santé » (sur le système musculo-squelettique et les capacités fonctionnelles). « Je traitais des données issues de prothèses de genoux instrumentées, dont l’analyse ensuite devait permettre d’améliorer la compréhension du mouvement humain », explique Zoé Pomarat, dont le stage confirmera son attrait pour la discipline. « Récupérer des informations directement au niveau des articulations [ou équivalents, ndlr] et non celles provenant de capteurs installés sur la peau, capteurs qui bougent avec celle-ci, permet en effet de réduire les erreurs de mesures sur ce qu’il se passe réellement au niveau du genou. »

Les premiers emplois qui suivront sa diplomation en 2021 relèveront aussi de la biomécanique. Elle travaillera d’abord au sein de l’unité de recherche Impact de l’activité physique sur la santé (IAPS), à l’université de Toulon, sur l’amélioration de la performance d’athlètes en fauteuil roulant. Puis elle saisira l’opportunité d’une thèse en co-tutelle avec l’INSA Toulouse, le LAAS-CNRS et l’Institut Clément Ader.

I pour XV et XV pour I

Cette thèse, qu’elle prépare depuis mai 2023 au sein de l’équipe GEPETTO spécialisée sur le mouvement humanoïde (pour la mise au point de robots notamment), est doublement originale. Par sa forme d’abord : un contrat CIFRE (Convention industrielle de formation par la recherche) passé avec le Stade Toulousain. Car si ce dispositif existe depuis 1981, il n’est pas légion. Et il donne surtout la possibilité à un doctorant de réaliser une thèse dans un cadre professionnel, avec la possibilité d’y appliquer ses recherches directement, tout en percevant un revenu. Sa thèse est originale sur le fond aussi. Il s’agit ici d’instrumenter la mêlée au rugby pour pouvoir quantifier de manière simultanée différents paramètres mécaniques d’un joueur au sein de la mêlée et, au final, d’améliorer la performance de celle-ci.

Pourquoi ce sujet ? « C’est une phase complexe dans le jeu, qui implique des efforts énormes et s’avère très importante pour mener à une victoire », explique la chercheuse. « Alors que la production d’une force horizontale est un facteur déterminant de la réussite d’une mêlée, des études ont montré que la force engendrée par la poussée des 8 joueurs est inférieure à la somme de la force individuelle des joueurs (Quarrie & Wilson, Journal of Sports Sciences, 2000). Il y a donc des ‘pertes’. L’idée ? Instrumenter cette mêlée pour réaliser des mesures individualisées sur les forces de réaction au sol, car la poussée vient du sol, et ce, dans des conditions quasi réelles [et non sur des jougs sur lesquels les rugbymen s’entraînent, non représentatifs de la mêlée réelle car ils sont plus rigides que les joueurs, n’entraînent pas de déséquilibres comme avec les packs, etc.], pour comprendre d’où viennent ces pertes et rendre les joueurs plus performants. »

Développement d’une méthode pour estimer les forces de réaction au sol individuelles

Pour récupérer des données « au plus proche de la réalité », la doctorante a dû développer une combinaison de deux dispositifs existants qui, individuellement, présentaient des limites. Elle a d’abord utilisé des plateformes de force qui permettent de prendre des mesures dans les 3 directions de l’espace, verticalement, horizontalement et de côté. Mais leur fixation au sol, en l’occurrence ici au CAAPS de Toulouse (Centre d’appui et d’analyse de la performance sportive), et la nécessité d’en disposer d’une sous chaque pied, en limite leur usage alors qu’il en faudrait pour plusieurs joueurs. D’où l’association d’un deuxième dispositif, des semelles instrumentées, plus maniables pour effectuer des mesures « mobiles », donc sur le terrain, et sur de nombreux athlètes en même temps, mais qui, en revanche, ne disposent pas de capteurs 3D et ne mesurent que la direction normale à la semelle (verticale), alors qu’en mêlée on ne pousse pas vers le haut mais vers l’avant. C’est à partir des données récupérées à la fois des plateformes de force, mais aussi des semelles instrumentées, que la doctorante a ensuite commencé à entraîner un algorithme en vue de développer une méthode pour estimer les forces de réaction au sol individuelles, cette fois seulement avec les semelles instrumentées.

Cette recherche a donné lieu à des premiers résultats présentés à l’occasion de la 18^e édition du symposium de 3DAHM. Cet événement international, qui regroupe la communauté scientifique autour de l’analyse du mouvement humain en 3D, s’est déroulé du 3 au 6 décembre 2024 à Montevideo, en Uruguay. « Ce travail montre le potentiel de l’utilisation de ce dispositif combiné pour estimer avec précision les forces de réaction au sol des joueurs de rugby pendant la mêlée, mais aussi dans d’autres activités sportives », se réjouit la chercheuse. « L’erreur possible dans la mesure reste en effet suffisamment ‘satisfaisante’ pour envisager d’appliquer la méthode sur le terrain. »

« L’INSA, ça a été toute une évolution personnelle, la transformation de la lycéenne en étudiante puis ingénieure, l’apprentissage de l’autonomie, mais aussi une ouverture aux autres. »

L’INSA lui a ouvert le champ des possibles

Ce que la doctorante retient aujourd’hui, c’est que ce « champ des possibles », c’est l’INSA qui le lui a ouvert. « L’INSA Toulouse m’a permis de choisir progressivement ma voie tout en me faisant découvrir la biomécanique, domaine que je ne connaissais pas jusque-là, même si j’avais déjà l’idée de travailler dans la R&D pour des entreprises comme Décathlon, engagée dans l’amélioration de la performance du matériel et des produits. Et c’est la thèse qui a définitivement élargi ce champ de possible en me montrant que l’on pouvait aussi travailler sur l’athlète ! » Ce travail, elle aimerait le poursuivre de préférence dans la R&D, « parce que c’est très concret, parce qu’on peut espérer voir un jour un résultat à ses travaux et parce que de plus en plus de fédérations ou de clubs sont en demande de développement de ce type d’outils pour améliorer la performance de leurs sportifs. »

La jeune chercheuse ne retient pas que ces bénéfices. Car l’INSA, ça a été aussi, précise-t-elle encore, « toute une évolution personnelle, la transformation de la lycéenne en étudiante puis ingénieure », « l’apprentissage de l’autonomie », mais aussi « une ouverture aux autres ».

Rédaction : Camille Pons, journaliste

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