Comment les cyclistes abusent de la science ?

Deux minutes et trente secondes : c’est le temps qu’un coureur peut gagner sur une étape de 200 km en plaçant une bouteille sur son torse. En 100 ans, la vitesse moyenne des gagnants du Tour de France a augmenté de 65%. Et si les performances des cyclistes ne cessent d’augmenter, c’est notamment grâce aux progrès de la recherche en sciences mécaniques. Dans cette vidéo, on vous raconte comment ces athlètes sont devenus de véritables physiciens sur roues, capables de tirer profit des phénomènes les plus anodins pour l’emporter.

Merci à nos intervenants Thierry Marchal et Matthieu Ladagnous pour leur participation, au professeur Bert Blocken pour l’ensemble de ses recherches, ainsi qu’à John Eric Goff pour sa contribution.

Quelques sources qui nous ont aidé pour écrire cette vidéo :
– L’influence des voitures suiveuses sur la traînée des cyclistes : https://sci-hub.scrongyao.com/10.1016/j.jweia.2015.06.015
– Le projet “Peloton” de Bert Blocken : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167610518303751
– Les variations de vitesse associées aux différentes positions des coureurs : https://www.linkedin.com/pulse/which-cyclist-hill-descent-position-really-superior-froome-blocken/
– Comment une bouteille d’eau sur le torse réduit significativement la résistance de l’air : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167610524000722

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Ça, c’est un truc que
tous les cyclistes pros ou amateurs ont déjà entendu. Parce que pour être le premier à passer la ligne d’arrivée
du Tour de France, il y a un concurrent à battre, le plus constant, le plus impitoyable : Lancés à des pointes à 80 km/h, chaque frottement compte. Et pour pouvoir prétendre
au maillot jaune, rouler ne suffit plus. Une bouteille placée sous
le maillot, des vélos de rechange sur une voiture suiveuse, des positions surprenantes, vous allez voir que rien
n’est laissé au hasard. Et si on a beaucoup parlé
de chimie dans les années 2000, l’essentiel vient de la physique. Un vélo, comme tout objet
sur cette terre, c’est soumis à des forces. Quand un cycliste pédale, il crée une force vers l’avant, une force musculaire qui joue contre
toutes les autres, le poids, mais aussi le
frottement des roues sur le sol et bien sûr la
résistance de l’air. Plus un cycliste va vite et plus sa surface de
contact est large, plus sa résistance
à l’air sera grande. Et pour maintenir
sa vitesse face aux frottements de l’air, il faudra appliquer plus de
force musculaire, c’est à dire pédaler plus fort et donc s’épuiser plus vite. On estime que dans une course, près de 90 % de l’effort provient de la traînée, la résistance à l’air. Et c’est là
qu’intervient le peloton. Ce gros amas de cyclistes est en fait une machine
bien huilée. Car si tout devant, on
prend l’air de plein fouet, être positionné bien au
centre du peloton est une place de choix. Typiquement, on a un
peloton qui a une pointe et puis après il y a
le corps du peloton qui est très très important. Se positionner au centre
à la fin de la pointe est la position idéale. Thierry Marchal est
directeur d’industrie chez Ansys. En 2018, avec le professeur
Bert Blocken, il s’est lancé dans
une expérience grandeur nature
pour comprendre la science du peloton. Pour quantifier les
différences de traînée, l’équipe de chercheurs a
placé 121 mannequins dans une soufflerie
reproduisant les conditions d’une
vitesse de 54 km/h typique des pelotons
du Tour de France. Résultats les coureurs
placés ici subissent à peine
5 % de la traînée que subirait un cycliste seul. Et c’est ça qu’on appelle Et ce n’est vraiment
pas une petite différence. Bien calfeutré à cet endroit, on peut filer à 54 km/h en déployant
autant de puissance que ce qu’il faudrait pour
rouler tout seul à 15 km/h. Finalement, ça veut
dire que vous et moi, on pourrait suivre le
Tour de France. On force quasiment pas. L’air il fait comme une bulle et il revient sur nous pour
pour pousser. Mais c’est compliqué à s’en
rendre compte quand on sait pas. Pour bénéficier des
meilleures conditions, les coureurs se
bagarrent dans la masse. Mais comme il n’y a pas de
place pour tout le monde, ça peut finir par terre. Oh là là, grosse chute dès
la première étape. C’est un mikado hein… Avec une chute encore à
l’avant du peloton… Une chute au
plus mauvais moment. Aïe, aïe aïe ! Attention, Philippe, le parapet ! Oh ! C’est terrible ! Mais alors,
pourquoi certains coureurs s’épuisent en
tête de peloton ? Ça, c’est une
question de stratégie. Être devant, c’est
pouvoir imposer son rythme. Et si on va suffisamment vite, on peut casser la course, c’est à dire
séparer le peloton en deux parties. L’air revient s’engouffrer
entre les deux groupes et là, c’est ciao. Il y a le feu. Ouais, il y a le feu
dans le peloton. Oh là là, ça y est, ça se casse. Et ça explose. D’où l’importance
de jouer collectif. Le Tour de France, c’est avant tout
une course en équipe. Des formations de huit
coureurs composées d’un leader et de sept équipiers. Le leader, on essaie
de le protéger le plus longtemps possible et qu’il ait le plus d’essence possible pour les fins d’étapes. Lorsqu’un coureur attaque, il devient vulnérable à l’air. Attaquer trop tôt, c’est donc prendre le
risque de se cramer avant l’arrivée. Et quand une échappée
n’est pas suivie, les coureurs n’ont d’autres choix que de ralentir
pour attendre le peloton. Cette année, on a même vu
des coureurs s’arrêter sur le bas côté, laissant les
commentateurs perplexes. Et voilà, ils s’arrêtent… Carrément. Je trouve que pour faire ça, il valait mieux rester
dans le peloton. C’est un peu une
grosse blague. Et c’est précisément pour
éviter ça que les échappées se font par petits groupes. Le numéro un va permettre
aux autres de bénéficier de l’aspiration. À puissance constante, le numéro deux va
donc aller plus vite que le premier qu’il va
donc dépasser avant que le numéro trois ne
prenne sa place. Et ainsi de suite. Et quand il y a du vent, l’orientation de ce petit
peloton va varier. Les cyclistes vont se
placer en éventail, ce qui va aussi avoir pour
conséquence d’empêcher les concurrents de rejoindre le groupe. On va donc avoir plusieurs
petits pelotons qui vont se constituer en diagonales. Mais alors, s’il y
a bien un moment où l’aérodynamisme est essentiel, logiquement c’est en descente. Alors là, j’ai
rarement vu ça. Un coureur
couché sur le vélo, oui. En recherche de
vitesse aérodynamique. Mais qui pédale ? J’ai rarement
vu ça quand même. Regardez ça ! En 2016,
Christopher Froome, quadruple vainqueur du Tour, remporte la huitième étape grâce à
une position inédite. Assis sur le tube de
son vélo, le torse sur le guidon, le Britannique atteint une
vitesse de 90,9 km/h. C’est la naissance
de la position Froome. Tous les commentateurs
disaient : Ouais, fantastique, Il a
trouvé la position idéale. Étant expert en aérodynamique, je m’étais dit : “je ne suis pas vraiment
convaincu de ceci.” L’équipe du professeur Blocken, elle est pas sûre sûre. Donc elle décide de passer
la position de Froome à l’épreuve de la soufflerie. Les chercheurs vont modéliser d’autres positions connues, notamment celle
de Peter Sagan, celle de Vincenzo Nibali ou encore celle de
Marco Pantani. Résultat, en plus d’être
particulièrement dangereuse, la position de Froome est loin d’être la
plus aérodynamique. D’après les calculs de
l’équipe, les positions de
Pantani et de Sagan sont bien plus rapides. Par rapport à une position
classique de descente, celle de Froome n’est que
9 % plus rapide, contre 14 % pour Pantani et 17 % pour Sagan. Ça nous a même valu un mot
de reconnaissance de Peter Sagan sur Facebook. Mais la position la plus
efficace, c’est celle là. Les études numériques ont
montré que l’aérodynamique de ce Superman
était meilleure. D’après les chercheurs, la position Superman
serait 24 % plus rapide qu’une position classique
de descente. Oui, ça c’est sûr que ça va
beaucoup plus vite, mais après, ça, c’est
juste hyper dangereux. Et perso, je sais le faire. Mais avec le Superman
t’es vite par terre. Pour des raisons de
sécurité, un certain nombre
de ces positions de descente
ont été interdites en compétitions officielles par Le Superman, pour des
raisons plutôt évidentes, mais aussi la position Froome
et Pantani, jugées trop dangereuses
pour prendre le risque qu’elle soit imitée
par des cyclistes amateurs. Mais cette quête de la
position idéale, ça reste le Graal des
cyclistes professionnels. J’avais rencontré
Wout Van Aert dans le test en soufflerie. Je lui ai dit : “oui, mais on peut calculer quelle est la position idéale. Mais il faut également une
position de confort parce que vous faites
une course qui va durer 4 à 5 h.” Il m’a dit : “non, non, non. Donnez-moi la position
mathématiquement optimale. Moi, ce qui m’intéresse
c’est d’arriver devant.” Bref, les conclusions
des scientifiques sont des informations
inestimables pour les coureurs, mais aussi pour les instances
du cyclisme mondial qui veillent à ce que l’esprit
du sport reste intact. Parce que sur une course,
il n’y a pas que des vélos, le public, les scooters
de presse ou les voitures suiveuses sont autant d’éléments qui peuvent influer sur
les poussées d’air. Et ça aussi, l’équipe du
professeur Blocken a voulu le tester. On avait fait des premières
études avec une voiture qui suivait un cycliste 1 à 2 mètres
derrière le cycliste, ce qui est interdit, mais beaucoup le faisaient. On a vu que la voiture
poussait de l’air et cet air qui était poussé
venait pousser le cycliste. Alors tout le monde
nous avait dit : “oui, c’est vraiment
très marginal, ça n’a pas beaucoup d’impact.” Sur un contre-la-montre
de 50 kilomètres, simplement l’air poussé
par la voiture, faisait gagner 1 min 40 s
aux cyclistes. C’est suffisant pour
gagner le Tour de France. Et à la suite de cette étude, on a commencé à
constater un truc marrant : lors des étapes de
contre-la-montre, les voitures suiveuses se sont mises à transporter dix, quinze vélos
de secours sur le toit pour pousser davantage d’air. Et c’est ce qui a conduit
l’UCI à changer la règle en 2023 en imposant aux
voitures suiveuses de se placer au minimum
à 25 mètres du coureur, citant au passage les travaux
du professeur Blocken. Les motos de presse
ont elles aussi un impact sur la course. Même à 30 mètres
devant un cycliste, une moto peut
réduire la pression de l’air et faire gagner jusqu’à une
seconde par kilomètre. Et puis il y a eux. Je crois
qu’ils vont l’arrêter. Je crois qu’ils
vont l’arrêter, regardez ! Le public est
lui aussi exploité par les
grands champions qui profitent de la foule
pour s’abriter du vent et avancer plus facilement. Depuis peu, on s’aperçoit
que même des pratiques en apparence anodines peuvent avoir un effet
considérable. Comme cette bosse là, au niveau du torse
des cyclistes. C’est ce qu’on
appelle le chest fairing, littéralement
carénage de torse. Ça consiste à venir caler
une bouteille d’eau ou n’importe quel autre
objet sous son maillot. Vous allez me dire :
bon, quel est l’impact ? Ça change complètement
la direction du vent. Quand il
est bien exécuté, le chest fairing peut
permettre de réduire les frottements de 4 %, soit un gain de plus
de 2 min 30 s sur une étape
de 200 kilomètres. Bref, à des vitesses pareilles, le moindre petit élément
peut devenir suspect. Une bouteille bien placée,
un casque hyper fuselé. On pourrait aussi parler
des lunettes aérodynamiques de Dylan Groenewegen, vainqueur de la sixième
étape du Tour 2024. Ses lunettes avec le
nez aérodynamique qui sont
vraiment pas jolies, mais il gagne de
deux ou trois centimètres. Peut-être que les deux
ou trois centimètres s’il n’avait pas eu
ces lunettes là sur 200 ou 300 mètres de sprint, et bien ça y joue, donc… Il y a quelques années, on comprenait pas
qu’il y avait une marque qui allait beaucoup plus
vite que nous alors qu’ils pédalaient pas dans
les descentes, les mecs. Et là dedans, difficile de dire ce qui
relève de la technologie, de l’innovation
ou du jeu déloyal. En 2022, dans le Milan San
Remo, Matej Mohoric avait fait sensation en
remportant la course sur une selle télescopique
ajustable en pleine course via une petite poignée
installée sur le guidon. Et même si cette efficacité
reste à prouver, le Slovène déclarait avoir
détruit le cyclisme avec cette innovation validée par les instances mondiales. Aujourd’hui, les coureurs
sont plus que jamais à l’affût de la science qui
leur permettra de battre le vent. La compétition
technologique n’a jamais
été aussi intense. Un vélo d’il y a dix ans,
tu perds trop, même d’il y a cinq, six ans. Tous les ans, ça évolue. Les casques, les lunettes,
les chaussures… Par exemple,
toutes les équipes achètent des combinaisons des autres équipes pour voir un peu,
voilà, la différence. Tout le matériel est étudié. Cette course à la
technologie pose quand
même une question : à quoi ressemblera le
cyclisme dans dix ans ? 120 ans après la première
édition du Tour de France, les chercheurs ont propulsé
les coureurs dans une nouvelle ère, celle
du cyclisme scientifique. Et dans cette ère qui
est encore à ses débuts, la prépa physique n’aura jamais aussi
bien porté son nom.