Comment fonctionnent les cerveaux des champions?

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En phase de concentration et de relaxation, le cerveau des sportifs de haut niveau émettent davantage d’ondes alpha. Ces ondes électriques traduisent l’état de calme du cerveau qui peut alors se consacrer pleinement au geste parfait. La neuroscience au service du sport.

Les Belgian Tornadoes, le relais belge 4 x 400 m, participent, ces 12 et 13 août, aux Championnats du monde d’athlétisme à Londres. Le résultat, une nouvelle fois, de longues séances d’entraînement et de préparation, où chaque geste est analysé, décortiqué: la position de l’épaule en entrée de virage, la flexion du pied, le rythme de la foulée… Une précision de métronome. Mais le geste n’est pas le seul facteur de réussite de la course.

Il y a quelques mois, dans un hall sportif bruxellois, les athlètes se reposent, se concentrent ou se préparent à un entraînement. Mais celui-ci est particulier. Un athlète enfile un gilet truffé de technologie et coiffe un bonnet bardé de capteurs. Sur ses jambes et ses bras, d’autres électrodes suivent le moindre de ses mouvements. Sur les bords de la piste, une ligne de caméra suit sa course. Autant de données collectées par une "armée" de scientifiques derrière leurs ordinateurs. Bienvenue dans un entraînement 2.0.

"Le monde moderne a complètement oublié le quotient émotionnel au profit du quotient intellectuel. Or c’est la maîtrise de l’émotionnel qui permet de tenir et de gérer son stress dans ce monde hyperrapide."
Jacques Borlée

On connaît maintenant à peu près parfaitement les mécanismes physiologiques de l’effort et de la performance. Comment les muscles fonctionnent, comment ils résistent à l’effort… Mais le dernier grand domaine inconnu est le cerveau lui-même. "Or c’est de là que tout part"constate Jacques Borlée, entraîneur et coach des Belgian Tornadoes.

"Nous évoluons dans un monde de court-termisme, qui met sans cesse le cerveau sous pression et en activité. Nous n’avons plus un instant de répit. Entre téléphone portable et e-mail, par exemple, on ne débranche plus jamais la prise. Du coup, le monde moderne a complètement oublié le quotient émotionnel au profit du quotient intellectuel. Or c’est la maîtrise de l’émotionnel qui permet de tenir et de gérer son stress dans ce monde hyperrapide."

"Chaque action entraîne des réactions au niveau cérébral. Et, dans l’effervescence actuelle, on a tendance à perdre tout rationnel."
Jacques Borlée

Les athlètes et les sportifs de haut niveau ont dû apprendre à gérer ce quotient dans leur pratique. La psychologie du sportif de haut niveau s’est énormément développée dans ce sens. C’est l’objectif du travail sur les ondes alpha et bêta émises par le cerveau pour gérer le facteur stress.

"Chaque action entraîne des réactions au niveau cérébral. Et, dans l’effervescence actuelle, on a tendance à perdre tout rationnel. Que ce soit en politique, sur le plan sportif ou même dans les décisions économiques." De sa propre expérience en tant que coach de ses propres enfants au plus haut niveau de l’athlétisme, Jacques Borlée tire un enseignement: "Il faut anticiper, tout le temps, pour rester dans le rationnel et ne pas céder à l’émotionnel que me dicte mon rôle de père."

Les ondes du cerveau

Lorsqu’il est en veille active, le cerveau émet des ondes rapides, dites bêta (de 12 à 30 Hz). Ces ondes deviennent gamma (vers 40 Hz) lors d’une activité intellectuelle et mentale intense. En phase de relaxation légère ou d’éveil calme, ce sont des ondes alpha (de 8 à 12 Hz) qui dominent. Les ondes thêta (4 à 8 Hz) correspondent, elles, à la relaxation profonde, la méditation et à un certain type de sommeil (dit paradoxal). Enfin, en sommeil profond, les ondes majoritaires sont de type delta (de 0,5 à 4 Hz).


Oscillateur

Pour tenter de quantifier et maîtriser cette activité cérébrale face à une situation de stress ou de tension, Jacques Borlée s’est rapproché du professeur Guy Cheron, professeur en neurophysiologie à l’ULBA tout moment, le cerveau émet des ondes qui traduisent son activité. "Le cerveau fonctionne comme un oscillateur. Et ces oscillations électriques peuvent être captées en surface. Grâce aux technologies actuelles, il est possible d’identifier et de mesurer ces ondes", explique Guy Cheron.

Si la technologie permet de déceler et de mesurer cette activité électrique et les ondes qui en découlent, les mécanismes fondamentaux ne sont pas encore entièrement connus.

Les ondes alpha sont celles qui dominent l’activité globale du cerveau. Elles sont de l’ordre de 10 Hz. Elles traduisent l’état de repos du cerveau. "C’est typiquement l’état dans lequel on est lorsqu’on ferme les yeux dans une posture calme. Le cerveau dépense alors le moins d’énergie et fonctionne comme une entité complète." A l’inverse, en cas d’activité intellectuelle ou physique, le cerveau doit assurer plusieurs tâches à la fois et dépenser plus d’énergie.

Si la technologie permet de déceler et de mesurer cette activité électrique et les ondes qui en découlent, les mécanismes fondamentaux ne sont pas encore entièrement connus. "Ces ondes sont toujours sujets d’études. Il faut donc rester très prudent et les interpréter avec précaution. Mais l’analyse des données que nous collectons nous permet d’affiner les mesures et surtout de les contrôler", poursuit Guy Cheron. Par un feedback précis auprès des sujets d’analyse, il est possible de créer les meilleures conditions pour favoriser l’émergence des ondes alpha et de l’état mental qui les caractérisent.

Mise en condition

Olivia Borlée, entre autres, a fait l’objet de ces analyses. Jacques Borlée raconte son expérience. "Olivia ne parvenait pas à faire une bonne performance dans ces conditions de laboratoires, avec son harnachement et son casque encéphalogramme sur la tête. Les analyses n’étaient donc pas concluantes. Je lui ai demandé de refaire, dans sa tête, sa course des JO. Elle immédiatement retrouvé ses bonnes sensations et ses ondes alpha ont monté en flèche."

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 Les athlètes de haut niveau, plus que les autres sans doute, sont capable de revivre chaque course, chaque performance au millimètre près. Les expérimentations menées sur ces sportifs de haut niveau montre que la présence d’ondes alpha, avant une activité, est généralement un critère de réussite. "C’est très important d’entretenir ses réussites et ses victoires pour retrouver le même sentiment, le même état mental", précise encore Borlée, qui n’a de cesse de marteler la réussite des Belgian Tornadoes.

"Les garçons ont traversé, il y a quelques mois, une crise très forte, qui pesait sur leurs résultats. Nous nous sommes replongés dans l’expérience vécue lors d’une expédition, avec Alain Hubert, en Islande, où nous avons affronté des -30 °C et des vents de 100 km/h. Nous avons revu, et revu, et revu encore leur championnat d’Europe, en 2012. En un week-end, nous avons gagné près de 3 secondes sur 400 m. Rien qu’au mental!"

Entraîner le cerveau

D’où l’importance de parvenir à générer ces ondes alpha et ce sentiment de victoire avant une course, par exemple. "Le sportif doit donc parvenir à entraîner son cerveau de la même manière que ses muscles", précise encore Cheron. "Pour mettre ses ondes en phase avec son environnement. Le cerveau en repos, donc au moment où les ondes alpha sont les plus fortes, permet une meilleure acuité et une meilleure perception de l’environnement sensoriel notamment. Et c’est de ça dont le sportif a besoin pour percevoir la trajectoire d’une balle, par exemple, et la frapper au bon moment."

 C’est ce qu’on appelle le "flow", un état de calme, mais aussi d’hypervigilance, durant lequel le cerveau est réceptif. "La combinaison entre le défi et l’habilité à le relever peut nous conduire à un état de flow susceptible de générer la meilleure performance", constate Cheron.

"Cela montre également la cohérence entre l’activité musculaire et les ondes cérébrales. L’étude des musiciens, par exemple, est très intéressante pour montrer les liens entre le travail des doigts, l’écoute de la musique et les ondes émises par le cerveau."
Guy Cheron


Les études de l’équipe de neurophysiologie ne se basent pas que sur les Belgian Tornadoes. Elle a également travaillé avec les hockeyeurs de l’équipe nationale, des footballeurs, mais aussi un funambule évoluant à 30 m du sol ou les astronautes de l’ISS, le Belge Frank De Winne en particulier. L’analyse de ces données, combinées avec d’autres données, comme l’activité oculaire et musculaire, permet de déterminer quelles sont les ondes les plus favorables et, à partir de là, d’aider l’athlète à exercer son cerveau pour retrouver les mêmes sensations.

 Certes toujours en phase expérimentale par des études de terrain, la neuroscience peut trouver d’autres applications, dans le domaine des troubles de l’attention et de l’hyperactivité ou de la gestion du stress. Ces analyses permettent également de faire avancer la connectivité entre l’homme et la machine dans le cadre des exosquelettes ou des prothèses intelligentes notamment.

"La neuroscience apporte un nouvel outil technologique à la psychologie."
Guy Cheron
Professeur de Neuroscience à l’ULB

"La neuroscience apporte un nouvel outil technologique à la psychologie. On peut aller bien plus loin que le ‘simple’ questionnaire classique pour déterminer les sensations du patient", précise Cheron. Et, de ce point de vue, le sport peut apporter énormément en matière de recherche. Mais les déclinaisons sont évidentes dans d’autres domaines, notamment dans le secteur des entreprises. Des CEO et des hommes d’affaires sont également passés par les instruments de mesure de l’équipe du professeur Cheron.

 "Comme le sportif, l’entrepreneur doit faire face à des situations de stress, de tension ou de performance, qui nécessitent une préparation physique et mentale similaire. Mais bien souvent, il ne parvient pas à se mettre dans de bonnes dispositions, parce qu’il ne sait pas s’il parvient réellement à se décontracter"constate Borlée.

D’où un travail pour développer les stimuli nécessaires pour favoriser les sensations de bien-être. "Quelles que soient les circonstances, il faut se placer dans une attitude positive" poursuit le coach, qui conseille de tenir un "journal du bonheuret "de fêter les choses positives dans la simplicité. Il faut avoir le courage de commencer petit, sentir les choses, les comprendre et puis progresser."

Les recherches du professeur Guy Cheron


 Plaisir de la fierté

Trois semaines avant les championnats du monde d’athlétisme, les coureurs belges ont été interviewés par leur coach. Le discours est calme, posé, mais déterminé. Le "fighting spirit" est évident. "Let’s go, Do It, on va les avoir, on est prêt…Les expressions traduisent l’envie d’en découdre. Mais un autre mot revient également souvent dans la bouche des Tornadoes: "profiter". 

"Plus on s’approche du sommet, plus les vents sont violents. Il faut donc se prémunir contre ces vents violents pour trouver les vents favorables."
Jacques Borlée

 Parce que, si ce sont de vrais professionnels, hyper entraînés, ils doivent continuer à courir par plaisir. Faute de quoi, pas d’ondes alpha… "Il faut créer du plaisir. Car c’est de là que vient l’aisance", poursuit Borlée. "Ce plaisir passe notamment par la réussite et la fierté de la performance. Dans trop de domaines, on semble avoir peur de créer de la fierté."

"C’est une erreur très belge, voire européenne, de casser la réussite comme si c’était honteux. Sur le plan sportif mais aussi sur le plan économique, par exemple. Plus on s’approche du sommet, plus les vents sont violents. Il faut donc se prémunir contre ces vents violents, pour trouver les vents favorables. Voyez de grands athlètes comme Bolt ou Ronaldo, ils ne parlent que du futur, quelles qu’ont été leurs performances passées. A côté de ça, je vois certains entraîneurs de foot qui, chaque week-end, refont le match et cherchent des excuses. Ressasser le passé ne sert à rien, sinon à se détruire soi-même."

European Sport Academy

Un centre d’excellence bruxellois

Les techniques développées autour de la neuroscience peuvent évidemment s’appliquer à d’autres disciplines que l’athlétisme. C’est l’objectif du projet ESA (European Sport Academy) porté, entre autres, par Jacques Borlée

Lancé en 2010, l’ESA vise à mettre sur pied un centre d’excellence pour la Belgique sportive, avec des ambitions européennes. La vision des concepteurs du projet dépasse le monde sportif. On y trouve notamment Emmanuel van Innis, membre honoraire du Comité exécutif de GDF Suez; Alain Deneef, administrateur de société et porteur de projets économico-sportifs; Bernard Gustin, CEO de Brussels Airlines ou encore Paul De Knop, recteur honoraire de la VUB.

Comme la F1 pour le monde automobile, l’European Sports Academy veut accélérer le transfert de connaissances pour inspirer et influencer les comportements au sein des entreprises, des associations et des écoles.

Le projet est dans sa phase finale et pourrait aboutir prochainement, à moins d’un basculement de majorité à la Région bruxelloise, qui remettrait la construction en cause.

En 2012, un "laboratoire" appelé Mini ESA a accompagné une dizaine de jeunes espoirs sportifs belges sur quatre ans. Durant cette période, les sportifs bénéficiaient d’un suivi professionnel dans des programmes spécifiques de mobilité. De plus, ils ont servi de base aux analyses de Guy Cheron, dans le but d’analyser les ondes alpha du cerveau. Deux de ces athlètes ont participé aux Jeux Olympiques de Rio et trois des cinq footballeurs évoluent ou ont évolué en équipe première du RSCA.

L’objectif est de développer un centre multidisciplinaire sur la base des infrastructures sportives de SportCity à Woluwe-Saint-Pierre à Bruxelles, pour y intégrer des équipements sportifs supplémentaires, des lieux d’entraînement, des locaux de cours et de réunion et des espaces de détente et de bien-être, en faisant appel à des investisseurs privés pour compléter le financement public. Le projet a fait l’objet d’une étude de faisabilité financée par Beliris. Une manière de créer un pendant bruxellois aux centres sportifs de haut niveau wallon et flamand. 


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