Cinématique

La cinématique est la description quantitative du mouvement dans l’espace et au cours du temps, sans chercher d’abord à déterminer les forces qui le produisent. Appliquée aux poissons, elle caractérise les déplacements, rotations et déformations du corps ou des nageoires afin de comparer des séquences de nage, des manœuvres ou des réponses comportementales.

Grandeurs décrites

En biomécanique, une analyse cinématique peut mesurer la position, la trajectoire, le déplacement, les angles, la vitesse et l’accélération. Pour un mouvement périodique, elle décrit aussi l’amplitude, la fréquence et la phase. Ainsi, le battement d’une nageoire peut être décomposé en phases d’abduction et d’adduction, sans que cette description suffise à établir les forces générées.

Le repère doit être explicite. Une position peut être rapportée au laboratoire, au courant d’eau ou au poisson lui-même. Un mouvement apparemment stable dans un repère peut correspondre à un déplacement dans un autre. Les mouvements de nage étant souvent tridimensionnels, une vue unique peut sous-estimer une rotation, une courbure ou une excursion hors du plan observé.

Mesure et interprétation

La cinématique des poissons est généralement extraite de vidéos étalonnées, parfois enregistrées à haute fréquence et avec plusieurs caméras. Le choix des points anatomiques, la fréquence d’image, la résolution, le lissage et la durée de la séquence influencent les valeurs calculées. Les vitesses et surtout les accélérations, obtenues par dérivation des positions, sont sensibles au bruit de mesure.

La cinématique se distingue de la dynamique, qui relie le mouvement aux forces et aux couples. Elle ne démontre donc pas, à elle seule, qu’un geste produit de la propulsion, du freinage ou de la stabilisation. Cette interprétation exige des données hydrodynamiques, musculaires ou mécaniques complémentaires.

Références

• Voesenek C. J., Pieters R. P. M. et van Leeuwen J. L. (2016). « Automated Reconstruction of Three-Dimensional Fish Motion, Forces, and Torques ». PLOS ONE, 11(1), e0146682. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146682
• Gibb A. C., Jayne B. C. et Lauder G. V. (1994). « Kinematics of pectoral fin locomotion in the bluegill sunfish Lepomis macrochirus ». Journal of Experimental Biology, 189(1), 133-161. https://doi.org/10.1242/jeb.189.1.133
• Oufiero C. E. et Whitlow K. R. (2016). « The evolution of phenotypic plasticity in fish swimming ». Current Zoology, 62(5), 475-488. https://doi.org/10.1093/cz/zow084