Par Najoua Assila, lauréate du prix de thèse de la Société de Biomécanique 2023.
La mobilité saine de l’épaule dépend d’interactions complexes entre les muscles qui actionnent et stabilisent l’articulation gléno-humérale. Bien que plusieurs études se sont intéressées à ce schéma d’activation musculaire, la fonction que joue chaque muscle lors d’une tâche donnée n’est toujours pas claire. En effet, avec la mobilité tridimensionnelle du membre supérieur ainsi que le nombre important des muscles englobant l’articulation gléno-humérale, il est rapidement difficile de tenir compte à la fois de la cinématique et la force musculaire. Cependant, des fonctions énergétiques pour décrire la fonction d’une articulation ou d’un muscle ont été développées pour comprendre la mobilité animale, ou encore la marche humaine. Ces approches, qui synthétisent la force et la vitesse de contraction de la fibre, permettraient d’identifier la fonction de chaque muscle dans les différentes stratégies motrices. En conséquent, nous nous sommes intéressés à l’évaluation de ces fonctions musculaires lors d’une tâche de manutention, afin de mieux comprendre comment le schéma moteur s’adapte à la charge et aux capacités musculaires (femmes vs. hommes) pour assurer à la fois la mobilité et la stabilité gléno-humérale.
Pour ceci, nous avons utilisé des données expérimentales de cinématique du membre supérieur droit (36 marqueurs) et d’électromyographie (10 muscles) de 40 participants lors d’une tâche de manutention. Le mouvement analysé représentait le déplacement d’une boîte (6 ou 12 kg) entre deux hauteurs différentes. Ayant recours à de la modélisation en multi-corps rigides, nous avons prédits les forces et vitesses de contraction de 17 lignes d’actions. Quatre indices de fonctions (strut, ressort, moteur et amortisseur) ont été calculés pour décrire la fonction de chaque muscle. Un comportement strut exprime la capacité à générer des forces musculaires importantes avec une faible variation de longueur musculaire. Un comportement de type ressort exprime la capacité d'une structure à stocker et à libérer de l'énergie élastique ; un comportement de type moteur caractérise une structure qui génère de l'énergie positive, tandis qu'un comportement de type amortisseur caractérise une structure qui s'appuie sur la contraction musculaire pour absorber l'énergie.Les résultats sont illustrés dans la figure ci-dessous.
Moyennes des quatre indices de fonctions musculaires avec une charge de 6 ou 12 kg pour les femmes et les hommes.
Les muscles de la coiffe des rotateurs avaient principalement une fonction strut ce qui soulignent leurs rôles dans la stabilisation de l’articulation gléno-humérale. En effet, sur tout le champ de mobilité de l’épaule, les muscles de la coiffe doivent pouvoir contribuer à la stabilité articulaire. Aussi, la fonction strut de ces muscles est cohérente avec leur architecture caractérisée par des fibres relativement courtes et une grande section physiologique, ce qui leur permet de générer des forces importantes sur une courte plage de déformation. En évaluant l’effet de l’augmentation de la charge sur les fonctions musculaire, on pourrait souligner que la stratégie motrice des participants privilégiait la stabilité à la mobilité avec une augmentation significative du comportement strut, ressort et amortisseur de plusieurs muscles, au détriment de leurs contributions moteur, ce qui souligne la complexité de la stabilisation gléno-humérale.
Nous pouvons conclure alors que les indices de fonction représenteraient un outil synthétique qui permettrait d’améliorer notre compréhension des fonctions des muscles de l’épaule, particulièrement pour de gestes complexes tridimensionnels.
Publication
Assila, N., Duprey, S., & Begon, M. (2021). Glenohumeral joint and muscles functions during a lifting task. Journal of Biomechanics, 126, 110641. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2021.110641
L'auteur
Najoua Assila, Chair of Psychology of Learning and Instruction, Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI), Université de technologie de Dresde (TU Dresden)
Najoua est postdoctorante au CeTI. Ses travaux portent sur l’effet de l’augmentation des afférences sensorielles sur l’apprentissage moteur. Elle a réalisé sa thèse dans le cadre d’une cotutelle entre le Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs et le laboratoire de Simulation et Modélisation du Mouvement de l’Université de Montréal.
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