Les têtes au football pourraient endommager le cerveau avant même que la tête ne bouge

Un signal imperceptible pour les capteurs standards

Historiquement, les scientifiques étudiant les risques posés par les têtes au football ont concentré leur attention sur deux facteurs : la vitesse et la force. La logique dominante affirmait que plus le ballon arrive vite, plus la tête est projetée violemment vers l’arrière. Ces hypothèses de base ont façonné des années de débats visant à déterminer quels ballons de football sont considérés comme les plus sûrs.

Cependant, une étude menée en Angleterre vient de révéler un tout autre type d’événement, dissimulé à l’intérieur même de cette collision. Il s’agit d’un phénomène qui se produit directement dans la zone frontale du cerveau, bien avant que la tête n’ait commencé à bouger. Pour comprendre cette dynamique, il faut s’éloigner des méthodes d’analyse traditionnelles.

La majorité des études portant sur les coups de tête au football s’appuient sur des capteurs montés à l’extérieur du crâne ou sur des mannequins de crash-test. Ces instruments classiques tracent la vitesse à laquelle la tête bascule en arrière et la manière dont le cou absorbe le choc. De par leur conception, ils manquent systématiquement ce qui se passe à l’intérieur même du cerveau humain lors de l’impact.

La méthode inédite de l’Université de Loughborough

Pour observer au-delà des chiffres habituels, les chercheurs du Sports Technology Institute de l’Loughborough University ont mis en place un dispositif expérimental radicalement différent. Le Dr Ieuan Phillips, auteur principal de l’étude, et le professeur Andy Harland, qui travaille sur les impacts dans le football depuis vingt ans, ont conçu cette nouvelle approche en laboratoire.

L’équipe scientifique a fabriqué une tête de substitution, consistant en une coquille crânienne remplie d’un gel imitant le cerveau humain. Ils ont ensuite glissé un hydrophone à l’intérieur de cette cavité. Contrairement aux équipements classiques, ce capteur ne suit pas le mouvement physique. Il écoute intensément les ondes de pression qui se propagent dans le cerveau de synthèse.

Ce que cet hydrophone a capté est une brusque poussée de pression traversant le gel vers l’avant du cerveau à chaque frappe du ballon. Ce phénomène atteint son pic dans les microsecondes suivant le contact. Sur le graphique de suivi, l’événement apparaît comme un pic net. Il ne révèle aucun bruit de fond, ni le grondement lent caractéristique d’une tête en mouvement. Il s’agit simplement d’une onde rapide irradiant depuis le point d’impact, capturée à un rythme de dix millions de relevés par seconde.

Une onde de pression à la vitesse de l’éclair

C’est à ce stade que l’équipe a découvert une dynamique inattendue. L’onde de pression arrive avant même que la tête n’ait commencé à bouger, précédant l’accélération physique et la tension cérébrale. Le phénomène s’est révélé plus rapide que n’importe quelle mesure standard enregistrée jusqu’à présent. Avant cette étude, personne n’avait mesuré l’impulsion de pression directement à l’intérieur d’un modèle reproduisant une tête au football. Les capteurs d’accélération n’étaient tout simplement pas construits pour capter ce signal.

D’autres recherches distinctes sur les lésions cérébrales ont déjà établi un lien avec des pics de pression rapides à l’intérieur du crâne. C’est le type de phénomène observé lors de l’exposition aux explosions chez les soldats, causant des dommages cellulaires et vasculaires. Un document de recherche utilisant des organoïdes cérébraux cultivés en laboratoire a d’ailleurs révélé que les ondes de pression seules peuvent perturber l’activité des cellules cérébrales.

Si les travaux de Loughborough ne peuvent pas confirmer que les effets sont identiques sur le terrain, ils ont désormais mesuré une énergie de pression similaire atteignant la partie frontale du cerveau lors de la simulation d’un impact de ballon.

L’impact direct du design et de l’usure des ballons

Afin de tester une large gamme de scénarios, l’équipe a rassemblé 20 ballons de football représentant les conceptions clés du siècle dernier. Cette sélection comprenait de vieux modèles en cuir constitués de panneaux cousus avec du coton, des ballons synthétiques modernes thermo-collés, ainsi qu’une variété de modèles intermédiaires se situant entre les deux générations.

Les chercheurs ont propulsé chaque ballon sur le modèle anatomique à des vitesses réalistes de match, dans des conditions sèches et humides, et à différentes températures. Les conditions de jeu variant constamment sur les terrains le samedi, le laboratoire a reproduit fidèlement ces environnements. À travers les tests des 20 ballons, l’onde de pression a varié de manière considérable. Les écarts les plus importants ont atteint un facteur de 55 fois. Un ballon spécifique n’a envoyé qu’une petite impulsion vers l’avant, tandis qu’un autre a généré une onde beaucoup plus grande à la même vitesse.

Si la construction de certains ballons transfère moins d’énergie par cette voie, la conception même de l’équipement devient un levier sur lequel les ingénieurs peuvent agir. Déterminer le « pourquoi » s’avère plus complexe. Le poids du ballon, la rigidité de sa surface et la façon dont il se déforme à l’impact constituent autant de variables différentes. Des travaux antérieurs menés par le même laboratoire avaient déjà démontré que les ballons en cuir ont une masse différente lorsqu’ils sont mouillés par rapport aux modèles synthétiques. La nouvelle étude ne détermine pas avec précision quelle propriété spécifique du ballon entraîne ce pic de pression.

Vers une nouvelle réglementation pour protéger le cerveau

Les chercheurs restent prudents dans leurs publications et leurs interviews, car le dispositif expérimental demeure un modèle. Aucun volontaire n’a frappé de ballon de la tête lors des tests, et personne n’a suivi la mémoire ou l’humeur des individus avant et après l’impact. Il reste à déterminer si cette impulsion, répétée des milliers de fois au cours d’une carrière professionnelle, contribue directement aux taux plus élevés de démence constatés chez les anciens joueurs professionnels.

Cependant, le risque est réel. Une étude historique menée à Glasgow sur plus de 7 000 anciens professionnels écossais a révélé qu’ils mouraient de maladies neurodégénératives à un taux environ trois fois et demie supérieur à celui de groupes de contrôle appariés. Une analyse suédoise portant sur des joueurs de première division a également mis en évidence des taux plus élevés de démence chez les joueurs de champ qui frappent le ballon de la tête, sans observer d’excès chez les gardiens de but qui le font rarement.

Le professeur Andy Harland a déclaré que ces travaux permettent à l’équipe de fournir une description beaucoup plus détaillée de la manière dont l’énergie se transfère lors d’une tête. « Il y a encore beaucoup de travail à faire avant que nous comprenions pleinement ce que cela signifie pour la santé du cerveau », a-t-il précisé. Il a ensuite ajouté : « Ces découvertes offrent des opportunités de travailler vers des conceptions de ballons et des spécifications de test qui minimisent le transfert d’énergie dans le cerveau. »

L’équipe a partagé ces travaux avec la FIFA et l’UEFA par l’intermédiaire de la Football Association, qui a financé l’étude. Le tableau d’une tête au football vient de gagner en précision. Jusqu’à ce travail, le domaine disposait de deux mesures nettes : l’accélération de la tête et la tension cérébrale. Il y en a désormais une troisième : une onde de pression mesurable qui frappe l’avant du cerveau des microsecondes avant que la tête n’ait fini de bouger. La certification des ballons peut désormais inclure un seuil d’onde de pression aux côtés de la taille et du poids. Les fabricants ont un objectif, et les ligues disposent d’un levier. Le débat visant à savoir si la conception du ballon joue un rôle dans la santé cérébrale détient son premier chiffre concret. L’étude est publiée dans Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers: Journal of Sports Engineering and Technology.

Selon la source : earth.com