TPE: Une fin des records sportifs est-elle probable ?

TPE Une fin des records sportifs estelle probable ? Session 2016/2017 Sommaire Introduction 4 I- Evolution des records : 1.1 Jusqu’à aujourd'hui 1.2 Perspectives futures 5 II- Origines de cette limite : 2.1 Limites physiologiques 2.2 Santé du sportif 8 III- Repousser les limites : 3.1 Aides extérieures 3.2 Dopage et Equipements 3.3 Des pistes Génétiques ? 14 Conclusion 23 Bibliographie 24 3 Introduction : Nuit du 30 août 1991, Jeux Olympiques de Tokyo. Mike Powell et Carl Lewis s’affrontent dans l’épreuve du saut en longueur ; le premier remporte la victoire et par la même occasion pulvérise le record du monde avec un saut à 8,95 mètres. A ce jour, cette performance n’a jamais pu être approchée mais, cet exploit n’est pourtant pas isolé et d’autres records restent inégalés malgré les soupçons de dopage dans les années 80. “Tous les ans, une discipline cesse de progresser.” note Jean-François Toussaint, directeur de l’Institut de recherche biomédicale et d'épidémiologie du sport (IRMES). Ce chercheur pointe en effet une diminution du nombre de records ces dernières années à travers ses conférences et articles sur le sujet. Cependant, cette course à la performance du corps humain n’est pas récente. Dès le VIIIème siècle av. J-C, les grecques organisaient un concours sportif pentétérique¹, qui évolua sous forme d’olympiades où les cités du pays s’affrontaient dans différentes disciplines. Les scores étaient répertoriés par des scripts à la fin de chaque épreuve mais n’ont évidemment rien avoir avec la notion de records modernes. En outre, le physique des athlètes d’aujourd’hui est mis à rude épreuve avec des règles d’hygiène strictes et des compétitions de plus en plus nombreuses. De plus, les techniques, les équipements et les moyens de comptage ont largement progressé. L’athlète contemporain tient donc une stratégie élaborée et ne présente plus une simple performance physique à un instant t. D’autre part, il est à noter que l’argent et la gloire sont les principales motivations de la plupart des sportifs quand on sait que les Jeux Olympiques d’été sont suivis par plus d’un milliard de téléspectateurs et que chaque médaille s’accompagne d’une somme d’argent conséquente. Il faudra également écarter les phénomènes physiques et mécaniques naturels qui nous entourent ; la résistance à l’eau ou à l’air par exemple sont inévitables, sont les mêmes pour tout le monde et les records dans certaines disciplines s’en retrouvent d’autant plus limités. La fin des records est-elle inévitable ? Il s’agira pour y répondre, d’étudier des cas précis dans des sports majoritairement individuels (notamment ceux des JO) dont les performances sont quantifiables. Nous verrons d’abord les tendances passées et futures des performances mondiales pour ensuite expliquer quelles limites peuvent intervenir. Le dernier point portera sur les méthodes permettant de repousser ces limites. Pentétérique¹ : qui a lieu tous les quatre ans 4 I- Evolution des records : 1.1 Jusqu’à aujourd'hui - Le sport sans records est-il envisageable ? Depuis les premiers Jeux Olympiques modernes de 1896 à Athènes, pas moins de 3 200 records mondiaux ont été établis pour des disciplines quantifiables. Dans toutes ces disciplines où la performance peut être mesurée, les nouveaux records du monde sont de plus en plus rares et les marges de progression de plus en plus infimes. On relève une nette amélioration des performances dans la première moitié du XXème siècle : en 1900, le sportif utilisait 75% de ses capacités physiologiques contre 99% aujourd’hui. C’est à dire que le sportif n’exploite pas entièrement toutes les capacités de son corps et n’a donc pas encore totalement atteint ses limites. Entre les deux guerres, le nombre de records sportifs explose, l’Europe de l’Ouest et les Etats-Unis s’affrontent. Notamment en 1936 avec Jesse Owens qui court le 100 mètres en 10.20 secondes. A partir de 1939, beaucoup d’athlètes sont sensibilisés par la guerre et les exploits chutent. Suite à cela, l’Europe qui dominait cède peu à peu sa place aux deux “Blocs” ; dans les années 1970/80, la guerre froide est à son apogée entre l’Est (l’URSS) et l’Ouest (Etats-Unis). Cette rivalité se retrouve dans les confrontations sportives. Cependant, bon nombre de ces records seront établis par l’Allemagne grâce au dopage. Par exemple, le meilleur temps aux 400 mètres est détenu par l’allemande Marita Koch (47s60) depuis 1985 et n’a toujours pas été battu. Mais depuis les années 90, on observe une certaine diminution des prouesses sportives, du moins pour les sports avec une faible marge de progression, c’est à dire les disciplines dont les exploits sont moindres, le cas de l’athlétisme. Par la suite, la Chine va s’imposer sur la scène sportive mondiale. C’est elle, qui organisera les JO de 2008 et va aussi prêter une attention aux disciplines avec une marge de progression forte. Ainsi, 50% des records chinois sont obtenus en haltérophilie...féminine ! Mais le doute plane sur le recrutement d’entraîneurs Allemands et Russes. Durant ces JO, 42 records vont être établis en athlétisme et en natation où Michael Phelps, un nageur américain, parcourut 200 mètres en 1min 42s. Quant aux JO de Londres, en 2012, seuls 20 l'ont été, dont celui du Jamaïcain Usain Bolt qui fit le 100m en 9.63s ! Dès les années 2000, on observe un pic d’augmentation : 51 records du monde en natation et en athlétisme homme et femme ont été renouvelés. Les records se sont resserrés au cours du siècle, dans 5 principales disciplines : athlétisme, natation, patinage de vitesse, cyclisme et haltérophilie. 5 On a pu calculer le taux de différence entre les records : il évolua de 0,024% en 1915 à 0.01% en 2014 et ne cesse de diminuer. Entre le 100m de Thomas Burke (12s) de 1896 et celui de Usain Bolt (9.63s) de 2012, un peu moins de 3 secondes les séparent. Puis, le meilleur saut en hauteur de 1896 rend 64cm au record actuel (2.45m). Avec 2h58min50s (1896), le marathonien grec Spyridon Louis aurait accusé un retard de près de 50min sur les champions actuels. On observe grâce au graphique que ce taux de différence se resserre (points jaunes). Si nous devions tirer un enseignement de l’observation des records, ce serait à quel point leur évolution stagne depuis maintenant plusieurs décennies. Les records se font de plus en plus rares et lorsqu’ils ont lieu, leur écart avec le précédent devient de plus en plus réduit. Sur la base des observations, et seulement sur celles-ci, nous pourrions être tentés de dire que les records sportifs sont proches de la fin. En partant de ces propos, nous essaierons maintenant de calculer la limite à laquelle ils sont confrontés. 1.2 Perspectives futures - Les prévisions Des marges de progression existent dans quelques disciplines comme le saut à la perche féminin mais, selon un modèle mathématique élaboré par des chercheurs, la moitié des records du monde ne sera plus améliorable de façon significative en 2027 (pas plus de 0,05%, l’équivalent de centièmes de seconde au marathon ou de millimètres au saut en longueur...) et 90% des performances mondiales ne pourront plus être battues en 2068 ! Toute théorique, cette affirmation n’en cache pas moins une réalité : avec la professionnalisation des athlètes, un entraînement sur mesure et un suivi médical constant, la physiologie humaine n’est pas loin de ses limites. Toutefois, avec la croissance de la population mondiale, les chances statistiques de voir apparaître de nouveaux champions physiologiquement prédisposés à battre - même de peu - les exploits de leurs aînés devraient augmenter. Pour illustrer ces propos, nous allons essayer de trouver la limite à laquelle les sportifs seront confrontés dans un sport en particulier : le 100m masculin. - Comment évaluer cette limite ? Les records ont une limite. Pour la calculer, on modélise leur évolution par une courbe dont les paramètres seront choisis pour coller au plus près à la réalité. Voici, ci-contre, la courbe d’évolution des records du monde du 100m depuis l’année 1900 jusqu’à nos jours (quand le record a été battu plusieurs fois dans la même année, nous n’avons retenu que le meilleur). La suite des records est décroissante et minorée par 0 donc, selon un théorème bien connu, elle converge vers une limite L. Pour des raisons morphologiques, cette limite ne peut être zéro. A moins que les humains ne mutent, ils ne pourront dépasser certaines capacités. De plus, comme on compte en centième de secondes, le nombre de records possibles est fini donc la limite sera un jour atteinte. 6 Courbe d’évolution des records du 100m - Estimation de la limite Nous savons donc que la suite des records a une limite mais comment la calculer ? Pour cela, il est nécessaire de modéliser leur évolution. Une idée pour cela vient de l’étude de la durée de vie, les records de longueur de vie en quelque sorte. Une des modélisations utilisables dans ce domaine est la courbe de Benjamin Gompertz, c’est-à-dire la courbe d’équation : y = exp[a exp (-bx) + c] où a, b et c sont des constantes positives. Il s’agit donc d’ajuster les trois constantes a, b et c de sorte que la courbe d’évolution des records corresponde le mieux possible à celle de Gompertz. La tâche ne semble pas impossible car cette courbe est bien de la forme voulue, en particulier, elle possède une asymptote horizontale d’équation : y = exp(c). De plus, en dessinant un bon nombre de courbes de la famille, on voit qu’elle permet de représenter approximativement un grand nombre de courbes décroissantes ayant une asymptote horizontale. - Ajustement de la courbe Pour déterminer les valeurs des trois constantes a, b et c il nous suffit a priori de trois points de la courbe. Si nous choisissons trois valeurs régulièrement espacées x1, x2 = x1 + t et x3 = x1 + 2t, les calculs se simplifient notoirement. Plus précisément, si r1, r2 et r3 sont les records des années x1, x2 et x3. Ainsi r1 = exp [a exp (-bx1) + c] et ainsi de suite pour les records des années x2 et x3. Or, la fonction exponentielle peut être exprimée de deux façons équivalentes f(x)= ex ou x= ln (f(x)) Donc dans notre cas, on a a exp (-bx1) + c =ln (r1) ð? a, b et c sont ainsi les solutions du système : En posant A= a exp (-bx1) et X= exp (-bt), les systèmes peuvent être simplifiés en utilisant la propriété exp (a+b) = exp a * exp b. On a de ce fait le système suivant : Qui se résout de façon exacte, on trouve : d’où la limite : - Points d’ajustement Pour finir, il reste à déterminer des points d’ajustement à partir des données. Pour utiliser toute notre plage de données, nous pouvons répartir l’intervalle de temps considéré en trois périodes égales : 1912-1946, 19461980 et 1980-2014. A chacune de ces périodes, nous attribuons son record moyen. Nous trouvons 10,38 pour la première période, 10,05 pour la seconde et 9,81 pour la dernière. Dans ce cas, nous obtenons les valeurs : a = 1708161, b = 0.0085351553 et c =2,212 7 Nous voyons que la courbe expérimentale est assez bien représentée par son modèle pour la période 19122014. Il reste maintenant à la prolonger. Nous obtenons un record ultime en rouge de exp(c) soit 9,13s. La figure ci-dessous montre qu’il ne sera atteint que très tardivement, environ au XXIVe siècle. Courbe des records du 100m (en noir) et son approximation par le modèle de Gompertz (en bleu) Ainsi, il reste bien des records de 100m à...