Ronéo 03_30_2022 Biomecanique PDF 2021-2022

Semestre 2 2021-2022 UE 6 BIOMECANIQUE M. GUINOT Julien Date du cours : 30 mars 2022 Ronéo de : Quentin, Sam, Morgane Relecture : Lilou...

Semestre 2 2021-2022 UE 6 BIOMECANIQUE M. GUINOT Julien Date du cours : 30 mars 2022 Ronéo de : Quentin, Sam, Morgane Relecture : Lilou 1/21 Notions de base Biologie, anatomie La mécanique désigne le lien qu’il peut y avoir entre deux systèmes qui interagissent c’est-à-dire les actions qu’ils ont entre eux. Il y a 4 notions de base qu’on peut transposer de la mécanique au vivant : Un muscle contracté tend à rapprocher ses extrémités donc il y a une tension vers le centre du muscle. Un muscle relâché est passif, il ne repousse pas ses extrémités. Pour simplifier les os seront ici considérés indéformables. Les articulations seront considérées comme des simples pivots en 2D sauf la hanche et l’épaule qui sont en 3D. Mécanique Les forces font bouger selon un axe et les moments font tourner autour de cet axe. Un point immobile est nécessairement soumis à des forces qui se compensent et un point immobile est nécessairement soumis à des moments qui se compensent. De plus, deux éléments immobiles agissent l’un sur l’autre de manière opposée. Moment = action de rotation générée par une force désaxée. Exemple : pour démarrer une hélice d’avion à l’ancienne, on ne va appuyer au milieu, on va appuyer loin pour avoir un bras de levier important pour provoquer une rotation. Pour ouvrir ou fermer une porte, il faut appuyer loin du gond et non dessus pour créer une rotation. De même, si l’on essaye de tourner la poignée de porte sur l’axe de la poignée, ça ne marche pas. Il faut décaler l’appui pour provoquer une rotation de la poignée. Le calcul d’un moment autour d’un axe, c’est la force que l’on a appliquée loin de l’axe multiplié par la distance entre la force et le pivot, même s’il n’y a pas toujours de lien physique. Si on essaye de fermer la porte en la tirant pour l’arracher de son gond, elle ne va pas tourner. Donc ce n’est pas vraiment la distance entre le point d’application et le pivot mais plutôt la distance entre le point d’application de la force perpendiculaire et le pivot. 2/21 Si on a une force réelle F, il n’y a pas tout dans cette force qui provoque une rotation. Il n’y a que sa composante perpendiculaire F1 qui peut provoquer une rotation, F2 ne joue pas. Pour calculer F1, il faut accepter et appliquer que F1 = F x cos(A). Il y a plusieurs façons de calculer : CAS PRATIQUE 1 : Ex 1 : Lorsqu’on est assis dans une voiture et que la tête ne repose pas dans l’appui tête. Point vert : On considère un pivot sur les cervicales. Flèche Rouge : La tête est géométriquement en avant de ce pivot donc si je fais un malaise et que tout se relâche, elle tombe en avant. Flèche Bleue : Pour ne pas tomber, il y a forcément des éléments postérieurs pour la tirer vers l’arrière (trapèzes, élévateurs de la scapula, …) et pour compenser l’attraction de la Terre (ΣF = 0 et ΣM = 0). Ce pivot est donc immobile puisqu’il y a quelque chose qui veut le faire tourner vers l’avant et quelque chose qui veut le faire tourner vers l’arrière. Ne pas appuyer sa tête dans l’appui tête provoque une tension postérieure (muscles contractés) ce qui engendre une compression des vertèbres et des disques cervicaux. Pour se 3/21 détendre, on essaye de passer au moins le centre de gravité de la tête au-dessus de ce pivot ou on s’appuie complètement sur l’appui tête. Ex 2 : Nouveau-né avec un torticolis congénital dans le ventre de sa maman le jour du terme. On va avoir une élongation des pelvi-trochantériens, de tous les éverseurs (dégâts sur le pied). Au niveau de la tête, il est en rotation droite donc on va avoir une élongation du trapèze droit ce qui signifie que pendant la croissance le trapèze droit a poussé long et le gauche a poussé court. Donc à la naissance, le bébé aura un trapèze gauche capable d’atteindre une longueur de 10 cm et à droite de 15 cm. Quand il va vouloir tourner la tête à gauche, le trapèze gauche va tirer et va lui faire mal donc il va automatiquement rester avec la tête tournée tout le temps à droite. Il va donc avoir une déformation du crâne qui s’appelle une plagiocéphalie. Il aura, en effet, un arrière crâne bombé à gauche et aplati à droite. Si aucune prise en soin, cela va entraîner des répercussions au niveau des vertèbres (compressions et torsions…) Ex 3 : sportif qui soulève des haltères à bout de bras. Pour simplifier, on estime ici qu’une main représente 1% du poids du corps, un avant-bras 2% et un bras 3%. Un membre supérieur c’est environ 6% du poids du corps. On va considérer que la personne pèse 100 kg donc on a son bras qui pèse 3 kg, son avant-bras 2 kg et sa main 1 kg. Il porte également des haltères de 10 kg. Sur le schéma, le 11 kg représente la somme de la masse de la main (1kg) et de la masse de l’haltère (10kg). Il est important de dessiner les points d’application des forces à savoir au milieu des segments. 4/21  Calcul des moments → M = F x d Mbras = 3 x 10 x 15 = 450 N.cm ou 3 x 15 = 45 kg.cm Mavant-bras = 2 x 10 x 45 = 900 N.cm ou 2 x 45 = 90 kg.cm Mmain = 11 x 10 x 65 = 7150 N.cm ou 11 x 65 = 715 kg.cm Moment Adducteur Total = 450 + 900 + 7150 ou = 45 + 90 + 715 = 8500 N.cm = 850 kg.cm Remarque : le « x10 » représente l’application de la gravité donc l’unité sera le Newton. On peut ne pas le mettre et par conséquent l’unité sera le Kg. Tous les calculs sont développés sur les diapos, il faut donc lire le diapo en même temps que la ronéo. Ce sont les explications apportées par le prof lors du diapo. Nb : On aura le droit aux calculatrices Le moment représente la capacité à faire tourner l’axe sur lui-même Le bras provoque sur la gléno-humérale une rotation vers le bas avec un moment d’amplitude de 450 N.cm. Même si le bras (3kg) est plus lourd que l’avant-bras (2kg), il provoque moins de rotation car l’avant-bras a un bras de levier 3 fois plus grand. L’avant-bras provoque sur la gléno-humérale une rotation vers le bas avec un moment d’amplitude de 900 N.cm. Ainsi, l’avant-bras est 33% plus léger et 3 fois plus loin que le bras, il est ainsi 2 fois plus agissant en rotation sur le kilo. Dans la main, l’haltère a une très grande action vu que celle-ci est la plus loin du pivot. En additionnant le tout, on obtient l’action de la terre sur la gléno-humérale, c’est-à-dire la volonté de « la terre » de faire une adduction du bras, donc de plier le bras vers le bas à hauteur de 8500 N.cm →moment total des adducteurs Pourquoi le bras ne bouge-t-il pas malgré cette énorme volonté de le baisser ? Pleins de muscles peuvent entrer en action, mais pour simplifier, on ne va s’intéresser qu’au deltoïde. On va utiliser le deltoïde (principal abducteur du bras). On estime que le tendon s’attache à la moitié de l’humérus (15cm) au niveau du V deltoïdien. 5/21  Ce qui est vicieux c’est qu’un muscle n’arrive jamais à l’horizontale. Il arrive donc sur le point d’insertion avec une incidence (angle d’attaque) qui fait 30° sur le schéma. Il existe une force vu que ce muscle est contracté, il essaie de rapprocher ses extrémités, de tirer ses points d’insertion vers lui. Nous on veut calculer le bras de levier de cette force, c’est-à-dire la distance entre la pointe de la flèche et le pivot. Moment total ABDucteur = Force x d avec Force (N) = Tension (Kg) x 10 = Tension x 10 x sin (30°) x 15 Bras de levier d = 15 cm x sin (30°) = Tension x 10 x 0,5 x 15 = Tension x 75 Or, on sait que le moment total des ABDucteurs est égal au moment total des ADDucteurs : le moment qui amène le bras vers le haut (abducteurs) est forcément égal au moment qui tire le bras vers le bas (gravité + adducteurs). On a donc : Moment ABD = Moment ADD Tension x 75 = 8 500 N.cm Tension = 8 500 / 75 Tension = 113 kg Au niveau du deltoïde, il y a 113 kg de tension. Le tendon du deltoïde supporte 113 kg juste pour soulever 10kg. Il faut préciser que la force s’exerce dans les deux sens. Attention, les valeurs varient selon les individus. 6/21 Ex 4 : L’haltérophile charolais qui pousse beaucoup trop lourd en développé couché : Pour l’haltérophile on ne se préoccupe que du pivot de l’épaule. On ne choisit qu’un pivot et on calcule dessus, si on en prend plusieurs le calcul devient trop complexe. Le bras se retrouve avec un centre d’inertie à 15cm du pivot, c’est un bras de levier de 15cm. Pour l’avant-bras et la main qui se trouvent à 30 cm, on obtient un bras de levier de 30cm. MBras = F x d MA-B/Main = F x d MRétropulsion totale : = 3 x 10 x 15 = (90 + 2 + 1) x 10 x 30 = MBras + MA-B/Main = 450 N.cm = 93 x 10 x 30 = 450 + 27 900 = 27 900 N.cm = 28 350 N.cm Donc on a 450N.cm pour le bras et 27 900N.cm pour le reste. De ce fait, la rétropulsion totale est 28 350N.cm → action de la gravité. On suppose que le pectoral est accroché à 10cm et que l’angle d’incidence est de 30°. Donc on a la tension x le bras de levier (10 x sin 30 x 10 cm) qui doit compenser la gravité soit 28 350N.cm. On obtient une tension du grand pectoral de 567 kg. Moment total Pectoral = Force x d avec Force (N) = Tension (Kg) x 10 = Tension x 10 x sin (30°) x 10 Bras de levier d = 10 cm x sin (30°) = Tension x 10 x 0,5 x 10 = Tension x 50 Or, on sait que le moment du pectoral est égal au moment de rétropulsion totale : le moment du pectoral doit compenser la gravité, ils sont donc forcément égaux. On a donc : Moment Pectoral = Moment Rétropulsion totale Tension x 50 = 28 350 N.cm Tension = 28 350 / 50 Tension = 567 kg 7/21 La contrainte : on divise la force par la surface d’application. On obtient 567 kg soit 5 670 N divisés par 5cm2 (surface d’insertion supposée du tendon) dans la vie c’est probablement moins. On peut donc dire que le tendon humain peut déjà supporter 1134 N/cm2, soit environ 11 MPa (MégaPascal). Encore haltérophile charolais mais avec 20kg de plus : La démonstration est identique, la seule différence est qu’il soulève 110 kg par bras. MBras = F x d MA-B/Main = F x d MRétropulsion totale : = 3 x 10 x 15 = (110 + 2 + 1) x 10 x 30 = MBras + MA-B/Main = 450 N.cm = 113 x 10 x 30 = 450 + 33 900 = 33 900 N.cm = 34 350 N.cm On sait que le moment du pectoral est égal au moment total de rétropulsion total: le moment du pectoral doit compenser la gravité, ils sont donc forcément égaux. On a donc : Moment Pectoral = Moment Rétropulsion totale Tension x 50 = 34 350 N.cm Tension = 34 350 / 50 Tension = 687 kg En rajoutant 20 kg à chaque bras, le grand pectoral passe à 120 kg de tension en plus dans chaque bras (687 - 567 = 120). Calcul de la contrainte : 6 870 / 5 = 1 374 N/cm2 → on passe à 14MPa. Ça c’est la théorie car entre les deux il y a la limite de rupture (vidéo de rupture du grand pectoral → https://www.dailymotion.com/video/x80bixc). 8/21  On ne sait pas si le tendon s’est arraché de l’os, s’il s’est coupé en deux ou si c’est une disjonction mais dans tous les cas ça a cassé :). L’incidence est propre à chaque individu, et c’est en partie ce qui nous rend inégal. Pour être le plus efficace possible les tendons devraient être verticaux. Ex 5 : L’homme est en appui bipodal et fait 72kg. Quel est le poids qui s’exerce sur ses hanches ? Sur chaque hanche ? La moitié du poids du corps est Sur les hanches s’appuient que le tronc, les bras et la tête. Donc il sous ses hanches → 72/2 = 36 kg, a 36 kg répartis sur les deux hanches soit 18 kg par hanche. donc ne s’appuient pas sur les hanches. Sur chaque pied, il y a la moitié du poids du corps → 72/2 = 36 kg. Le pied lui supporte la moitié du poids corps qui est partagée entre les deux pieds (36/2 = 18 kg) plus la jambe (18 kg) → 18 + 18 = 36 kg. Donc le pied supporte une charge de 36 kg. CAS PRATIQUE 2 : 9/21 Un homme de 72 kg effectue une flexion bipodale, ce qui équivaut à une pression de 720 N, le sol réagit de 360 N sur chaque pied soit 36 kg. Le patient capable de faire une flexion bipodale peut pousser à la presse au minimum : – 25% de son poids lorsqu'il est à 1 jambe → 18 kg – 50% de son poids à 2 jambes → 36 kg Dans un cabinet équipé d’une presse, on souhaite faire un renforcement des quadriceps. Une personne qui arrive à faire une flexion bipodale, arrive donc à soulever 18 kg sur chaque hanche. Si on veut renforcer un quadriceps seulement, on sait qu’il a la capacité de pousser au moins 18 kg. Si on veut renforcer ses 2 quadriceps, on sait qu’il a la capacité de pousser au moins 36 kg. Pour pousser, je tends le genou, forcément il faut un muscle pour provoquer une extension : les quadriceps. Paradoxe de Lombard : (schéma) Si je contracte mon triceps sural, les gastrocnémiens vont chercher à tirer le fémur vers le bas. Si je contracte aussi mes ischio-jambiers, il y a une force qui veut tirer mon tibia vers le haut. Si on additionne les deux, on obtient une action voulant envoyer le genou vers l’arrière est donc provoquer une extension de genou. Je peux réaliser une extension de genou, si je réalise une co-contraction simultanée de mon triceps sural et de mes ischio-jambiers. Les ischio-jambiers souhaitent amener le tibia vers le haut. Or, ils ne peuvent pas à cause du poids du corps qui est trop fort. Ainsi, leur 2nde action est d’amener le bassin vers l’arrière (inversion de point fixe). Or le bassin ne va pas forcément en arrière car une force le maintient en avant : les abdominaux, les psoas et les quadriceps. Le quadriceps tout seul peut provoquer une extension : qqn atteint d’une paralysie des ischios-jambiers peut faire une extension de genou grâce à ses quadriceps. Quelqu’un voulant tendre sa jambe en co-contractant ses ischio-jambiers et son triceps sural doit aussi faire intervenir les quadriceps. Une contraction des 3 dans de bonnes proportions provoque une extension de genou plus forte qu’une contraction des quadriceps seuls. Lombard commet une erreur en pensant que cette co-contraction est présente chez tous les individus lors de l’extension de genou. Une expérience est réalisée, on touche au neuro et au schéma de chacun. En réalité, les 2 “méthodes” pour réaliser une extension de genou en chaîne cinétique fermée existent dans la population : - 80% des personnes sollicitent aussi les ischio-jambiers et le triceps sural en plus du quadriceps, - 20% des personnes utiliseraient que les quadriceps. 10/21 CAS PRATIQUE 3 : Ce même patient effectue en flexion unipodale. Nous avons donc maintenant une charge de 36 kg (au niveau des hanches) plus 18 kg (au niveau du genou) soit une charge de 54 kg sur la hanche d'appui. La jambe d'appui peut pousser au minimum : – 75% = ¾ de son poids avec 1 jambe → 54 kg – 150% de son poids avec 2 jambes → 108 kg Exemple : quelqu’un de 100 kg peut repousser 75 kg sur chaque jambe → 75 + 75 = 150 kg 75 → le poids poussable de chaque jambe en appui unipodal 150 → le poids que la personne peut soulever à la presse VIDEO : Une femme pousse un certain poids à la presse et finit par se retourner le genou en recurvatum maximal (excès extension du genou). Nous pouvons imaginer que le tendon ainsi que la capsule se sont rompus avec une forte probabilité d'un arrachement des artères, des veines et des nerfs, ceci à pour conséquence une possible amputation. En temps normal les ligaments, en particulier le ligament croisé antérieur, empêche cette dislocation du genou en extension, il est donc important de ne pas entrer en extension complète lorsque nous travaillons à la presse (des sécurités sous forme de clan existent sur les presses qui limitent le mouvement et empêche ainsi cette extension complète, il faut y faire particulièrement attention au sein du cabinet car nous sommes responsables). VIDEO : Un homme pousse un grand poids à la presse et se provoque, comme précédemment, un recurvatum du genou gauche une fois l'extension complète atteinte (un recurvatum correspond à un angle entre la jambe et la cuisse supérieur au 0° d'extension de façon normal). Il faut encore une fois éviter d'effectuer cette extension complète pour ne pas se blesser en recurvatum très prononcé, il faut y faire d'autant plus attention au sein du cabinet car nous sommes responsables de nos patients. CAS PRATIQUE 4 : Femme de 60 kg : - abdomen de 20 cm d’épaisseur, - rachis lombo-sacré à 5 cm en avant de la peau postérieure, Comme pour les cervicales, le rachis est en arrière tandis que le milieu du poids du corps est en avant. 11/21 Si elle se tient droite, c’est qu’il y a quelque chose dans son dos qui compense la volonté de la Terre de la faire tomber en avant. Normalement, on marche à 4 pattes. Les humains marchent debout, cela nécessite une contraction postérieure qui résiste à cette flexion lombaire. On va calculer le moment de cette flexion lombaire pour savoir de combien la Terre veut nous faire tomber en avant. Le but est de savoir au final quelle est la tension dans nos muscles du dos. Si elle fait 60 kg, il y alors 30kg au niveau de ses lombaires : - la moitié du poids (30 kg) pour le membre supérieur - l'autre moitié (30 kg) pour le membre inférieur → non pris en compte car aucune incidence sur les hanches Puisque que l’épaisseur de son abdomen est de 20 cm, le milieu est donc à 10 cm. Cependant, le pivot est situé à 5 cm donc le bras de levier est de 5 cm pour cette masse en avant des lombaires. Le moment de flexion lombaire est de : Mflex = F x d = 30 kg x 10 x 5cm = 300 N x 5 cm = 1500 N.cm Il y a donc 1 500 N.cm qui veulent la faire tomber en avant. En compensation, les extenseurs lombaires doivent développer 1 500 N.cm mais ces muscles postérieurs n’ont que 2 cm de bras de levier. Si nous considérons que les muscles extenseurs se situe à 2 cm en arrière des lombaires, nous obtenons un moment d'extension de : Mext = Fext x d = 1 500 N.cm avec Mext = 1500N.cm : moment des extenseur = Fext x 2 cm = 1500 N.cm Fext : force des extenseur Fext = 1 500 N.cm / 2cm d = 2cm : bras de levier donc Fext = 750 N = 75 kg Nous obtenons donc une tension interne au niveau du dos de 75 kg, bien que répartis sur différentes structures (muscles, ligaments, tendons, ect.). 12/21 CAS PRATIQUE 5 : Cette même femme tombe enceinte, elle pèse alors 74kg (poids de 60 kg et surpoids de 14 kg dû a sa grossesse), son point pivot est maintenant en avant de 15 cm au niveau des lombaires, nous avons alors un moment de flexion supplémentaire : Msupp = F x d = 14 kg x 10 x 15 cm = 140 N x 15 cm = 2100 N.cm Nous considérons encore que les muscles extenseurs se situe à 2 cm en arrière des lombaires Nous obtenons donc une Tension Supplémentaire : Msupp = Tsupp x 2 Tsupp = 2100 / 2 Ttot = Fext + Tsupp = 1050 N = 75 kg + 105 kg = 105 kg = 180 kg La tension totale dans son dos passe donc de 75 kg à 180 kg lorsque cette dernière est enceinte, d'où les maux fréquents de dos chez les femmes enceintes. CAS PRATIQUE 6 : Cependant si la femme est en hyper-lordose de 2 cm, son moment total se réduit : M = M1 + M2 avec M1 : moment initial (cas pratique 4) = 300 x (5-2) + 140 x (15-2) M2 : moment bébé (cas pratique 5) = 2720 N.cm Le moment des extenseurs quant à lui passe à : Mext = T x (2+2) 2720 = T x 4 T = 680 N Son dos se contracte donc maintenant à 68 kg CAS PRATIQUE 7 : Cas d'une camptocormie (une flexion antérieure du tronc qui s'annule une fois allongée sur le dos, il s'agit d'une pathologie des extenseurs du dos). Le cerveau perd la connexion descendante contrôlant les extenseurs du rachis. Les muscles sont présents, ils réagissent aux stimulations électriques. Par contre, leur contraction volontaire est inactive. Ces personnes ne peuvent plus se tenir droit, et de ce fait, tombent en avant. Comment provoquer une extension, sans muscles extenseurs ? Ils ne peuvent plus tirer derrière, donc la solution est de les pousser devant. Dans ce cas-là nous avons 3 options pour redresser le patient à savoir grâce à : - l’utilisation d'un déambulateur, - l’utilisation d'un corset (ce dernier est constitué de pièces plastiques et de tiges 13/21  métalliques) - l'aide du reste du corps (notamment les bras) via l'appui sur des meubles tels que des tables ou encore des chaises… CAS PRATIQUE 8 : Le barycentre est l’inertie, la simplification géométrique qui permet de représenter la position du poids. Ainsi, tout le poids du corps est en haut de la flèche bleue. En bas, par les petites flèches rouges, sont représentées les réactions adaptatives du sol. Elles permettent de dire 2 choses : la somme de toutes les forces des réactions adaptatives (petites flèches rouges) doit être égale à la force du poids (grande flèche bleue) ○ par exemple, si la personne pèse 70 kg (poids) alors en additionnant toutes les forces de réactions adaptatives, on obtient aussi un total de 70 kg. les moments de toutes les forces de réactions adaptatives sont automatiquement calculés et adaptés pour qu’ils compensent en chaque pivot exactement le moment provoqué par le poids. Nous voyons ici les différentes situations auxquelles le pied est confronté (pour simplifier notre tâche nous considérons que le poids a été simplifié au niveau du barycentre du pied), si le pied est statique les moments et les forces s'annulent. (ΣF = 0 et ΣM = 0) Si le poids est en avant et que le pivot est représenté par l’hallux. Le bras de levier du poids du corps est faible. Ça peut donc provoquer une chute en arrière de l’hallux. Plus les forces sont éloignées, plus les bras de leviers sont grands. Si le bras de levier est grand, alors la force n’a pas besoin d’être intense. Par contre, si le bras de levier est faible, il y a besoin d’une poussée, donc la force doit être plus intense. 14/21  Si le poids est en avant et que le pivot est représenté sur l’appui postérieur → sur l’hallux de la jambe la plus en arrière. Le poids du corps a un grand bras de levier. Il a beaucoup d’action à vouloir me faire tomber en avant de cet hallux postérieur. Il faut beaucoup de compensation rotatoire au niveau de ce pivot postérieur pour s’opposer à ce grand moment en avant. La somme conceptuelle de tout ça : - si je suis penché en avant, j’ai beaucoup de poussée à l’avant, - si je me met en arrière, j’ai beaucoup d’appui en arrière, Si le poids du corps est en avant géométrique du dernier appui possible → poids est situé largement en avant du pied. Si l’appui est postérieur, les forces de devant peuvent être maximales mais n’arriveront jamais à avoir un moment compensatoire. En effet, la somme totale de ces forces ne peut pas être supérieure au poids du corps. Cela vient du fait que le poids a une force maximale (Fmax) et un bras de levier maximal (bdl max), donc aucune force ne peut le compenser. Conséquence : chute de la personne vers l’avant. Si le poids du corps est en avant géométrique du dernier appui possible → poids est situé largement en avant du pied. Si l’appui est antérieur, l’action de chute peut être compensée non pas par une poussée mais par une retenue. Si l’arrière pied est retenu par une sangle, une pédale de vélo ou fixé au sol, alors on ne peut plus calculer. S’il n’y a pas de retenue postérieure, et que le poids du corps est en avant, alors il y aura forcément une chute vers l’avant. De même, si il est en arrière alors la chute se fera vers l’arrière. La zone délimitée entre les appuis s'appelle le polygone de sustentation, il s'agit d'une surface dite de « sécurité » car lorsque le centre de gravité se projette en dehors du polygone nous avons, lorsqu'une chute est amorcée, un automatisme de déplacement rapide des appuis dans le but de replacer cette projection dans le polygone maintenant plus grand et de rattraper avant la chute. Il est important de noter que ce polygone se modifie avec les mouvements, les appuis, l'âge, les pathologies etc. 15/21  VIDEO : Nous observons ici un combat de 2 judokas respectivement vêtus de bleu et de blanc. Le judoka en blanc met le thorax de son adversaire vers l'avant dans le but de le déséquilibrer puis va le retourner en arrière grâce à sa jambe, cette configuration ne permet pas au judoka en bleu de reprendre ses appuis assez rapidement et il se retrouve donc en grande difficulté jusqu'à se retrouver les 2 épaules sur le tatami ( si les 2 épaules ont effectivement rentrées en contact avec le tatami en même temps alors cela signifie que le judoka en blanc a gagné le combat). En effet, si le centre d’inertie se retrouve largement en avant/ en arrière du pivot, et que le polygone de sustentation ne change pas, alors le judoka va forcément tomber. CAS PRATIQUE 9 : Nous étudions ici un combat sous forme de bras de fer entre 2 hommes (aka M.GUINOT et Quentin), nous considérerons ici que le prof est associé au numéro 1 et Quentin au numéro 2. Extension de coude d’amplitude physiologique Rotation interne de gléno-humérale d’amplitude physiologique Rotation interne de gléno-humérale d’amplitude Extension de coude d’amplitude physiologique physiologique Si le combattant 1 gagne, il effectue un rotation interne physiologique de la gléno-humérale et du bras quand son adversaire, le combattant 2, effectuera une extension physiologique du coude avec une légère rotation latérale (cela reste vrai si nous inversons les combattants) cependant ceci par du principe que la position des coudes et des bras des combattants sont parfaitement symétrique dans la diagonale. Dans le cas d'un combat où les positions ne sont pas parfaitement respectées, le combattant 1 sera toujours en rotation interne physiologique en cas de victoire mais son adversaire sera, en revanche, vite en difficulté de part sa position et se retrouvera en extension du coude et rotation externe de l'épaule, ce qui peut provoquer des lésions. Extension de coude d’amplitude physiologique Rotation interne de gléno-humérale d’amplitude physiologique 16/21 Rotation interne de gléno-humérale d’amplitude Rotation EXTERNE de gléno-humérale en fin de course physiologique VIDEO : Nous voyons ici un bras de fer entre 2 femmes mal positionnées, au cours du combat celle qui perd le combat se disloque le coude en rotation latérale d'épaule. Les conséquences possibles d'une telle blessure sont une fracture de l’humérus en torsion avec une rupture éventuelle des nerfs et des artères avoisinantes, cette rupture peut engendrer une amputation et des paralysies. Il est à noter que dans ce cas, le mieux est de ne rien faire et d'attendre des soins hospitaliers, cependant si nous nous y connaissons il est possible de remettre son coude en place dans l'optique de réduire légèrement la douleur. CAS PRATIQUE 10 : Le but est de calculer la tension du biceps lors du maintien de l’avant-bras à l’horizontal. Un patient effectue une flexion du bras (travail du biceps), ◦ angle d’incidence → l'angle entre son bras et son avant-bras est de 30°, ◦ avant-bras mesure 40 cm ◦ insertion du tendon à 5cm du coude, ◦ 2 kg au milieu de l’avant-bras, à 20cm. Le moment des extenseurs est de : Mext = 20 N x 20 cm = 400 N.cm Celui des fléchisseurs est de : Mflex = B x 5 x cos(60°) = B x 5 x 0,5 = B x 2,5 = 400 N.cm B = 400 / 2,5 = 160 N soit 16 kg Le biceps est tendu à hauteur de 16 kg. Il est déjà en forte tension seulement dû au poids du corps. Il effectue cet exercice avec un poids de 24kg au niveau de la main est un angle d’inclinaison proche de 90°. Le moment des extenseurs est de : Mext = 400 + 240 x 40 = 10^4 N.cm B = 10^4 / 2,5 = 4000 N soit 400 kg 17/21 CAS PRATIQUE 11 : Nous observons ici le cas d'un renforcement sans matériel, à savoir par du gainage. Le gainage est une contraction isométrique maintenue. Le gainage change en fonction des points d'appui. Gainage classique → fléchisseurs de hanche + abdominaux Si la jeune femme étant relachée, le bassin au sol et le buste relevé, ses hanches seraient en extension. Si elle se retrouve en position neutre, c’est qu’elle a réalisé une flexion de hanche. Elle exerce un travail concentrique des fléchisseurs de hanches. Gainage sur le côté → obliques internes et externe, grand dorsal Gainage sur le dos Nordic Hamstring → ischio-jambiers Lors de cet exercice, le but est de descendre le buste en gardant le dos droit. Les points d’appui sont au niveau des genoux et les chevilles sont maintenues. Au repos, il serait en neutralité des genoux. S’il effectue une flexion de genou et une extension de hanche, ils travaillent les muscles postérieurs : muscles dorsaux, muscles fessiers et ischio-jambiers. Hip thrust Nous pouvons également faire des exercices de relevé de bassin avec les épaules et les pieds au sol. CAS PRATIQUE 12 : Femme de 60 kg fait l'exercice de la chaise contre un mur : – 30 kg sont représentés par le membre supérieur, – 30 kg sont représentés par le membre inférieur → non compté ○ répartis en 15 kg par hanche – cuisses de 10 kg chacunes, – fémur de 40 cm → milieu à 20 cm, – pivot au niveau du genou Le moment des fléchisseurs : Mflex = 0,5 x 300 N x 40 cm + 100 N x 20 cm 0,5 = 1/2 → pour un genou = 8000 N.cm Sur chaque genou, il y a 8 000 N.cm qui peuvent la faire fléchir. Mais si nous avons un décalage patellaire de 5 cm : la patella décale le tendon quadricipital vers l’avant. Alors le moment des extenseurs de genou (quadriceps) est de : 18/21 Mext = quadri x 5 cm = 8000 N.cm quadri = 8 000 / 5 = 1 600 N.cm =160 kg Ainsi, la tension au niveau de chaque quadriceps est de 160 kg. Attention, il faut toujours regarder si elle fait la chaise sur 1 ou 2 jambes et si on calcule la tension pour 1 ou les 2 quadriceps. Quelle est la réaction du mur pour ne pas qu’elle tombe en arrière ? - tibia de 40 cm, Quel est le moment qui veut la faire tomber en arrière au niveau de ses chevilles ? - le bras de levier de son poids du corps virtuel au niveau de ses chevilles est le même (40 cm), - le bras de levier des cuisses est le même (40 cm), - le tibia n’a pas de bras de levier en lui-même, il est vertical au-dessus de la cheville, sa pesanteur a un bras de levier est nul… Ainsi, ce qui fait veut faire plier la cheville vers l’arrière est exactement la même chose que ce qui fait fléchir le genou. Le moment au niveau des chevilles équivaut quant à lui : Mcheville = Mgenou = 8000 N.cm 8 000 N.cm → c’est pour 1 genou Mcheville = F x d => F x 40 = 8 000 N.cm => F = 8 000 / 40 => F = 200 N.cm → c’est pour 1 cheville Donc pour les 2 chevilles → 200 x 2 = 400 N.cm = 40 kg Or, le mur pousse les fesses en avant pour la maintenir droite → bras de levier de 40 cm. Autour de la cheville, il y a donc un appui fessier, à 40 cm pour provoquer une flexion vers l’avant de 8 000 N.cm. Cela correspond donc à une poussée d’environ 40 kg. CAS PRATIQUE 13 : Dans ce dernier cas nous observons 2 hommes effectuant une course à pied (chacun avec des appuis différents) : - le 1er avec un appui sur l'avant-pied (le tibia se trouve donc vers l’avant) → bleu - le 2e avec un appui sur l'arrière-pied (le tibia se trouve donc vers l’arrière) → jaune 19/21 La somme des forces sur le sol se projette différemment selon les coureurs, toutes les deux vers l'avant chez le premier mais l'une en avant et l'autre en arrière chez le deuxième (correspondant chacune à une jambe). C'est ce premier coureur qui obtiendra la plus grande vitesse alors que le deuxième obtiendra un effet semblable a du sautillement avec des douleurs très probable au niveau du dos, des hanches et des cervicales. En plus des répercussion des ondes de choc, le sol appui dans l’alignement de ce qu’il reçoit. Lorsque le premier appui se fait par le talon, le sol pousse en arrière. Si on saute vers l’avant, le sol nous arrête. À l’inverse, lorsque le premier appui se fait par l’avant-pied, le sol pousse vers l’avant. Appui par le talon : Si on pointe le talon en avant, il y a des forces qui nous poussent en avant : la poussée par l’hallux de la jambe de derrière, et le sol nous résiste. La somme des forces : - un peu de poussée vers l’avant, - beaucoup de poussée vers le haut, - un peu de poussée vers l’arrière - la résistance théorique du sol Au final, le coureur va beaucoup sauter sur place et être très peu efficace. À chaque fois qu’il pose son pied, le sol lui résiste. Il va donc tout de même devoir faire une poussée pour avancer. En général, foulée à 7 km/h et rythme cardiaque à 160 bpm, douleurs au dos, fémurs, hanches… Appui par l’avant-pied : Le sol va le pousser, il n’y a plus de composante ascendante car la somme des vecteurs va être une accélération permanente. En général, foulée à 15 km/h et une musculature qui s’adapte… 20/21 CAS PRATIQUE 14 : Vu de façon expresse en cours Contrainte de compression Une force sur une surface engendre une pression interne. Cette pression peut engendrer des contraintes en compression interne et peuvent provoquer un déchirement des différentes membranes (exemple kiné pédiatrique). VIDEO : Dans cette dernière vidéo, nous avons un jeune homme (très futé) qui cherche à décapsuler sa bière avec l'aide d'un « levier » correspondant à un bâton et effectuant des pressions sur ce dernier vers le haut. Lors de ce mouvement, il se transperce la main avec ce bâton, ce qui provoque un déchirement par pression. 21/21