La mécanique

Biomécanique « Un corps vivant est un mécanisme, dont il faut chercher les lois physiologiques dans les lois mêmes de la physique expérimentale. »

C’est une branche des mathématiques. Elle comprend 3 grandes parties : _ La statique _ La cinématique _ La dynamique statique : étude des conditions d’équilibre d’un corps solide sous l’action des forces qui le sollicitent (ex : plan incliné avec un solide qui ne bouge pas) cinématique : Etude du mvt d’un point géométrique en fonction du tps, sans se préoccuper des forces qui sont à l’origine de ce mouvement dynamique = cinétique Etude des forces qui créent le mvt, ou le freinent. Un muscle peut être moteur ou freinateur (ex : la marche)

mécanique du tissu biologique, étude du comportement des tissus et des structures anatomiques. La Biomécanique fonctionnelle et la cinésiologie analysent les mouvements du corps humain. Leurs principes permettent de dégager une interprétation rationnelle du geste locomoteur humain. _ Permet de comprendre les causes de certaines affections de l’appareil locomoteur _ d’orienter le Tt (médicamenteux, chirurgicaux, kinésithérapeutiques ou pdologiques) _ triade cinétique : os, muscles, articulation

(NEWTON)

propriété d'une masse qui présente une résistance, à l’accélération ou à la décélération, appliqué par des forces externes. Elle est illustrée par : . 1 corps solide au repos, ne se met ps spontanément en mvt . 1 corps solide en mvt ne s’arrête ps de lui-même mais tend à conserver indéfiniment la direction et la vitesse de son mvt rectiligne et uniforme

On appelle force toute cause ou action susceptible de modifier le mouvement. Il s’agit de tout facteur qui tend à modifier l’état d’inertie d’un corps, donc qui tend à mettre en mvt un corps au repos, ou, à modifier la trajectoire ou la vitesse d’un corps en mvt. Donc une force est tout ce qui communique une accélération positive ou négative à une masse ou un point matériel Il peut s’agir soit :

_ de la mise en mvt d’un corps au repos, _ de changer la trajectoire ou la vitesse d’un corps en mouvement, _ tendre à modifier l’état d’un corps sans qu’il y ait mouvement.

Lors de l’analyse du mouvement d’un corps, il faut prendre en considération l’E des forces mises en jeu. On doit envisager les forces internes et les forces externes. Les forces internes sont produites par la contraction des muscles agissant sur les segments osseux pour les mobiliser (geste), ou les stabiliser (maintien d’une position). Les forces externes peuvent s’ajouter ou s’opposer aux forces internes.

résulte de la contraction d’un muscle, c’est la force intrinsèque du muscle, développé lorsqu’il se contracte, que ce soit en concentrique, en isométrique ou en excentrique. Contraction ISOMETRIQUE contraction d’un muscle n’entraînant pas de mouvement. Travail musculaire de maintien d’une position. Les points d’insertion musculaire proximal et distale ne se déplacent pas. Contraction CONCENTRIQUE mise en mouvement, travail musculaire moteur. Les points d’insertion du muscle (proximal et distal) se rapprochent. Elle consomme de l’énergie. Contraction EXCENTRIQUE

contraction frénatrice, travail musculaire freinateur. Les points d’insertion du muscle (proximal et distal) s’éloignent.. Elle consomme moins d’énergie.

Caractéristiques Vectorielles La force musculaire peut-être représenté par un vecteur qui aura pour caractéristiques : _ point d’application : l’insertion du muscle sur le segment mobile. _ direction : varie selon le type de muscle : . muscle fusiforme, long et rectiligne: droite joignant le point proximal et le point distal. . muscles en éventail : celle de la bissectrice de l’angle définie par l’éventail du muscle, le sommet étant le point le point d’insertion sur le segment mobile. _ sens : celui de la traction du muscle. _ intensité : dépend du travail du muscle. Mesurée par dynamomètre

résulte de l’action de l’attraction terrestre sur les segments corporels. force verticale, avec laquelle l’attraction terrestre s’exerce sur un corps en un lieu donné = POIDS (le poids d’un point matériel varie selon la latitude et l’altitude). Caractéristiques Vectorielles peut-être représenté par un vecteur qui aura pour caractéristiques : _ point d’application : centre de gravité du segment corporel considéré _ direction : verticale _ sens : vers le B _ Intensité : proportionnelle à la masse du segment

_ frottements _ résistance de l’air _ résistance des ligaments _ résistance de la capsule

Quand 2 corps st en équilibre l’un par rapport à l’autre, leurs actions réciproques st représentées par 2 vecteurs directement opposés et qui s’annulent

_ Première opération On peut faire glisser une force, appliquée sur un corps solide, sur sa direction sans faire varier son sens ni son intensité. Il est donc possible de déplacer le point d’application d’une force sur sa droite d’action (ou direction). _ Deuxième opération Quand plusieurs forces agissent simultanément sur un corps solide, on peut ajouter ou supprimer deux forces égales et de sens contraire, ayant la même direction. _ Troisième opération On peut remplacer plusieurs forces appliquées en un même point par leurs résultantes, et inversement, on peut remplacer une force appliquée en un point par ses composantes

Si plusieurs forces agissent simultanément sur un point matériel, leur effet sur ce point est le même que celui d’une force unique appelé résultante. Le vecteur qui la représente est la somme géométrique des premiers vecteurs composants.

FORCES DE MEME SENS, SITUEES SUR 1 MEME DIRECTION La résultante a pour caractéristiques : _ Point d’application : 1 point situé sur la direction commune des forces _ Direction : celle des composantes R _ Sens : celui des composantes _ Intensité : la somme des intensités des composantes FORCES DE SENS CONTRAIRE, SITUEES SUR 1 MEME DIRECTION La résultante a pour caractéristiques : _ Point d’application : 1 point situé sur la direction commune des forces

F1

F1

F2

F2

_ Direction : celle des composantes _ Sens : celui de la composante la plus grande _ Intensité : la différence des intensités des composantes

R

SYSTEME DE 2 FORCES CONCOURANTES _ point d’application : celui des 2 composantes concourantes _ direction, sens et intensité de la résultante définis par la diagonale F2 d’un parallélogramme représenté à partir des 2 forces composantes SYSTEME A PLUSIEURS FORCES CONCOURANTES Méthode dite « du polygone »

F1

F1 F2

Ex : le quadriceps (vecteur de 4 forces concourantes)

R1 F3

R2 F4

R

SYSTEME A 2 FORCES PARALLELES DE MEME SENS A et B points d’application de F1 et F2. F’1 et F’2 sont égales, et de sens contraire sur une même direction On cherche la résultante de F’1 et F1 et de F’2 et F2 R1 = la résultante de F’1 et F1 R2 = la résultante de F’2 et F2 R = la résultante de R’1 et R’2 Propriétés de la résultante : _ point d’application : sur la droite joignant le point d’application de chaque composante, et à une distance inversement proportionnelle à l’intensité des forces composantes, tel que : F1.OA = F2.OB _ direction : // à celle des composantes _ sens : celui des 2 composantes _ intensité : somme des intensités des forces composantes SYSTEME DE FORCES PARALLELES, INEGALES ET DE SENS CONTRAIRE Propriétés de la résultante : _ point d’application : se situe sur le prolongement de la droite joignant le point d’application des 2 forces composantes, et du côté de la plus grande, tel que les produits des intensités de chaque composante par sa distance à se point soient égaux, tel que : F1.OA = F2.OB

_ direction : // à celle des composantes _ sens : celui de la force la plus grande _ Intensité : la différence des intensités des composantes SYSTEME A 2 FORCES PARALLELES, EGALES, DE SENS CONTRAIRE F1 = F2 F1 Ce système ne présente pas de résultante F2 Nous sommes en présence d’1 couple de force = couple de rotation Le mvt communiqué au corps solide par ce couple est une rotation de celui-ci sur lui-même et non un mouvement de translation. Caractéristiques : L’axe de rotation du couple est perpendiculaire au plan déterminé par les 2 forces parallèles. On peut déplacer un couple dans son plan, et l’orienter de n’importe quelle façon, sans modifier l’état de rotation ou de mouvement du corps sur lequel il agit. Ex : effet de la force musculaire autour d’un axe articulaire pour entraîner un mouvement.

Trois forces concourantes

R  La résultante dans un système à 3 forces concourantes, la résultante est la diagonale du parallélépipède (construit à partir de ces forces)

F1

F3

F1 est perpendiculaire à F2 F3

Une force peut toujours être décomposée en deux autres concourantes, situées ds un même plan, à condition de connaître leurs directions. Si les directions des 2 composantes ne sont pas connues, la décomposition sera réalisée de telel sorte que les composantes soient perpendiculaires entre elles. La décomposition d’une force, en plus de deux directions, dans un même plan est IMPOSSIBLE.

SUJET EN ABDUCTION DE HANCHE

Une force de pesanteur peut être décomposé en : _ 1 composante radiale : Cr (longitudinale) qui aura une direction définie par une droite joignant le centre de gravité du segment à l’axe articulaire autour duquel s’organise le mouvement. _ 1 composante tangentielle : Ct : perpendiculaire à la direction de la composante radiale et tangente à l’arc de cercle que décrit le point d’application de P (force de pesanteur) au cours du mvt

Une force musculaire peut être décomposée en : _ 1 composante radiale : direction définie par une droite joignant le point d’insertion du muscle sur le segment mobile à l’axe articulaire autour duquel s’organise le mouvement. _ 1 composante tangentielle : perpendiculaire à la composante radiale et tangente à l’arc de cercle que décrit son point d’application au cours du mouvement.

RADIALE génératrice d’appuis articulaires _ positive = de pression (dirigée vers l’axe articulaire et témoigne de la pression exercée au niveau des surfaces articulaires de l’X mobilisée) _ négative = de traction (dirigée ds le sens opposé à l’axe articulaire). Elle tend à disjoindre les surfaces articulaires de l’articulation mobilisée. Elle témoigne de la traction exercée à ce niveau. COMPOSANTE

COMPOSANTE TANGENTIELLE

tend à entraîner le segment dans sa direction, c’est une force qui engendre le mvt. Change d’orientation

Elles st évaluées à l’aide de la trigonométrie Sin  = Ct/F  Ct = F.sin  Cos  = Cr/F  Cr = F.cos  Angle  = angle d’insertion sur le segment osseux

Ct

 Cr

F = force musculaire dvpée

Possible uniquement si les points d’application des deux composantes sont connus. DIRECT° de la FORCE à DECOMPOSER passe entre les pts d’APPLICAT° des FORCES CHERCHEES f3 et f5 : // à F Sens : celui de F Intensité : inversement proportionnelle à la distance de leurs points d’application direction : celle de F Exemple : Permet de savoir quelle est la répartition de poids sur les membres inf Direction : verticale Sens : vers le B Intensité : inversement proportionnelle à la distance DIRECTION

DE LA

FORCE

A

DECOMPOSER : EXTERIEURE

AU

PT

D’APPLICATION DES

FORCES CHERCHEES Les composantes seront // à la force à décomposer, la force la plus proche aura le même sens, la plus éloignée sera de sens opposé, leur intensité sera inversement proportionnelle à la distance de leurs points d’application, et à la direction de la force à décomposer.

Moment d’une Force (par R à un point) : produit de l’I de la force par son bras de levier par R à ce point bras de levier d’une force (par R à un point) : distance la plus courte de ce point à la direction de la force, cad : perpendiculaire abaissée de ce point sur la direction de la force.

la

En biomécanique, le point de référence pour la mesure du bras de levier et le calcul du moment sera tjs un axe articulaire

Les mouvements humains résultent de la rotation de certains segments autour d’un axe passant par le centre articulaire. L’étude des moments des forces permet de définir, et de comparer, l’effet des contractions musculaires, ou l’effet des poids de segments, sur les segments corporels. Les moments peuvent être facilitateurs Axe : C Direction : celle de la force Distance : la + courte qui passe / C et qui est appliqué perpendiculaire sur F Evolution du moment en fonction de l’amplitude dvpée 1 moment favorable l’est qd la distance = bras de levier le + important (se confond avec d) + la taille de d est G (importante) et + elle facilite l’action de F

_ l’axe de rotation passe / le centre du mvt et est perpendiculaire au plan déterminé par la force et le centre de rotation axe articulaire : axe bimalléolaire de la cheville Plan : saggital  déplacement vers l’AV Le plan du mvt est tjs perpendiculaire à l’axe articulaire du mvt _ le moment d’1 force est nul si le centre de rotation se trouve sur la direction de la force (bras de levier = 0) _ On peut équilibrer le moment d’1 force /R à 1 centre de mvt en introduisant 1 autre force qui engendre 1 moment /R au même centre, même I et de sens opposé = base de l’équilibre articulaire La patella tend à éloigner le quadriceps du genou, elle augmente le bras de levier du quadriceps.et donc facilite la contraction du quadriceps. _ Ce ne st ps les forces qui s’équilibrent mais leurs moments

solide : E de particules dont les distances mutuelles restent invariables. Chacune d’elles a une masse m et est soumis à l’attraction terrestre avec 1 force p = mg p est proportionnel à la masse.

La combinaison de l’E de ces forces // donne 1 résultante : P = Mg qui correspond au poids de l’ensemble du solide et dont les caractéristiques st : Direction : verticale Sens : dirigé vers le B Intensité : Mg avec M = E de la somme des masses de tt le solide Application : au centre des forces parallèles = centre de GRAVITE Cela revient à concentrer la masse du solide en un point G, qui soumis à la gravité terrestre, est le point d’application de la force P, appelée poids du solide.

_ direction du poids P d’un corps, quelle que soit sa position, passe toujours par le centre de gravité de celui-ci elle est aussi appelée AXE DE PESANTEUR ou DROITE D’ACTION. _ Un solide est toujours en équilibre autour d’une droite passant par son centre de gravité _ Le centre de gravité peut se situer à l’extérieur de la surface d’un corps

_ Le centre de gravité, et le poids de 2 parties d’un corps étant connu, il est possible de déterminer le centre de gravité total de l’E, c’est le pt d’application de la résultante de 2 forces // de même sens.

_ L’axe de gravité est la perpendiculaire abaissée du centre de gravité sur la base de sustentation = contour qui réunit l’ensemble des points de la base d’appui). Base de sustentation sustentation En station sur 2 pieds double modérément écartés

Base de sustentation en position de double appui

Base en

de position

de

appui avec 1 canne   de la base de sustentation

+ la base de sustentation est grande et + il y a d’équilibre

1889 PAR BRAUN ET FISCHER premiers à travailler sur le centre de gravité du corps humain. Recherche du centre de gravité par la en utilisant un sujet (cadavre) dont ils avaient déterminé le poids respectif de chaque segment 1955 DEMPSTER utilise la statique ds le même but (chaque portion représente 1proportion du poids total du corps) avec  100 cadavres : tableau de % et de position du centre G / la résultante des forces appliquées à chacune des portions TABLE DE DEMPSTER % DU POIDS TOTAL DU

CENTRE DE GRAVITE

CORPS TETE

6, 9 %

De la scelle TURCIQUE

TETE + COU

7, 9 %

A l’extrémité inférieure de l’os occipital

TRONC

51, 1 %

A la face ant de la 1ère vertèbre lombaire

TETE+ COU + TRONC

59 %

A la face ant de la vertèbre (11e) dorsale ou thoracique

BRAS

2, 7 %

Au niveau de la partie moyenne de l’humérus

AVANT-BRAS

1, 6 %

Au-dessus de la partie moyenne de l’avtbras

MAIN

0, 6 %

A la partie moyenne du 3e métacarpien

CUISSE

9, 7 %

A l’intersection du 1/3 sup et des 2/3 inf du fémur, à la hauteur du bord int

JAMBE

4, 5 %

Au niveau du 1/3 sup et des 2/3 inf du tibia, à la face post

PIED

1, 4 %

Au niveau post-inf de l’interligne C2 -C3

CORPS HUMAIN

100 %

A la partie antérieure S2 qd le corps humain est en position de référence anatomique

: LOWETT et REYNOLDS (PENINOU) La méthode de la double pesée permet de positionner le : _ plan horizontal de gravité : partie G et partie D _ plan frontal de gravité : partie AV et partie AR _ plan sagittal de gravité : partie Haute et Basse Chaque plan sépare le corps en 2 parties égales Le centre de gravité total se situe à l’intersection des 3 plans MATERIEL _ 1 balance _ 2 tréteaux de telle sorte que la 1e extrémité du plateau repose sur la balance (B), et la 2e extrémité sur un point fixe qui est le 2e tréteau (le point O). _ 1 planche de bois, avec des repères (les 2 repères extrêmes seront séparés de 2 m exactement) _ 1 fil à plomb METHODE _ On détermine P : le poids du sujet _ installation du système parfaitement horizontal sur la balance Par rapport au point O, il y a équilibre, d’où : ΣM = 0  MP/O = MP’/O

 OA.P = OB.P’  OA = (OB.P’)/P P est à déterminer au niveau de B : P’ _ on note le repère sur la planche _ on approche 1 potence auquelle on a accroché 1 fil à plomb _ traçage d’1 ligne le long du corps au crayon dermo-graphique : . sujet de profil = plan frontal . sujet allongé = plan horizontal . sujet de face = plan sagittal But : étude de l’organisation posturale du corps humain. Ces plans st théoriques et il existe de petites différences selon les théories

DEFINITION

DU

PASSAGE MOYEN

PLAN SAGITTAL DE GRAVITE

PLAN FRONTAL DE GRAVITE

DES

PLANS

DE

GRAVITE

ligne passant par : _ occiput (1/2 os occipital) _ ligne des processus épineux _ saillie postérieure de l’arc vertébral _ plis inter-fessier _ entre les 2 talons

C’est une ligne qui passe : _ en AR du tragus (PENINOU) ou en AV du conduit auditif ext (L & R) _ ds la concavité du rachis cervical _ 10e vertèbre dorsale ou thoracique _ bord pos de la 5e vertèbre lombaire _ en regard de la 2e vertèbre sacrale (sacrée) _ en regard de l’X de la hanche _ au milieu du bord > du Grand trochanter _ en AV du centre articulaire du genou _ en AV de l’X talo-crurale _ à l’aplomb de l’X transverse du tarse

 Chez les hommes et les femmes. PLAN HORIZONTAL DE GRAVITE Passe par une ligne située : _ homme : à 5 cm au-dessus du G trochanter _ femme : à 4 cm au-dessus du G trochanter

_ 1 corps est constitué d’1 assemblage de parties mobiles : le centre G de cet E est le lien géométrique des centres de G de ces  parties _ déplacement d’1 des éléments d’1 E articulé : le centre de G de l’E subi 1 déplacement // et de même sens mais de moindre importance. Connaissant la nvelle position du segment et de celle de son centre de G, on détermine le centre de G général

GEOMETRIQUE g et g’ = centre de G du membre inf j et j’ = centre de G du pied + jambe G se situe au niveau de S2 Entre 2 positions, les membres ont franchit 90° de flexion PROPORTIONALITE Exemple d’1 membre inf dq le sujet est assis sur 1 chaise : Hanche fléchie à 90° Genou fléchi à 90° Talo-crurale en position de référence : 90° Le centre G de l’E d’1 membre dépend du R des masses et des distances entre les pts d’application des forces de pesanteur : G1 = cuisse  9, 7 % du poids du corps G2 = jambe  4, 5 %

G3 = pied  1, 4 % _ I de gravité de l’E jambe-pied  5,9 % jamb

pied

e

4, 5 . G2O

=

1, 4 . OG3

4, 5 . G2 = 1, 4 . OG3 3.2 = 4, 5/1, 4 = OG3/ G2O OG3 = 3, 2 G2O _ I de gravité de l’E cuisse-jambe-pied G1x . 9, 7 = 5, 9 . x O x O/G1x = 9, 7/5, 9 = 1, 6 x O = 1, 6 G1x

Pour qu’un corps solide soit en équilibre : _ qd il est mobile autour d’un point fixe : le système des forces qui lui est appliqué doit se réduire en ce pt à 1 force unique _ qd il est mobile autour d’un axe fixe : la somme algébrique des moments des forces qui lui sont appliquées, par rapport à cet axe doit être nulle. _ qd il repose sur un plan fixe : le système des forces qui lui est appliqué doit se réduire à une force unique, perpendiculaire au plan et, qui appuie ce corps sur le plan en passant à l’intérieur de la base de sustentation. Un solide est en équilibre quand la projection verticale de son centre de gravité tombe à l’intérieur de son polygone = base de sustentation. La stabilité est directement proportionnelle à la grandeur de la base de sustentation, et inversement proportionnelle à la hauteur du centre de gravité /R à la base de sustentation. Notion d’équilibre optimum : l’équilibre est optimum lorsque la projection du centre de gravité s’effectue au centre du polygone de sustentation.

Les machines simples transmettent et transforment les forces sans en changer la valeur Celles qui trouvent leur application en analyse du mvt st principalement les: _ leviers _ poulies

F1 composante de glissement F2 composante d’appui L’angle F2OP a ses côtés perpendiculairement à l’angle  donc F2OP =  F1 et F2 st proportionnelle à l’angle  Donc : F1 = P sin  sin  = F1/P F2 = P cos  cos  = F2/P Utilité : verticalisation d’1 patient (surtout kiné)

F1

F2

P

Quand l’angle  augmente, le sinus augmente, d’où la charge du sujet.

Le levier est un corps solide indéformable, de forme quelconque, mobile autour d’1 pt ou d’1 axe appelé APPUI et soumis à l’action de 2 forces : _ force motrice = puissance _ résistance Ces 2 forces ont leurs points d’application sur le levier La force motrice peut être la force musculaire et la résistance la force de pesanteur, mais la force motrice peut être la force de pesanteur et la résistance peut être la force musculaire. Il existe 3 types de leviers : _ de 1er genre

_ de 2e genre _ de 3e genre La différence est liée à la position de l’appui par rapport aux forces. C’est la position du point d’appui /R à la force motrice et à la résistance qui définit le genre du levier.

L’appui se trouve entre la force motrice et la résistance. Ex : une paire de ciseaux mvt d’extension

La résistance est située entre l’axe = pt d’appui et la force motrice Ex : Casse-noix pointe de pieds brouette appui = MTP

La force motrice est placée entre l’appui = axe et la résistance. Ex : le sujet sur la pointe des pieds pose ses talons sur le sol Le triceps freine le rabattement du talon au sol, c’est une contraction excentrique Mvt qui passe du digitigrade en plantigrade

Un type de levier n’est définissable qu’à un certain moment, instant t du mvt Un système n’a pas toujours le même type de levier en fonction du déplacement Un levier avantageux est celui où le bras de levier de la force motrice est grand, et celui de la résistance petit, c’est donc le levier de deuxième genre.

Un levier est en équilibre ss l’action de 2 forces, celles-ci admettent 1 résultante R passant obligatoirement par le pt d’appui = charge du pt d’appui et 1 force qui s’y oppose (sens opposé) = réaction d’appui

C’est une machine qui change la direction d’une force sans en modifier l’intensité. Elle est constituée de différentes parties : _ 1 partie mobile = REA : 1 disque, 1 axe et 1 gorge _ 1 partie fixe = Chappe fixée

F P Les frottements sont supposés nuls

Une poulie est en équilibre lorsque les moments (par rapport à l’axe) des forces qui sollicitent chacun des brins de la corde sont égaux.

Pour calculer la charge d’1 poulie, il faut qu’elle soit en équilibre charge d’une poulie = résultante des forces appliquées sur la poulie, et cette résultante passera toujours par l’axe de la poulie.

Equilibre : d’où F1=F2 La résultante a pour point d’application le centre de la poulie 2 forces // de même sens s’exerçant sur 1 système

R = F1 + F2

Equilibre d’où : F1 = F2 Forces dont les directions sont concourantes R’ la résultante de F1 et F2 est aussi la plus grande diagonale du losange. Les diagonales d’un losange se coupent en leurs milieux et forme des triangles rectangles : cos  = (R/2)/ F1 ou F2 R = 2 F1 cos  = 2 F2 cos  R = 2 F.cos  L’angle  est la moitié de l’angle formé par les deux forces. _ Bord latéral du cuboïde (Long Fibulaire)  poulie de réflexion. _ Arrière de la malléole médiale (TP)  point de réflexion. _ En avant de la patella : tendon patellaire ou rotulien et le quadriceps : plus le genou se fléchit, plus la surface articulaire de la patella et de la trochlée fémorale seront comprimés. Ex :

C’est une suite de segments osseux articulés entre eux. Il en existe 3 types : Les chaînes ouvertes. Les chaînes fermées. Les chaînes semi-fermées. La chaîne articulaire ouverte C’est une suite de segments articulés entre eux, dont le plus distal possède une extrémité libre. Tous les mouvements au niveau du bras s’organisent en chaîne ouverte si la main est libre  humérus + ulna (cubitus) + os du poignet. Cuisse  fémur + fibula + os du pied (pied qui se balance). La chaîne articulaire fermée.

C’est une suite de segments articulés entre eux, dont les extrémités articulaires des premiers et derniers segments ont un point d’appui fixe. Pieds et mains fixe, et fait des pompes. Une gymnaste qui a les mains sur une barre et les pieds au sol. La chaîne articulaire semi-fermée. C’est une suite de segments articulés entre eux, dont une extrémité articulaire, ou non, a un point fixe et dont l’autre extrémité articulaire, ou non, est souvent soumise à une forte résistance et est astreinte à ce déplacer suivant une trajectoire bien déterminée. Sujet qui fait du vélo :  La ceinture pelvienne est fixe.  Le pied se déplace toujours de la même façon. Un haltérophile :  Pieds au sol.  Les membres supérieurs ont un déplacement qui se fait toujours selon la même trajectoire. Le travail musculaire et le travail articulaire ne se font pas de la même façon suivant la chaîne articulaire. Rque : Les muscles mono-articulaires : c’est un muscle qui ne croise, au cours de son trajet, qu’une seule articulation. Ex : le poplité. Les muscles poly-articulaires : c’est un muscle qui va croiser plusieurs articulations au cours de son trajet. Ex : les muscles intrinsèques du pied. La fonction d’un muscle est toujours définie en fonction d’une articulation.

LES CONTRAINTES.

Une contrainte s'est la sollicitation mécanique interne d'un matériau et sa représentation.

En effet les contraintes représentent l’effet qu’exerce une force extérieure dans le matériau, et la réaction du matériau à la force extérieure.  Au niveau des os, selon le poids, au niveau d’une articulation, éléments pour envisager une correction (arthrose due au poids). Les unités de contraintes sont :  kg/cm² ;  N/m² (pas pour le corps humain). I- Les types de contraintes. 1- Contraintes en compression. Représentent la sollicitation mécanique qui contribue à comprimer les petits éléments constituant la matière du matériau. Elle dépend de la force appliquée à la surface. 2- Contraintes en traction. Représentent la sollicitation mécanique qui contribue à étirer, ou tend à disjoindre les petits éléments constituant la matière d’un matériau. 3- Contraintes en flexion. Association de 2 contraintes  dites ‘composés’. Sur un matériau : contrainte en traction et en compression. Ces deux types de contraintes s’exercent en même temps : elles sont ‘conjuguées’.

Ex : t2  à la partie supérieure on a des contraintes en traction ( ). A la partie inférieure on a des contraintes en compression ( ).

} } CONTRAINTES } EN } FLEXION. } }

 Notion de moment fléchissant. C’est la distance entre le point de fixation et le point d’application de la force multipliée par la force : Moment fléchissant = a*F  La flèche. Cinématique d’un point matériel situé à l’extrémité du déplacement optimal.  La ligne neutre. C’est la zone d’inversion de contrainte. Au niveau de la ligne neutre, il n’y a ni traction, ni compression. Contrainte maximale en traction au niveau supérieur du matériau. Contrainte maximale en compression au niveau inférieur du matériau.

 Modèle de PAUWELS. Ce qui se passe dans une colonne quand elle reçoit une charge P excentrée.

a

F(t2)

4- Contraintes en torsion. Elles représentent la sollicitation mécanique d’un matériau soumis à un couple de force.

Ex. : skieur : pied et chaussure : partie fixe. Le reste du corps : partie mobile  fracture spiroïde. 5- Les contraintes en cisaillement.

D : va avoir tendance à comprimer  illustre l’effort en compression pure (si D est centré par rapport à la colonne) au niveau de la colonne : D = F sin  S : cisaillement : S = F cos  REM : si D est excentré  pour D dans le cas d’une charge excentré appliquée à une colonne  D représente :  Des contraintes en compression pure.  Des contraintes en flexion.

D : perpendiculaire à la surface d’appui de la colonne et parallèle à l’axe de la colonne. S : perpendiculaire à l’axe de la colonne. Les contraintes en cisaillement tendent à faire glisser les particules élémentaires, qui constituent la matière, les unes sur les autres, et tendent à les séparer. II- Le flambage. Etudié lorsqu’on observe le comportement d’une tige fine ou souple, lorsque ses deux extrémités sont soumises à une force.  Les deux forces appliquées aux extrémités de la tige vont donner des contraintes en compression.

ou

 La déformation de la tige se nomme phénomène de flambage : la tige se courbe en forme d’arc. Le phénomène de flambage varie selon :  Le diamètre de l’élément.  Sa forme. Exemple : cervicales  Le rachis soumis à la gravité terrestre.

dorsales

lombaires sacrées coccyx

CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES MATERIAUX GENERALITES

Un matériau est caractérisé par un certain nombre de paramètres mécanique. D’une manière générale, les caractéristiques mécaniques d’un matériau découlent de la relation entre : La contrainte appliquée à ce matériau. ET La déformation observée. Chaque matériau a une courbe contrainte déformation, qui donnera le comportement mécanique du matériau. CONTRAINTE σ = F/S (ou stress) COURBE DE HAINAUT ou COURBE DE CONTRAINTE / DEFORMATION σ/ε σ = F/S phase de rupture déformation plastique

déformation relative ε = l/l (ou strain)

déformation élastique ε ductilité (élongation à la rupture)

Phase de déformation élastique : correspond à la première partie de la courbe contrainte/déformation. Elle illustre le fait que le matériau sollicité reprendra ses

dimensions initiales si on cesse de lui appliquer la contrainte. Plus la déformation élastique est grande, moins le matériau est dit ‘rigide’. Phase de déformation plastique : correspond à la deuxième partie de la courbe contrainte/déformation. Le matériau sollicité ne reprendra pas ses dimensions initiales lorsque la contrainte cesse d’être appliqué, le matériau restera irréversiblement déformé. Cette phase précède toujours la rupture. La force de rupture : est la force maximale applicable au matériau soumis à contrainte, au point de rupture. Cette déformation dépend des propriétés du matériau et de ses caractéristiques géométriques. Contrainte de rupture : est une contrainte qui correspond à la force de rupture, mais indépendante de ses caractéristiques géométriques. La variable : caractéristique géométrique, est supprimée en calculant la force par unité de surface (ex. : acier : caractéristique géométrique : le diamètre). La ductilité : est l’amplitude de la déformation que l’on peut obtenir juste avant la rupture du matériau. Notion de rigidité : dépend du module d’élasticité du matériau (module d’Young) et de la géométrie du matériau.  Module d’élasticité (ou d’Young) : E = l/l * F/S = σ/ε = contrainte/déformation (en N/m²)  Toujours inversement proportionnelle à la déformation, et proportionnelle à la contrainte.  Module connu pour chaque matériau. Notion de fatigue d’un matériau : c’est la diminution de résistance d’un matériau sous l’effet de charges répétée, dont l’amplitude est inférieure à la valeur de rupture, mais induisent des dommages microscopiques au sein de ce même matériau. Le nombre de charges répété, induisant la rupture en fatigue, est lié à l’amplitude des charges.  Fracture de fatigue : comportement mécanique (d’un métatarsien) soumis à une contrainte répétée  déformation microscopique, et casse  trait de fracture dur à voir.  Rupture de tendon d’Achille : tendon sollicité en traction en permanence, jusqu’au jour ou il y a rupture. Résistance à la fatigue : c’est la plus grande charge dynamique, infiniment répété, ne provoquant pas la rupture du matériau. La valeur de la résistance à la fatigue est, à peu près, deux fois moins grande que celle de la résistance à la rupture.

Viscoélasticité : un matériau est dit viscoélastique, lorsque à contrainte appliquée constante, la déformation augmente avec le temps. Elle signifie que la relation entre contrainte et déformation dépend du temps (ex. : os  tubercules, sillons ou gouttières). ε

t Le fluage : signe, ou confirme, la viscosité d’un matériau. Le fluage d’un matériau est illustré par le phénomène suivant : lorsqu’une contrainte constante est appliquée sur le matériau, la déformation entraînée varie avec le temps d’application, il est dit que le matériau flue.

1. se déforme 2. arrête 3. si contrainte continue se déforme encore 1

Exemple :  Chaussure.  Tissu ligamentaire.

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3

CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU TISSU OSSEUX

Au total on a 206 os.  Tissu en remaniement permanent :  Ostéoblaste : font de l’os (à partir du calcium).  Ostéoclaste : libèrent le calcium dans le sang, détruisent l’os. L’os a une fonction de soutien, c’est l’imprégnation de leurs substances fondamentales qui leur donnent une résistance importante (sel de calcium). Les os sont reliés entre eux par des cavités articulaires. Les os sont vascularisés et innervés. I- Propriétés mécaniques de l’os. 1- Elasticité.  Notion d’hystérésis parfait (os sec - os vivant).  Module d’élasticité du tissu osseux.  L’anisotropie du tissu osseux. Un corps est dit élastique quand il est soumis à une charge, il se déforme, puis retrouve sa forme initiale. L’os a un comportement élastique. Différent selon les éléments. (Facteurs : âge, sexe, race, mobilisation prolongée ou non.) a- Hystérésis parfait. Cela explique le retour à 0, idéal, après charge sur le tissu osseux. σ = F/S

aller retour

ε= l/l Charge sur tissu osseux  se déforme. 23

Si on cesse d’appliquer cette charge  il reprend son aspect initial :  Sans retard (tout de suite) : RETOUR IDEAL.  Pas de déformation résiduelle. Le retour idéal à 0 est expliqué par le diagramme σ/ε (ci-dessus), le faible écart entre les courbes aller/retour traduit l’hystérésis dit parfait. Remarque : Quand il y a sollicitation répétée du tissu osseux : fatigue du matériau. A ce moment il y a un plus grand écart entre les deux courbes. b- Différence os sec/os vivant.  Os vivant  Innervé, vascularisé avec insertions.

 Os sec  pas de phase plastique, dans le diagramme : passe tout de suite en phase de rupture (la rupture suit la phase élastique). Le tracé de la courbe σ/ε est relativement rectiligne. c- Le module d’élasticité du tissu osseux. Rapport de la contrainte sur la déformation : E = l/l * F/S en N/m² ou kg/mm² = 1900 +/- 100 kg/mm². Plus le module d’élasticité est grand, plus le corps est dit raide (peu élastique). L’os compact à un module d’élasticité supérieur à celui de l’os spongieux. Le module de l’os est moyen (faible), le tissu est relativement souple. d- Anisotropie du tissu osseux. Corps isotrope : se dit d’un corps élastique quand le rapport σ/ε (de la contrainte à la déformation) est constant, quelle que soit la direction de la sollicitation et quel que soit le type de contrainte (LOI DE HOOKE). Anisotropie : tissu osseux non isotrope. Pour l’os les propriétés mécaniques ne sont pas identiques dans toutes les directions

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Pour un os long : l’élasticité dans le sens longitudinale est 2 fois supérieure à l’élasticité dans le sens transversal.  Os 2 fois plus raide dans le sens longitudinal. Exemple : compression transversale du fémur : E1. Compression dans le sens longitudinal : E2. Comportement mécanique  différentes courbes σ/ε, d’où E1  E2. Matériau anisotrope, car en fonction du type de contrainte appliqué au niveau des extrémités du tissu osseux, on n’a pas le même module d’élasticité. E varie avec la géométrie du tissu. REM : Dempster : expérience : os soumis à des contraintes. But : trouver les variations d’élasticité selon l’orientation des contraintes.  Dans la direction longitudinale : (moyennes)  1285 kg/mm² = E pour des contraintes en compression ;  645 kg/mm² pour des contraintes en traction ;  643 kg/mm² pour des contraintes en torsion. Conclusion : l’os est plus résistant pour des contraintes en compression : l’os est prédisposé à subir la compression. Pour un os long, le module le plus grand est dans la direction du grand axe de l’os. La direction des travées osseuses semble augmenter les qualités mécaniques dans le sens longitudinal : facteur de qualité et de rigidité de l’os 2- Résistance de l’os. a- Résistance à la rupture. (Cf. avant). On étudie le comportement du tissu osseux en charge croissante  briser. On compare avec les caractéristiques de variations de la résistance. La résistance dépend de 5 facteurs :  Sa section.  Son épaisseur.  Son architecture.  Sa configuration externe.  Sa teneur en sel minéraux. Exemple : Résistance à la rupture de la rotule : 198 kg (charge avant rupture). Du tibia : 450 kg. Du fémur : 756 kg.

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Propriété : l’os compact a une meilleure résistance que l’os spongieux pour des contraintes en traction ou en compression. Bilan : l’os a une bonne résistance à la rupture (dépend des 5 facteurs).

b- Résistance à la fatigue. Etude : application de contraintes répétées pendant un temps t.  1 : déformation élastique.  2 : déformations microscopiques à l’intérieur du matériau. Etude avant que l’os présente des déformations microscopiques : l’os a une bonne résistance à la fatigue (se mesure en cycle : nombre d’application). En fonction des os, le nombre de cycles varie entre 1 et 2.8 milliards de cycles (pour les plus résistant). Un cycle est la quantité de fois ou une contrainte est appliquée. Ex. : celle de l’acier : 107 cycles. La contrainte est la ½ de celle appliquée pour la résistance à la rupture. La résistance à la traction d’un os est due aux fibres de collagène. La résistance à la compression est due aux cristaux de phosphate tricalcique de l’os. 3- Légèreté : avantage mécanique. L’os n’est pas plein : il est alvéolé au niveau des épiphyses, et il y a une zone médullaire au niveau de la diaphyse. C’est la teneur en eau qui augmente son poids. Le tissu osseux sec est très léger (squelette = 6 à 7 kg). II- Variations des propriétés mécaniques. 1- Age. Dès 25 ans, la résistance osseuse diminue (en traction, compression, flexion). Le tissu osseux s’altère, car sa composition histologique évolue. 2- Sexe. Pour les femmes : risque de diminution de la résistance osseuse par le biais de l’ostéoporose, après la ménopause (processus hormonal  hormonothérapie peut modérer l’altération).

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3- Ethnie. 4- Immobilisation. Altère les caractéristiques mécaniques (l’os soumis à l’apesanteur est plus élastique)  astronautes.

A travers les pathologies, on voit différentes résistances qui dépendent :  De la malnutrition.  Des qualités de la vascularisation osseuse.  De facteurs héréditaires.

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CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU CARTILAGE

Le cartilage recouvre les extrémités osseuses. Il contribue à former l’articulation. Il n’est pas vascularisé (sinon il s’ossifie). En fonctionnel : il amortit les chocs, permet une meilleure complémentarité des surfaces articulaires, permet un meilleur glissement des surfaces articulaires, participe à la lubrification articulaire. Il s'use, car il est très sollicité. Il existe 3 types de cartilage :  Cartilage hyalin (2 à 4 mm d’épaisseur).  Fibro-cartilage (disque interménisqual en continuité avec la surface cartilagineuse hyaline).  Cartilage élastique (conduit auditif externe, épiglotte, larynx). Ces cartilages ont, à peu près, les mêmes caractéristiques mécaniques. I- Propriétés mécaniques du cartilage. 1- Viscoélasticité.  Imparfaite. Le module d’élasticité du cartilage est 100 fois plus petit que celui de l’os. Le cartilage frais a une bonne élasticité, mais elle varie dans le temps, diminue avec l’âge et la durée d’application de la charge. Le cartilage, soumit à des contraintes constantes et à l’âge, se modifie, se déforme  est dit viscoélastique. Expérience de Hirch si le temps de charge est bref : pas de déformation, si le temps de charge est supérieur à 5 mn : se modifie. 2- Auto-nutrition du cartilage.  Comme une éponge. Se nourrit à partir du liquide synovial au fur et à mesure de la compression. Le cartilage s’imbibe quand il est comprimé, et quand est décomprimé : libère le liquide. Autonomie métabolique, car la cavité est fermée. 3- Anisotropie.

Le cartilage est anisotrope, comme l’os, car le comportement du matériau est différent en fonction de la direction des contraintes et du type de contraintes. Module d’élasticité en traction : 0.35 kg/mm², et en torsion : 0.24 kg/mm². 4- Le fluage. Avec une contrainte constante, la déformation du cartilage s’aggravera avec le temps d’application. Le tissu cartilagineux présente un fluage. Ex. : genou mal axé entraîne une pression au niveau d’une surface articulaire supérieure du tibia  si même poids pendant 50 ans, à contraintes contantes : elle abîme son cartilage.  L’arthrose explique le fluage. Ex. : si compression, toujours au niveau des surfaces articulaires : cela altère le tissu. 5- La résistance du cartilage. Etude de la résistance à l’indentation (on pique le cartilage avec une pointe, la résistance est établie en fonction de la zone de prélèvement). La résistance est différente selon le niveau de profondeur du prélèvement. La résistance est supérieure dans les zones superficielles. La résistance en compression dépend :  De la concentration en eau.  De la concentration en glycoprotéines (glyco-amino-glycanes).  Des fibres arciformes de collagène. 

La résistance en traction dépend de la concentration en collagène. 6- Variations de la résistance du cartilage.  Age. Conclusion : le cartilage est RESISTANT, de bonne qualité, car au niveau des hanches (exemple)  un sujet sur 1 pied au niveau dune seule articulation de la hanche  4 fois le poids du corps. II- Propriétés mécaniques et lubrification articulaire. Grâce à la lubrification par le liquide synoviale, le système articulaire à un coefficient de friction (frottement) bas. Caractéristiques du coefficient de friction : Plus le coefficient de friction est bas, plus le pouvoir de glissement est élevé. On étudie toujours un matériau glissant par rapport à un autre matériau. Soit  : le coefficient de friction (pas d’unité). 0.003 <  cartilage/cartilage (bas) < 0.01  Varie en fonction des surfaces articulaires en présence. Exemple :  plastique/plastique = 0.1 (bon)  pneu/route sèche = 1 (très élevé) III- Propriétés mécaniques du liquide synovial. Excellent coefficient de frottement : 0.001 <  < 0.0032 Rôle : très bon lubrifiant.  augmente avec l’âge. Le liquide synovial a une bonne résistance.

LE TISSU MUSCULAIRE

I- Caractéristiques mécaniques du tissu musculaire. Muscle : fibres  fibrilles  sarcomère. L’unité contractile est le sarcomère. Il y a raccourcissement du sarcomère, s’il y a contraction. 1- Les différents types de contraction. a- Contraction musculaire isotonique. Contraction générant le mouvement.  Concentrique : le muscle moteur : travaille en dynamique positive : FORCE MUSC. > RESISTANCE EXTERNE Les points d’insertion se rapprochent.  Excentrique : muscle freinateur : travail en dynamique négative : FORCE MUSC. < RESISTANCE EXTERNE Les points d’insertion s’éloignent. b- Course musculaire isométrique. Ne s’accompagne pas de mouvement. La distance entre les points d’insertion est constante. FORCE MUSC. = RESISTANCE EXTERNE Le muscle est fixateur : travail en statique. 2- Courses musculaires. La course totale : amplitude de raccourcissement ou d’allongement d’un muscle. Il est possible pour un muscle d’aller d’un étirement extrême à un raccourcissement extrême. La course musculaire se décompose en 3 parties :  La course externe.  La course moyenne.  La course interne.

La course externe correspond à la longueur du muscle lorsqu’il se rapproche de sa position d’étirement maximal. FORCE MUSC.  TENSION MUSCULAIRE . La course moyenne correspond à la longueur moyenne du muscle. FORCE MUSC.  (maximum). La course interne correspond à la longueur du muscle quand il se rapproche de sa position de raccourcissement maximal. FORCE MUSC. =0, TENSION MUSCULAIRE = 0. Il est possible d’étirer un muscle : 30 à 50% de sa longueur de repos. Il est possible de raccourcir un muscle : 20 à 40% de sa longueur de repos. II- Propriétés mécaniques du tissu musculaire. 1- Contractilité. L'état actif d’un muscle est défini comme la capacité du muscle à se raccourcir, ou à développer une tension. Le raccourcissement illustre la fonction de base du muscle, c’est l’élément fondamental de la contraction. Il y a deux familles de contraction :  Statique (isométrique).  Dynamique.  Contractions statiques. Pas de déplacement de segments osseux. Permettent de conserver une posture (le triceps intervient pour freiner le déséquilibre antérieur (plan frontal)). Si sous plâtre : contraction.  Contractions en dynamiques.  Excentrique.  Concentriques. Elles aboutissent au déplacement des segments osseux. Quand il y a contraction, statique ou dynamique, il y a augmentation du tonus musculaire. 2- Excitabilité.

Le muscle est excitable, car le muscle a une polarisation (ext. +, int. -). Le maintien d’une différence de potentiel, entre l’intérieur du tissu musculaire et l’extérieur, permet cette propriété d’excitabilité. Lors de la contraction musculaire, il y a dépolarisation de la membrane extérieure (cf. cours de physiologie). Le muscle répond à la loi du tout ou rien :  Si le stimulus ne dépasse pas une valeur seuil la fibre ne répond pas.  Si le stimulus est suffisant, la réponse est la même quelle que soit l’intensité de la stimulation. 3- Extensibilité. Elle est liée au nombre de fibres élastiques du tissu conjonctif. Elle est utilisée par les muscles antagonistes d’un mouvement. Quand ils freinent, ils corrigent ou harmonisent (précision) l’action d’un muscle moteur. Les antagonistes travaillent en course externe.

L’expérience montre l’extensibilité et l’élasticité. Pour le muscle, la résistance passive à la traction est de l’ordre de 50 kg au cm². Pour le tendon, la résistance passive à la traction est de l’ordre de 7 kg au cm². Bilan : Le muscle est prédisposé à réagir à la traction, il a un bon comportement à la contrainte en traction (fibres tendineuses sont moins résistantes à la traction). 4- Elasticité. Elle est liée au nombre de fibres élastiques du tissu conjonctif. Il y a des fibres élastiques dans le sarcolemme et dans l’aponévrose. Dans l’expérience de la potence :  L’allongement se fait en 2 phases, car l’ensemble du tissu musculaire n’est pas homogène.  Phase rapide.  Phase lente.  Quand on supprime la charge : il reprend sa longueur initiale, se fait aussi en 2 phases (également car ses composants ont une élasticité différente) :  Rapide.  Amortie. Aussi : car ses composantes ont une élasticité différente.

 Modèle de Hill. Système à double élasticité.

C : unité contractile (raccourcissement ou allongement). ES : élasticité en série. Sarcomère = C. EP : élasticité en parallèle du tissu conjonctif et du sarcolemme Deux modules d’élasticité :  Elasticité en série de chaque coté de la structure contractile, dans la longueur de la fibre ellemême.  Elasticité parallèle. Le muscle est un système à deux éléments :  Elément contractile au niveau des myofibrilles.  Elément élastique à 2 composantes :  1 en série avec l’élément contractile et tendon ;  1 en parallèle avec les fibres et une au niveau du sarcolemme et du tissu conjonctif. Ces 2 composantes élastiques n’interviennent pas toujours en même temps. 5- Viscoélasticité. Elle est liée à l’élasticité, cette propriété fait intervenir un retard à la réponse du muscle observé sur le diagramme contrainte/déformation.

COURBE CONTRAINTE / DEFORMATION.

Inflexion de la courbe lors de la sollicitation mécanique. Le retard de réponse permet de protéger le muscle lors des mouvements brusques.  En actif : le sujet fait un mouvement volontairement.  En passif : le mouvement est réalisé par le praticien sur lui (plus grand retard à la réponse). L’élasticité et la viscoélasticité jouent un rôle important lors de l’amortissement des tensions trop brutales dues aux raccourcissements et aux allongements musculaires. Elles jouent un rôle de protection des leviers osseux, des insertions musculaires, des ligaments, des tendons. 6- Le fluage : aucun.

Le fluage : à contraintes constantes : continu à se déformer. Le muscle étiré pendant un temps donné, la contrainte est constante, ne présente pas de fluage : ne se déforme plus.

Le fluage : un matériau se déformant sous une charge constante présente un fluage, si la déformation augmente avec le temps. Or le muscle peut se contracter, quelle que soit la position articulaire et la longueur du muscle. L’état initial du muscle et le temps n’agissent pas. REM : rétraction si en position raccourcie, le raccourcissement n’augmente pas, mais on peut modifier, un peu, l’état du muscle. III- Etude fonctionnelle du muscle. 1- Travail musculaire. Exemple : contraction concentrique : la contraction musculaire développe une force quand le muscle se raccourcit. W = F*l Avec : W : énergie développée. F : force développée par le muscle mesuré par le dynamomètre. l : allongement ou raccourcissement : variation de longueur. 2- Puissance musculaire. Energie développée par unité de temps. P = W/t La puissance est différente selon les sujets, car elle dépend de la section du muscle. Il existe, quantifiée, une force de contraction par unité de section (Par Steindler) : 3.6 kg/cm² Différente selon les muscles (ex. : le tibial antérieur (petit) / triceps sural (gros)) Les muscles de la loge postérieure de jambe sont 14 fois plus puissants que ceux de la loge antérieure. REM : amyotrophie : diminution de section musculaire, et, fonte musculaire. 3- Tonus musculaire. Tension active permanente et involontaire du muscle, même au repos.

= Aptitude contractile. Il existe 3 types de tonus :  Tonus de repos.  Tonus posturale.  Tonus de soutien.

a- Tonus de repos. Etat de tension minimum du muscle qui trouve son origine dans le réflexe myotatique d’étirement. Il n’entraîne pas d’activité électrique du muscle, et permet au muscle de remplir son rôle de ligament actif, et la place dans un état de vigilance favorable à l’exécution rapide d’un ordre moteur éventuel (peut répondre dès le 1er stimulus). b- Tonus posturale. Etat de contraction volontaire automatisé, qui caractérise l’état des muscles de la station debout, dans leur lutte contre la pesanteur. Ex. : triceps, quadriceps, les muscles spinaux (près des gouttières vertébrales). c- Tonus de soutien. Contraction accompagnant et prolongeant un mouvement réflexe automatique ou volontaire, jouant un rôle capital dans le travail musculaire de force. Il fixe le segment mobilisé dans sa nouvelle position en fin de mouvement et correspond à une contraction statique du muscle faisant suite à sa contraction dynamique ou cinétique. Ex. : lors des gestes d’adresse, de vitesse de mouvement en général.

Troubles statiques troubles architecturaux qui donnent les déformations du pied I

PHYSIOLOGIE

1/ Théories anciennes comparaisons du pied à 1 voûte, la + admise est que le pied repose sur 3 appuis : _ la partie postérieure du talon

_ la tête de M1 _ la tête de M5

= appuis immédiats

le tout relié / 3 arches : _ arche int (calc - M 1) : le + H que l’ext _ arche ext (calc - M 5) _ arche ant (M1- M 5) : + H qd pied en décharge tri arche = arche tripode = triple voûte M1 et M5 devaient être en appui mais pas les autres. Or, il n'existe pas d'arche antérieure. D'où une confusion due à l'axe joignant M1 à M5 qui ne passait ps / ttes les têtes M mais / certains cols (les cols ne touchent pas terre) 2/

Théorie moderne : pied repose au sol / 2 triangles d’appui triangle postérieur d'appui BASE COTE 2 (arche int et arche ext) SOMMET appui du calc.

triangle antérieur = de propulsion

ligne des X MTP 2 (hallux, pulpes des orteils) extr de l’hallux

Ce st des triangles de  tailles et de  rôles dont la base est commune = charnière MTP (travail en continue) C’est donc la + sollicitée donc où l’on retrouve le + G nbre de pathologies (80 %) Fragilité = charnière MTP car la zone d’appui est quasi-permanente pendant le déroulement du pied. Elle appuie bcp tt en se pliant en flexion dorsale des O. Le triangle ant est + petit que le post (faux triangle)

II

FERMES PODALES

La notion d’arche est remplacée / la notion de ferme podale (5 rayons = 5 fermes), constituée par : _ 2 arbaletriers obliques (post : têtes de M1 et P1et ant : têtes de P2, P3) = os du pied _ 1 entrait horizontal = parties molles Les entraits st – solides car le lgt plantaire IP et les muscles fléchisseurs (courts et longs) ont 1 trajet plantaire l’entrait existe pour éviter que les 2 arbaletriers ne s’écartent dc ne s’effondrent

Le pied est divisé en 2 parties : _ en DD : pied talien (nav, cuné, 3 premiers rayons talo-dépendants) _ en DH : pied calcanéen (calc, cub, 4e et 5e rayons calcanéo-dépendants) A partir du talus, 1 partie des contraintes est dirigée vers l’AR et l’autre vers la charnière MTP, en AV vers le nav et l’autre partie est retransmise / pressions vers le cub / l’interméd du calc Il y a 2 catégories de fermes de hauteur  mais agissant selon le même P : _ méd : 3 premiers rayons _ lat : 4e et 5e rayons 2 nappes fibreuses épaisses : solides dont l’intégrité empêche les 2 arbalétriers de s’écarter. lgt plantaire long = élément important ds le maintien des fermes dc ds la forme longitudinale. Lgt calc-nav-plantaire (glénoïdien) = réceptacle de la tête du talus (sinon écroulement int) Lgts plantaires courts des X nav-cunéennes, cunéo-M et cubo-M = Lisfranc : direction ant.post et maintiennent en plantaire les os (empêche de les abaisser) Eléments musculo-aponévrotiques st de 2 types : _ intrinsèques : CFO, ABD H, ABD Q, sésamoïdiens : CFQ, opp Q, ADD H et CFH Pour maintenir l’équilibre les muscles intrinsèques : . en bipodal = travail moyen . en unipodal = travail max ils sont statiques, peuvent travailler longtemps sans se fatiguer mais sont peu adaptés au travail volontaire.. _ extrinsèques : . direction ant.post (long) : LFO, LFH . direction oblique : TP et long fib qui se croisent et s’arrêtent avt l’X MTP _ Aponévroses plantaires superficielles et profondes : permettent 1 maintien ant. post très résistant (les tendons le st -) des fermes podales A chaque fois, ces éléments plantaires st en étirement et en appui. Ce st rarement des traumatismes qui engendrent des luxations ou des subluxations mais c’est l’accumulation de contraintes au cours du tps qui y aboutissent. Pourtant la plaque plantaire au niveau de la charnière MTP est constituée de 5 caps plantaires MTP, renforcées / du fibro-cartilage, des éléments transversaux du CFO et des lgts interM. Malgré tout, le reste de la charnière reste vulnérable et est le siège max de patho La 1e X MTP est faite pour supporter des charges contrairement aux autres MTP, c’est pourquoi elles pvent s’user précocement lorsqu’elles appuient aussi.

III

ARCHITECTURE TRANSVERSE du PIED 1/ En AR

superposition du tibia, du talus et du calc avec 1 discret porta faux : talus légèrement en DD /R à l’appui du calc. Le calc (vue>) ressemble à 1 parallélépipède à G axe légèrement oblique en AV et en DH Le talus lui, ressemble à 1 accent circonflexe (plan saggital) avec 1 corps et 1 col non-alignés. Il présente 1 angle d’inclinaison de 120° Leur extr ant st décalées de DD en DH et ne st + superposées = divergence talo-calcanéenne Les 2 os assurent la répartition des efforts mais divergent. Le talus est posé sur le calc dc à la partie post, le nav se trouve en DD et en H du cuboïde 2/ En AV = tarse-ant juste en AV de la transv du tarse : disposition oblique _ nav = sommet de l’arche int (oblique en B et en DD) _ cub = sommet de l’arche ext (oblique en B et en DH) 3/ En AV = médio-pied L’obliquité diminue d’AR en AV (plan incliné) lorsqu’on passe du tarse post au tarse ant (C1 est + B que le nav). _ partie ant (au niveau des MTP): disposition horizontal , la palette est étalée sur le sol. Les têtes des M st à la même hauteur et touchent le sol contrairement à leur col. L’inclinaison est dc différenciée des M /R au sol : angle méta-sol + important au niveau de M1 que de M5 : _ M1  18-20° _ M2  15° _ M3  10° Ces valeurs ont 1 G importance ds la répartition des charges au niveau de la palette M _ M4  8° _ M5  5° analytiquement X tarso-M (Lisfranc) = ligne brisée avec des conséquences sur les M : _ M2 a 1 mobilité extrêmement réduite du fait de son encastrement _ mobilité  selon le M considéré, analytiquement, bougent peu et fonctionnellement, ne font ps les mêmes efforts et n’ont ps la même mobilité. _ M2 et M3 st relativement enchassés dc – mobiles que M1, M4 et M5. _ mobilité existe ds le plan horizontal et vertical  M1 et M5 s’écarte en même tps qu’ils se mobilisent et de manière différenciée : M2 et M3 st fixes et M1, M4 et M5 jouent 1 rôle de stabilisateur Elévation = écartement Abaissement = rapprochement Rque : X MTP st des arthrodies = planes et peu de liberté de mvt Physiologiquement, ils s’adaptent +, globalement, on trouve en AR : patho de la verticalité et en AV des patho de l’Hyper/Hypo-appui.

IV

AXES PRINCIPAUX du PIED A

Axes Osseux

1/ pince tibio-fib Quasi-horizontal passe / la malléole tibiale et fib orienté en AR, en DH et en B La direction de l’axe bimalléolaire oriente le mvt de flexion-extension de la talo-crurale 2/ 3/

talus : 2 axes calcanéus : axe oblique en AV et en DH avec 1 divergence /R à celui du

talus 4/ naviculaire os curviligne en ts sens : axe central ant.post = transnaviculaire 5/ cunéiformes axe central d’inclinaison 1 peu  selon l’os 6/ métatarsiens axe ant.post résumé et symbolisé / l’axe de M2 qui représente l’axe du pied du point de vue anatomique seulement (géométriquement entre M2 et M3) B

Axes articulaires 1/ 2/

Talo-crurale + ou – oblique en B, en AR et en DH sous-talaire et transverse du tarse axe de HENKE : oblique en AV, en

H et en DD mvts autour d’1 même axe dc associés ds les 2 X Ceci permet des mvts ds la talo-crurale et l’ARP prolongés / Lisfranc Mvts possibles : Flexion/extension et Inversion/éversion Les autres mvts impossibles Angle du pied = 85° (sauf si récurvatum = 90°)

V

ETUDE RADIOLOGIQUE de la STATIQUE du PIED

(faire des mesures)

1/ Plan horizontal (vue de dessus) incidence oblique : debout immobile avec 1 seul rayon incidence bifocale : 1er cliché avec le pied sur la plaque + 2e cliché où le patient passe le pas (vue de dessous) a ARP axe du talus : milieu du bord de la tête et de l’arrête post axe du calc : droite passant / le milieu de la tub post et l’apophyse ant

Ces 2 droites convergent en 1 angle  de divergence talo-calc = 15-20° (on peut subdiviser cet angle avec le point de divergence / M2) Angle G (de GIANESTRA) = 60 à 80° : angle formé / l’axe du talus et 1 droite qui joint et passe / l’interligne nav-C2 L’angle  est le + important car il a 1 incidence ds les patho du Valgus ( augmente) et du Varus ( diminue.) Qd  augmente, on voit la tête du talus faire saillie en DD b AVP angles physio : _ M1P1 = 8-12° ( si augmente Hallux Valgus) _ M5P5 = 8-10° (si augment angulation du 5e rayon) _ P1P2 H = 5° (si augmente crosse lat) _ M1M2 = 5-10° (caractéristique du métatarsus-varus) possibilité de mesurer l’obliquité entre chaque méta = obliquité de l’interligne (si radio trop petite : tracer les perpendiculaires aux droites) ds cas d’1 métatarsus varus, comparaison axes diaphysaires à Lisfranc (ex : M5 =66°) Angle de MESCHAN = 140°caractérise la forme de la palette Si