Cheval : comparez comment il court à chaque allure

Ce que montre le modèle

Comment court un cheval ? Le cheval possède quatre allures naturelles, et le galop est sa façon la plus rapide de courir. Au galop, les pieds se posent l’un après l’autre dans un rythme à quatre temps et, une fois par foulée, les quatre quittent le sol, regroupés sous le corps. Un cheval qui court à toute vitesse est donc au galop.

Regardez passer un cheval au trot : ses jambes deviennent floues. Vous entendez le rythme, mais ne distinguez pas quel pied se pose à quel moment. Pendant l’essentiel de l’histoire, personne ne le pouvait, et les peintres imaginaient les positions. Cette exposition ralentit les quatre allures naturelles du cheval pour suivre chaque appui : le pas, le trot, le petit galop et le galop. Elle soumet ensuite 19 autres animaux au même examen, du chat à l’éléphant, pour comparer les allures communes et les plus rares.

Le cheval est construit par programmation. Une peau lisse recouvre les principaux volumes musculaires de l’épaule, du tronc et de la croupe, avec une crinière, une queue et un squelette intérieur. Il court sur place tandis que le sable et le décor défilent vers l’arrière, comme sur un tapis roulant. La visite commence par un galop lent qui s’arrête un instant lorsque les quatre pieds sont en l’air. Choisissez « Animaux » en haut à gauche de la scène pour sélectionner l’un des 52 animaux par silhouette, par recherche ou par groupe, puis une allure avec les boutons voisins. Le panneau inférieur est un diagramme des appuis : une ligne par patte, et une barre colorée lorsque le pied touche le sol pendant une foulée. La ligne verticale mobile indique l’instant présent. Chaque sabot du cheval porte une bande colorée correspondant à sa ligne, et l’affichage au-dessus compte les pieds au sol. Quand ce nombre atteint zéro, il le signale.

L’onglet de réglages propose d’autres commandes. La vitesse de lecture descend au dixième du temps réel. La position dans la foulée arrête l’animal et permet de parcourir manuellement un cycle. La vue intérieure estompe la peau pour montrer le squelette. Les empreintes laissent une marque à chaque appui, le son des pas produit un clic à chaque contact et « Personne de 1,75 m » place une personne à côté de l’animal pour donner l’échelle. Sous les réglages se trouvent 19 exercices, des boutons de vue latérale, supérieure et frontale et de trajectoires des sabots, 18 races de chevaux avec 17 allures, un éditeur d’allures, un tableau des 52 animaux et 108 allures, une course de 100 m avec un classement et une bande de douze images dans l’esprit des appareils de Muybridge.

Compter les temps et les pieds au sol

En équitation, on décrit une allure par ses temps : le nombre de contacts distincts que l’on entend pendant une foulée. Si deux pieds se posent au même instant, ils forment un seul temps. Une foulée est un cycle complet, du contact d’un pied au contact suivant de ce même pied.

Deux autres valeurs expliquent l’essentiel du diagramme. La première est la proportion de la foulée pendant laquelle chaque pied reste au sol. Les biomécaniciens l’appellent le facteur d’appui. Au pas du cheval, le modèle utilise 0,62 : chaque sabot touche donc le sol pendant 62 % de la foulée. Le trot et le petit galop utilisent 0,40, le galop 0,30. La seconde valeur décrit l’ordre des contacts et leur espacement. Milton Hildebrand, qui a filmé les allures de nombreux chevaux dans les années 1960, a montré qu’une allure symétrique comme le pas, le trot ou l’amble se décrit avec seulement deux valeurs : le facteur d’appui et le retard du pied antérieur sur le postérieur du même côté.

En les combinant, on peut prévoir les suspensions. Si chaque pied reste au sol plus de la moitié de la foulée, comme au pas, il n’existe jamais de moment sans appui. Lorsque chaque appui dure moins de la moitié du cycle, des intervalles peuvent s’ouvrir, selon l’espacement des contacts. L’affichage les compte : « sans suspension », « 1 suspension par foulée » ou « 2 suspensions par foulée ».

Le pas : toujours deux ou trois pieds au sol

Le pas est une allure à quatre temps. Chaque pied se pose sur son propre temps, dans l’ordre postérieur gauche, antérieur gauche, postérieur droit, antérieur droit. Le guide de Montana State University Extension précise que deux ou trois pieds restent toujours au sol et qu’il n’y a pas de suspension. Le modèle montre exactement cela : lancez le pas, et le compteur alterne entre deux et trois pieds, jamais moins.

Les temps étant régulièrement espacés d’un quart de foulée, le cheval dispose toujours d’un triangle ou d’une paire de jambes sous lui. C’est pourquoi le pas est l’allure la plus stable, utilisée sur les longues distances et les terrains irréguliers. Montana State indique de 3,5 à 5 mph, soit environ 5,6 à 8 km/h.

Le trot : deux paires diagonales

Le trot comporte deux temps. L’antérieur gauche et le postérieur droit se posent ensemble, puis l’antérieur droit et le postérieur gauche. Chaque paire diagonale agit presque comme une seule jambe, et le corps est soutenu suivant une diagonale. Observez le trot de trois quarts avant dans le guide : les paires alternent comme les lames de ciseaux.

Entre les deux paires se trouve une brève suspension sans aucun pied au sol. Dans le modèle, le trot passe environ 20 % de chaque foulée en l’air, en deux intervalles. Montana State précise que la suspension est la plus longue au trot allongé du Standardbred et que certaines races, comme le Hackney à l’action haute et rassemblée, peuvent trotter sans suspension. La vitesse moyenne indiquée est de 7 à 10 mph, soit environ 11 à 16 km/h. Le trot secoue le cavalier : le corps descend légèrement à chaque contact, puis la paire suivante le projette de nouveau vers le haut.

Le petit galop : trois temps et un pied directeur

Le petit galop comporte trois temps. Pour un cheval sur le pied droit, Montana State donne l’ordre suivant : postérieur gauche, puis postérieur droit et antérieur gauche ensemble, puis antérieur droit, suivi d’une suspension après le départ de cet antérieur. La jambe qui se pose en dernier, ici l’antérieur droit, est dite directrice parce qu’elle porte le plus loin vers l’avant. Un cheval tournant à droite galope normalement sur le pied droit.

Le pied directeur apparaît dans le diagramme. Passez au petit galop et observez le troisième temps : l’antérieur droit se pose seul, et l’intervalle qui suit est l’unique suspension de la foulée. Selon Montana State, c’est le meilleur moment pour demander un changement de pied, puisque aucun appui ne maintient l’ancienne séquence. La vitesse moyenne indiquée est de 6 à 10 mph, environ 10 à 16 km/h, et cette allure est décrite comme un galop rassemblé ou retenu.

Le galop : le quatrième temps et la suspension

Le galop ressemble à un petit galop rapide, ce qu’il est à bien des égards. La différence se trouve dans le temps central. Au petit galop, le postérieur intérieur et l’antérieur extérieur se posent ensemble. Au galop, le postérieur arrive une fraction de seconde plus tôt : un temps devient deux et l’allure en compte quatre, postérieur gauche, postérieur droit, antérieur gauche, antérieur droit pour un cheval sur le pied droit. La suspension suit le départ du dernier antérieur.

Dans le modèle, chaque sabot ne touche le sol que pendant 30 % de la foulée, et le cheval passe environ un quart du cycle en l’air. Ouvrez l’étape 6 du guide pour observer cet instant au dixième de la vitesse réelle. Les antérieurs viennent de pousser et se replient sous la poitrine, tandis que les postérieurs avancent sous le ventre. Les quatre sabots sont regroupés sous le corps. Montana State indique de 12 à 20 mph pour le galop, environ 19 à 32 km/h. Les chevaux de course dépassent cette moyenne : l’affichage la présente donc comme une plage habituelle, et non comme une vitesse maximale.

La vitesse de chaque allure

Voici les valeurs de Montana State présentées par l’affichage, converties depuis les miles par heure.

Les plages du petit galop et du trot se chevauchent. Le cheval ne change pas d’allure à une vitesse unique et fixe, et un trotteur entraîné peut trotter plus vite qu’un autre cheval au petit galop.

Le modèle lui-même se déplace moins vite. Ses vitesses au sol sont de 3,5, 9,3, 11,6 et 22,4 km/h pour les quatre allures, car chaque sabot parcourt sous le corps une distance plus courte que chez un vrai cheval. L’affichage montre les deux valeurs, marquées « réel » et « modèle ». Le modèle reproduit surtout le rythme des appuis, que le diagramme montre à toute vitesse.

Pourquoi le cheval change d’allure

Un cheval pourrait en principe marcher de plus en plus vite au lieu de passer au trot. En 1981, Donald Hoyt et Richard Taylor ont entraîné des poneys sur un tapis roulant et mesuré l’oxygène consommé sur une distance donnée. Dans chaque allure, une vitesse minimisait le coût du déplacement ; marcher ou trotter plus vite ou moins vite coûtait davantage. En liberté, les mêmes poneys choisissaient des vitesses proches de ces minimums et changeaient d’allure entre eux.

Chaque allure possède donc une plage économique, et le cheval change à peu près là où une plage laisse place à la suivante. Les suspensions font partie de l’explication. Au trot et au galop, les jambes agissent comme des ressorts : les tendons s’étirent à la réception et reviennent en place quand le corps remonte, conservant une énergie qui serait autrement perdue.

Taille, foulée et nombre de Froude

Faites courir le chat puis l’éléphant : les pattes du chat deviennent floues, celles de l’éléphant semblent au ralenti. Les petits animaux font davantage de foulées par seconde. Norman Heglund et Richard Taylor ont comparé des animaux de la souris au cheval et constaté qu’à la vitesse de passage du trot au galop, les petits font beaucoup plus de foulées par seconde que les grands. À vitesse équivalente, l’énergie dépensée par foulée et par kilogramme de corps était aussi très semblable entre tailles.

Robert McNeill Alexander et Alan Jayes ont proposé une façon de comparer équitablement des animaux de tailles différentes. Divisez le carré de la vitesse par la gravité multipliée par la longueur de la jambe : vous obtenez un nombre sans unité, le nombre de Froude. Des animaux de tailles différentes au même nombre de Froude tendent à utiliser la même allure avec les mêmes proportions, comme un petit et un grand pendule oscillent de façon semblable quand leurs longueurs sont mises à l’échelle. Le modèle applique cette idée : la période de la foulée augmente avec la racine carrée de la longueur de la jambe, ce qui donne à la souris et à la girafe un rythme naturel pour leur taille.

L’être humain passe de la marche à la course vers 2 m/s, ce qui correspond, pour sa longueur de jambe, à un nombre de Froude proche de 0,5. Alexander a montré que la marche devient mécaniquement impossible quand ce nombre approche 1 : le corps passant au-dessus d’une jambe rigide décollerait du sol.

Les allures que l’on enseigne aux chevaux

Montana State cite le pas, le trot, l’amble et le galop comme allures naturelles des chevaux sauvages. Avec la domestication, certaines ont été modifiées en allures acquises, notamment le galop lent, le pas courant, le rack, l’amble rompu et le fox-trot. Trois de ces séquences figurent dans le menu des animaux.

L’amble comporte deux temps comme le trot, mais les deux jambes du même côté avancent ensemble : postérieur et antérieur gauches, puis postérieur et antérieur droits. Montana State le classe parmi les allures naturelles, et le Standardbred court aussi bien au trot qu’à l’amble. Comparez ses deux allures dans le diagramme : les barres ont la même longueur, seules les paires changent.

Selon Montana State, le cheval islandais possède cinq allures naturelles, dont le tölt et un amble qui atteindrait 40 mph (64 km/h) sur de courtes distances. Le tölt conserve l’ordre à quatre temps du pas, mais chaque pied reste moins longtemps au sol : le cheval est soutenu par un ou deux pieds et ne décolle jamais. Le cavalier reste presque immobile. Le pas courant du Tennessee Walking Horse est semblable, avec des pas plus longs. Robilliard, Pfau et Wilson ont classé les allures, y compris celles des races à allures particulières, selon le rythme des contacts, soit les informations du diagramme.

52 animaux, un seul diagramme

Le tableau sous les réglages répertorie chaque animal et chaque allure, avec les temps, les suspensions par foulée et la vitesse indiquée par la source, lorsqu’elle en donne une. Choisissez une ligne pour afficher cet animal sur la scène. Filtrez par groupe (sabots, coussinets, pattes, primates, deux pattes, pattes écartées ou six pattes) ou recherchez un nom. Le bouton « Animaux » au-dessus offre le même choix sous forme de silhouettes, dessinées avec les longueurs de pattes de chaque animal.

Quelques régularités apparaissent en comparant les diagrammes. Presque tous les quadrupèdes marchent dans le même ordre que le cheval : postérieur gauche, antérieur gauche, postérieur droit, antérieur droit. Hildebrand a nommé cet ordre séquence latérale et l’a observé chez des mammifères de tailles très diverses. Le chat du menu marche ainsi. Les différences apparaissent à grande vitesse, avec des animaux trotteurs, ambleurs, galopeurs ou sauteurs.

Le dromadaire va à l’amble

Passez au dromadaire : ses jambes gauches avancent ensemble, puis ses jambes droites. Le corps se balance d’un côté à l’autre. Dans l’étude d’Anne Innis Dagg de 1974, les dromadaires allaient habituellement à l’amble et n’ont jamais été vus au trot ; ils galopaient rarement et utilisaient l’amble pour parcourir rapidement des distances. Une explication proposée chez les animaux à longues jambes est que cette allure évite au postérieur de heurter l’antérieur du même côté, puisque les deux avancent ensemble au lieu de se rencontrer.

Rapides sans décoller : girafes et éléphants

Tous les animaux ne décollent pas quand ils accélèrent. Christopher Basu et ses collègues ont filmé par drone des girafes en liberté en Afrique du Sud. Les adultes couraient de 3,4 à 6,9 m/s, environ 12 à 25 km/h, au galop rotatoire, et aucun n’avait les quatre pieds en l’air. Seules les jeunes girafes présentaient de brèves suspensions. Leur marche, mesurée dans une étude antérieure, suit une séquence latérale comme celle du cheval.

Les éléphants sont le cas le plus clair. John Hutchinson et ses collègues ont mesuré des éléphants asiatiques jusqu’à 6,8 m/s, environ 24 km/h, sans jamais observer les quatre pieds en l’air. Pourtant, à ces vitesses, les oscillations verticales du corps ressemblaient davantage à la course qu’à la marche. Une étude ultérieure sur les éléphants asiatiques et africains a montré qu’ils conservent la séquence latérale dans toute leur plage de vitesses. Dans le modèle, la marche rapide de l’éléphant a un facteur d’appui de 0,52, et le diagramme ne présente jamais de vide.

Deux suspensions par foulée : chiens, lévriers et guépards

Le galop du cheval est transversal : les contacts passent d’un côté à l’autre, postérieur gauche, postérieur droit, antérieur gauche, antérieur droit. Beaucoup de chiens et de chats galopent autrement. Au galop rotatoire, les antérieurs se posent dans l’ordre inverse des postérieurs, formant un cercle : postérieur gauche, postérieur droit, antérieur droit, antérieur gauche.

Les coureurs rapides comme le lévrier et le guépard ajoutent une seconde suspension. Après la poussée des postérieurs, l’animal vole les jambes étendues ; après le départ des antérieurs, il vole encore, les jambes regroupées sous lui. Le dos souple s’allonge et se courbe à chaque suspension, ce qui augmente la longueur de la foulée. Choisissez le galop du guépard et cherchez les deux intervalles ombrés. Les colliers posés par l’équipe d’Alan Wilson sur des guépards sauvages au Botswana ont enregistré un maximum de 25,9 m/s, environ 93 km/h. James Usherwood et Wilson ont observé que des lévriers en virage conservaient leur vitesse même si leurs jambes devaient pousser plus fort, ce qui suggère que la force d’une jambe ne fixe pas leur vitesse maximale.

Bonds et sauts : lapins, écureuils et kangourous

Les petits animaux utilisent souvent des allures où une paire de pattes travaille ensemble. Dans le bond complet, les deux postérieurs se posent ensemble, puis les deux antérieurs ensemble : deux temps et deux suspensions. Dans le demi-bond, l’allure du lapin du menu, les postérieurs se posent ensemble mais les antérieurs l’un après l’autre : trois temps. Hildebrand les a décrits comme des allures asymétriques, comme le galop, car les pattes gauche et droite d’une paire ne sont pas décalées d’une demi-foulée.

Le kangourou roux pousse ce principe à l’extrême : les deux postérieurs bougent comme un seul, et un saut comporte un temps et une suspension. Terence Dawson et Richard Taylor ont placé des kangourous roux sur un tapis roulant et constaté qu’une fois le saut adopté, leur consommation d’énergie par minute n’augmentait pas avec la vitesse. Chez les animaux qui courent, elle augmente. Les longs tendons des postérieurs stockent et restituent l’énergie à chaque réception.

Deux jambes : humains et autruches

Une personne qui marche conserve toujours un pied au sol, et les deux s’y trouvent lors du changement d’appui. La course ouvre deux suspensions par foulée, après la poussée de chaque pied. Peter Weyand et ses collègues ont montré que les sprinteurs rapides ne ramènent pas leurs jambes vers l’avant plus vite que les lents ; ils poussent plus fort sur le sol, ce qui les porte plus loin à chaque pas. Le record du 100 m, 9,58 s à Berlin en 2009, correspond à une moyenne de 37,58 km/h, utilisée dans le couloir humain de la course.

Les autruches montrent que courir et décoller sont deux notions distinctes. Jonas Rubenson et ses collègues les ont mesurées sur tapis roulant de 0,8 à 6,7 m/s. Aux vitesses modérées, elles couraient sans suspension, rebondissant sur des jambes fléchies avec toujours un pied au sol : une course sans phase aérienne. Aux vitesses plus élevées, une brève suspension apparaissait. Le menu propose les trois allures pour les comparer.

Pattes écartées : crocodiles et lézards

Les crocodiles et les lézards tiennent le haut des pattes sur les côtés. Les lézards trottent en déplaçant ensemble les pattes diagonales, tandis que le corps se courbe latéralement ; Claire Farley et Tim Ko ont mesuré leurs forces au trot et trouvé le même échange d’énergie élastique que chez les mammifères qui courent. Les crocodiles marchent généralement le corps relevé, mais les petits peuvent aussi galoper, une allure décrite par George Zug en 1974 comme presque inconnue chez les reptiles. Le modèle fait bouger leurs pattes dans des plans comme les autres : l’écartement n’apparaît donc que dans leur large posture.

Pourquoi les jambes se replient pendant le retour

Observez un antérieur du cheval lorsqu’il avance : sa moitié inférieure se replie fortement vers l’arrière à l’articulation appelée genou en équitation. Cette articulation correspond à notre poignet. Le jarret du postérieur correspond à notre cheville, et le grasset, l’articulation haute dirigée vers l’avant, à notre genou. Sous le genou antérieur et le jarret, le cheval n’a presque aucun muscle : un long os du canon, les os du paturon et un sabot, l’ongle de l’unique doigt sur lequel il se tient.

Les muscles placés en hauteur allègent le bas de la jambe, ce qui permet de le ramener souvent vers l’avant avec peu d’effort. Replier la jambe la raccourcit, accélère aussi son retour et empêche le sabot de toucher le sol. Le modèle fait de même : plus l’allure est rapide, plus le genou antérieur et le jarret se replient. Activez « Vue intérieure » pour observer les os sous la peau.

L’épaule est elle aussi particulière. Le cheval n’a pas de clavicule : seuls les muscles maintiennent l’omoplate au tronc. Sélectionnez-la dans la liste des parties pour voir sa position contre les côtes.

Muybridge et le cheval en l’air

Avant que la photographie puisse figer le mouvement, les artistes peignaient souvent les chevaux au galop dans une posture appelée aujourd’hui galop volant : antérieurs tendus vers l’avant, postérieurs vers l’arrière, tous décollés. La question de savoir si le cheval quittait entièrement le sol, et dans quelle posture, faisait réellement débat.

Selon Science Museum Group, Leland Stanford, ancien gouverneur de Californie et président du Central Pacific Railroad, a engagé le photographe Eadweard Muybridge en 1872 pour trancher. En 1877, Muybridge a repris le travail à la ferme de Stanford à Palo Alto avec douze appareils alignés, déclenchés électriquement au passage du cheval. La notice de Science Museum Group sur le livre de 1882 The Horse in Motion décrit les chevaux rompant de fins fils pour actionner les obturateurs.

Le livre de Stillman de 1882 décrit l’installation de 1878. Un bâtiment fut construit à l’ouest de la piste privée de Leland Stanford à Palo Alto, avec douze appareils espacés de vingt et un pouces, chacun à double obturateur. La durée de chaque vue était estimée à un cinq-millième de seconde au maximum. Les lignes du décor du modèle reprennent cet espacement de 21 pouces, et la bande sous les réglages découpe une foulée en douze images dans le même esprit.

Les images ont montré qu’un cheval au galop a bien les quatre pieds en l’air simultanément, mais seulement avec les jambes regroupées sous le corps. Quand elles sont étendues, au moins un pied reste au sol. L’histoire de la série présentée par Khan Academy indique que le galop volant a ensuite disparu de l’art et des illustrations des journaux hippiques.

Muybridge a continué à photographier les mouvements d’animaux et de personnes et a publié Animal Locomotion, 781 planches, en 1887. J. D. B. Stillman, ami de Stanford, a écrit le livre de 1882 sur les travaux de Palo Alto, conservé intégralement par Internet Archive.

Races de chevaux et allures

La plupart des chevaux marchent, trottent et vont au petit galop et au galop. Certaines races ajoutent une allure particulière, d’où leur nom de chevaux d’allures. Andersson et ses collègues ont découvert en 2012 qu’un seul changement dans le gène DMRT3 rend ces allures supplémentaires possibles et aide aussi les trotteurs attelés. Promerová et ses collègues ont ensuite testé 4396 chevaux de 141 races et trouvé la mutation dans 68 d’entre elles. Toutes les races où sa fréquence dépassait 50 % étaient soit des races d’allures, soit sélectionnées pour les courses attelées.

Dans « Races et allures », choisissez l’une des 18 races, du Pur-sang au cheval de Jeju, puis l’une de ses allures. Le cheval adopte sa robe et se déplace à cette allure. Le tableau donne le placement latéral avancé (LAP), la part de foulée séparant le contact du postérieur de celui de l’antérieur du même côté, ainsi que le facteur d’appui et les vitesses des sources.

Le LAP classe nettement les allures. Dans la synthèse de Vincelette de 2023, celui du pas est proche de 0,25 : les quatre pieds se posent à intervalles réguliers d’un quart de foulée. Celui du trot est de 0,5, avec les diagonaux ensemble. L’amble pur est proche de zéro, les deux pieds d’un côté arrivant presque ensemble. Les allures particulières se situent entre ces valeurs.

Allures à quatre temps réguliers : tölt, rack et pas courant

Le tölt islandais, le rack de l’American Saddlebred et du Racking Horse, et le pas courant du Tennessee Walking Horse conservent l’ordre du pas : postérieur gauche, antérieur gauche, postérieur droit, antérieur droit. Ce sont des allures à quatre temps réguliers, parfois appelées singlefoot. Ce qui change est la vitesse et la durée de chaque appui.

Zips et ses collègues ont mesuré 23 chevaux islandais montés au tölt à 2,9, 3,7 et 4,7 m/s. Comme le prévoit sa définition, le tölt alternait appui sur un pied et sur deux, mais à la vitesse la plus élevée, 60 % des foulées étaient devenues un amble à quatre temps. Dans le modèle, le tölt possède un LAP de 0,21 et chaque pied reste au sol pendant 42 % de la foulée : le compteur descend à un pied, jamais à zéro.

Vincelette donne au pas courant un LAP de 0,23 à 0,17 et des vitesses de 2,2 à 4,0 m/s, avec des foulées de 0,85 à 0,65 s. Le rack est plus rapide, de 2,5 à 6,0 m/s et jusqu’à 10,6 m/s en course, avec des foulées plus fréquentes. Le fino classique du Paso Fino est un rack très rassemblé : petits pas, foulées de 0,35 à 0,39 s et presque aucun déplacement. Le paso llano du Paso péruvien est sa forme de pas courant.

Trot rompu et amble rompu

Deux autres allures divisent une allure à deux temps en quatre temps inégaux. Au fox-trot du Missouri Fox Trotter, les diagonaux quittent le sol ensemble mais l’antérieur arrive juste avant le postérieur, donnant des temps par paires rapprochées. Vincelette indique un LAP de 0,41 à 0,32 et des vitesses de 3,2 à 3,7 m/s. À l’amble rompu, aussi appelé stepping pace, les pieds d’un côté se lèvent ensemble mais le postérieur arrive d’abord, avec un LAP de 0,18 à 0,13 et des vitesses de 2,9 à 6,2 m/s. Le sobreandando du Paso péruvien est aussi un amble rompu.

Le Mangalarga Marchador du Brésil possède deux formes de marcha. À la marcha batida, le cheval passe plus de temps sur les paires diagonales ; à la marcha picada, sur les paires latérales, avec des moments à trois appuis dans les deux cas. Simonato et ses collègues ont mesuré la marcha batida de 3,34 à 3,85 m/s.

L’amble pur est une allure latérale à deux temps de 3,5 à 8,1 m/s, tandis que l’amble de course ou volant atteint 10,5 à 14 m/s avec une suspension. Plusieurs races d’Asie orientale vont à l’amble, dont les chevaux de Jeju, de Hokkaido et le cheval mongol.

L’éditeur d’allures et le polygone de sustentation

L’éditeur permet de créer une allure. Trois curseurs fixent le contact de l’antérieur gauche, du postérieur droit et de l’antérieur droit, en proportion d’une foulée après le postérieur gauche ; un quatrième fixe la durée de chaque appui. « Lancer sur la scène » applique aussitôt la séquence au cheval. L’éditeur nomme l’allure correspondante du catalogue, ou la plus proche.

À côté des curseurs figure une vue des pieds par-dessus. Les pieds au sol sont reliés en un polygone de sustentation, et un point marque le centre de masse, placé ici un peu en avant du milieu du tronc. Si trois pieds ou plus touchent le sol et que le point se trouve dans leur contour, le cheval pourrait conserver cette posture sans tomber : il est statiquement stable. Sur deux pieds, il s’équilibre sur une ligne et doit continuer à bouger.

Cartmill, Lemelin et Schmitt ont utilisé ce principe pour comparer les allures de marche. Un pas lent à séquence latérale et longs appuis garde le centre de masse dans le triangle de trois pieds pendant l’essentiel de la foulée. Dans l’éditeur, un pas où chaque pied reste au sol pendant 80 % du cycle est stable environ quatre cinquièmes du temps. Raccourcissez les appuis : la part stable diminue, jusqu’au trot et à l’amble qui ne restent jamais dans une posture stable. Les allures rapides reposent sur le mouvement, non sur l’équilibre immobile.

Trotteurs lourds : hippopotames et rhinocéros

Les hippopotames comptent parmi les plus grands mammifères terrestres, mais leurs allures étaient mal connues. Hutchinson et Pringle ont étudié 169 foulées de 32 hippopotames à partir de vidéos en ligne et de leurs propres films de deux animaux de zoo. Chaque foulée était un trot ou en était proche. Aux vitesses maximales, les quatre pieds quittaient brièvement le sol, ce qui n’avait pas été décrit auparavant. Des éléphants de taille semblable ne décollent jamais, comme celui du menu.

Les primates marchent dans l’autre ordre

La plupart des mammifères marchent en séquence latérale : après un postérieur vient l’antérieur du même côté. La plupart des primates font l’inverse. Après le postérieur gauche vient l’antérieur droit : une marche à séquence diagonale. Hildebrand l’a décrite en 1967, et le chimpanzé, le gorille et le babouin du menu l’utilisent.

La raison reste débattue. Selon une idée de Cartmill et ses collègues, cette séquence place un postérieur sous le corps quand l’antérieur cherche une nouvelle branche, ce qui aide sur les supports fins. Shapiro et Raichlen l’ont testée chez de jeunes babouins, qui utilisent plus d’allures que les adultes, et constaté que la séquence latérale offrait autant de stabilité selon ce critère. Pontzer, Raichlen et Rodman ont trouvé un coût énergétique semblable chez les chimpanzés marchant sur deux et sur quatre membres.

Oiseaux : courir sans suspension

Un oiseau court sur deux pattes comme une personne, mais peut courir sans décoller. Gatesy et Biewener ont comparé oiseaux et humains et constaté que les oiseaux gardent les jambes davantage fléchies. L’autruche du menu court des deux façons, comme l’ont mesuré Rubenson et ses collègues : sans suspension aux vitesses modérées, avec une courte aux vitesses élevées. Animal Diversity Web donne aux émeus une vitesse soutenue allant jusqu’à 13,4 m/s.

Les poussins permettent de tester la part d’apprentissage. Muir et ses collègues les ont mesurés pendant leurs deux premières semaines. Dès l’éclosion, ils pouvaient courir, mais leur marche n’échangeait pas encore énergie potentielle et cinétique comme chez l’adulte ; à deux semaines, elle le faisait. Les manchots se dandinent de côté. Griffin et Kram ont montré que ce mouvement n’est pas inutile : il aide à récupérer de l’énergie à chaque pas.

Reptiles : pattes écartées, galop et course sur l’eau

Les lézards écartent les pattes et courbent le corps en avançant. Farley et Ko ont mesuré un gecko à bandes et un scinque : tous deux trottaient, les diagonaux ensemble. Le lézard à queue zébrée se redresse sur deux pattes à ses vitesses maximales ; Irschick et Jayne ont comparé sa course sur deux et sur quatre pattes.

Les crocodiliens réservent une surprise. Hutchinson et ses collègues ont filmé 42 individus de 15 espèces, de 0,15 à 4,35 m/s. Les crocodiles galopaient et bondissaient, mais pas les alligators, ce qui suggère une perte de la capacité chez les alligators ou son apparition chez les crocodiles. Renous et ses collègues ont décrit en détail le galop de jeunes crocodiles de Johnston.

Le basilic court sur l’eau sur ses pattes arrière. Glasheen et McMahon en ont montré le mécanisme : chaque pied frappe la surface, puis pousse vers le bas et l’arrière, ouvrant une cavité d’air dont il ressort avant qu’elle se referme. Hsieh et Lauder ont mesuré les forces chez de jeunes basilics et trouvé de fortes composantes latérales à chaque pas, qui pourraient aider à les tenir droits. Dans le modèle, le basilic court sur le sable avec la même séquence bipède.

Six pattes : le trépied alterné

Les insectes ont six pattes et, à la plupart des vitesses, marchent sur deux trépieds : les pattes avant et arrière d’un côté bougent avec la patte médiane de l’autre, gardant trois pieds au sol. Full et Tu ont mesuré des blattes américaines utilisant ce trépied de 0,44 à 1,0 m/s. Au-dessus de 1 m/s, la force verticale devenait momentanément presque nulle et, de 1,0 à 1,5 m/s, environ 50 longueurs corporelles par seconde, elles couraient sur quatre, voire deux pattes.

Les fourmis du désert du genre Cataglyphis sont parmi les plus rapides. Wahl, Pfeffer et Wittlinger ont étudié marche et course chez Cataglyphis fortis ; Pfeffer et ses collègues ont montré que la fourmi argentée du Sahara compense ses pattes plus courtes par plus de 40 foulées par seconde, des appuis de seulement 7 ms et des mouvements de pattes allant jusqu’à 1,4 m/s. Les insectes sont agrandis, selon le facteur affiché, et leur vitesse est divisée par ce même facteur. Choisissez la lecture la plus lente pour suivre les pattes.

La course et son classement

Choisissez jusqu’à huit animaux et lancez la course. Chacun utilise la vitesse maximale donnée par sa source : le haut d’une plage, un maximum mesuré ou la moyenne d’un record. Le Pur-sang court à 19 m/s, le haut de la plage de 17 à 19 m/s donnée par Vincelette pour les courses hippiques. Après l’arrivée, le temps sur 100 m de chaque animal entre dans un classement conservé dans ce navigateur, qui affiche les dix plus rapides.

Plus grand ne signifie pas toujours plus rapide. Hirt et ses collègues ont ajusté les vitesses maximales de 474 espèces, de 30 microgrammes à 100 tonnes, et trouvé une courbe en bosse : la vitesse augmente avec la taille, puis diminue chez les plus grands animaux, qui manquent de temps pour accélérer. C’est pourquoi l’éléphant finit vers l’arrière et le guépard, de taille moyenne, gagne.

Essayez vous-même

Les 19 exercices sous les réglages vérifient ce qui se trouve sur la scène. Certains demandent d’arrêter l’animal au bon moment : trouver l’instant où les quatre pieds du cheval sont en l’air ou arrêter le galop avec un seul pied au sol. D’autres posent une question à laquelle la scène répond : quelle allure utilise le dromadaire à grande vitesse, quelle allure du cheval est la plus rapide, si un éléphant rapide décolle. Un exercice demande de montrer une allure quelconque à trois temps. Neuf utilisent l’éditeur : reconstruire le pas, le trot et l’amble du dromadaire, créer un bond complet ou une allure singlefoot, une allure avec suspension, une avec trois pieds toujours au sol, une stable tout le cycle et une avec un instant sur un seul pied sans suspension. D’autres demandent une race d’allures ou un marcheur à six pattes ; le dernier demande de prévoir le gagnant avant le départ.

La course utilise uniquement des chiffres sourcés : haut d’une plage, maximum mesuré, moyenne d’un record mondial ou vitesse maximale d’une étude. Ce n’est pas une compétition équitable : la limite d’un tapis pour autruches n’est pas une vitesse maximale, et les notes du tableau précisent le type de valeur de chaque couloir. Les animaux sans vitesse mesurée dans les sources sont exclus, plutôt que de recevoir une estimation.

Les différences entre le modèle et les animaux réels

Le squelette est simplifié. Le cheval possède 13 paires de côtes, moins qu’un vrai, et chaque segment de jambe n’a qu’un os là où le genou antérieur et le jarret réels en contiennent plusieurs petits. La tête et le cou bougent avec le tronc. Au pas, le vrai cheval les balance légèrement verticalement pour s’équilibrer ; au petit galop, la tête monte quand les postérieurs s’engagent et descend au plus bas quand l’antérieur directeur se pose. Les muscles sont des volumes lisses, non des muscles individuels.

Les autres animaux sont composés des mêmes pièces, étirées et recolorées. Les primates ont une tête ronde et un museau court au lieu de la longue tête du cheval ; les oiseaux et le manchot sont des versions redimensionnées d’un corps droit, tandis que les insectes possèdent leurs propres pièces lisses et des pattes à deux segments. Ailleurs, les traits changent : cou allongé pour la girafe et le dromadaire, bosse du dromadaire, trompe et grandes oreilles de l’éléphant, taches du guépard. Ils n’ont pas de squelette interne et leurs faces sont simples. Leurs pattes utilisent le même mécanisme à deux articulations que le cheval : une patte de chat ou de chien ressemble donc plus à un petit sabot qu’en réalité.

Le mouvement aussi est simplifié. Les périodes, facteurs d’appui et hauteurs de chaque pied pendant le retour sont des valeurs arrondies choisies d’après les descriptions des sources, et non les mesures d’un animal donné. Les jambes bougent dans des plans, le corps oscille d’une amplitude fixe, alors que le rythme réel varie à chaque foulée. Un pied au sol reste exactement immobile par rapport au sable, ce qui approche son comportement réel pendant l’essentiel de l’appui. Le changement d’allure mélange les deux séquences en moins d’une demi-seconde ; un vrai animal a besoin de quelques foulées.