CHAPITRE III Locomotion

Définition. — La locomoHon est la fonction par laquelle l'animal réa,git sur le monde extérieur au moyen de mouvements de toutes sortes dont les muscles sont les agents actifs par suite de leur contraction, c'est-à-dire de leur changement de forme.

La fibre musculaire, comme source de travail et de mouvement, peut opérer de deux façons différentes : par /)9-ession ou par Ir action.

Dans le premier cas (pression), les éléments musculaires sont disposés sous forme d'anses ou d'anneaux, ou même de poches membraneuses, de façon à comprimer dans tous les sens les organes qu'ils circonscrivent. Sur ce type sont construits les sphincters, les canaux musculaires (pharynx, œsophage), le cœur, ainsi que tous les organes creux contractiles. La presque totalité des muscles delà vie organique (muscles lisses) pi^ésente cette disposition. Ils sont chargés le plus souvent de faire progresser, dans l'intérieur des réservoirs et des canaux dont ils constituent les parois, des matières liquides ou du moins ramollies, et c'est en produisant dans ces réservoirs des inégalités de pression qu'ils atteignent leur but, les liquides tendant toujours à se déplacer dans le sens de la plus faible pression.

Dans le second cas, la fibre musculaii^e va s'insérer sur les organes qu'elle doit attirer, sur les leviers qu'elle doit mouvoir (os), par l'intermédiaire de cordes résistantes (tendons).

Mécanique des os considérés comme leviers. — Dans le jeu des muscles, des tendons et des os, nous trouvons des appareils mécaniques idcn-

liquesaux leviers, dont ils présentent les trois variétés que Ton distingue en mécanique.

Le levier du jvemier genre se rencontre assez souvent dans l'économie. On pourrait chez l'homme l'appeler le levier de la station, car c'est dans l'équilibre de la station qu'on en rencontre les plus nombreux exemples, et il est assez rare de le voir employé dans les mouvements du corps. Lorsque la tête est en équilibre sur la colonne vertébrale, dans l'articulation occipito-atloïdienne (fig. 229), elle représente un levier du premier genre, dont le point d'appui est au niveau de son union avec la colonne vertébrale (en A) ; la résistance (poids de la tête) siège au centre de gravité de la tête, c'est-à-dire au-dessus et un peu en avant du centre des mouvements (en R) ; la puissaiice est représentée par les muscles de la nuque s'insérant à la moitié inférieure de l'occipital (en P). En réunissant ces divers points, on obtient un levier coudé du premier genre qu'on peut facilement transformer en un levier droit. Il en est de même pour le maintien en équilibre du tronc sur les têtes des deux fémurs ; les articulations coxo-fémorales forment le point d'appui d'un levier du premier genre dont la résistance

Fig. 229. — Equilibre de la tète sur la colonne vertébrale (levier du l^r genre) *.

Fig. 230. — Mouvement du pied dans la marche (levier du 20 genre).

(centre de gravite du tronc) est placée en arrière, et la puissance (puscles antérieurs de la cuisse) en avant. Semblable levier se trouve dans 1 articulation de la cuisse avec la jambe, et de la jambe avec le pied (dans les mouvements d'équilibre de la station verticale).

Les deux autres genres de leviers se trouvent surtout réalisés, non dans l'équilibre de station, mais dans les mouvements de locomotion.

Le levier du deuxième genre, ou inter résistant, dans lequel, par conséquent, le bras de levier de la puissance est plus long que celui de la résistance et où dès lors la vitesse est sacrifiée à la force ne se rencontre euôre chez l'homme que lorsqu'on soulève le poids total du corps en s élevant sur la pointe des pieds, ce qui a lieu dans le mouvement de a marche à chaque pas, dans le pied qui se détache du sol pour osciller et se porter au-devant de l'autre. Dans ce cas (fig. 230, 231), le point d appui est sur l'axe du cylindre transversal que forme la série des têtes métatarsiennes au niveau de leur jonction avec les phalanges. La puissance est représentée par les muscles du tendon d'Achille, et son point d'application se trouve à l'extrémité postérieure du calcanéum ; la résistance, c est-a-dirc le poicis

. A, point fixe. - R, résistance (centre de gravité do la tûte). - P, puissance (muscles de la nuque).

du corps transmis par le tibia, se trouve à la face supérieure du calcaneuni et de l'astragale (ne l'orinant qulin seul et même os dans les mouvements de ce genre), au niveau de Tarticulation tibio-tarsienne, et par conséquent entre le point fixe et le point d'application de la puissance. Le bras de levier de la puissance est donc plus long que celui de la résistance, et par suite, la puissance déployée par les muscles du mollet pour soulever le corps peut être inférieure au poids du corps lui-même, ainsi que nous l'indique la loi des leviers du deuxième genre (tig. 231).

Fig. 231. — Type du levier du 2<= genre.

Le levier du troisième genre ou interpuissant est de beaucoup le plus répandu dans Féconomie; c'est par excellence le feyter de la locomotion; on le trouve dans la plupart des mouvements partiels ou d'ensemble, et spécialement dans les mouvements de flexion et d'extension. Inutile d'analyser, par exemple, les articulations de l'épaule ou du coude (fig. 232 et 233)

Fig. 232. — Flexion de l'avant-bras Fig. 233. — Schéma de l'action du coude sur le bras (levier du 3^ genre) *. (levier du 3« genre).

dans la préhension, pour y constater le type de ce levier, dans lequel le bras de la puissance est plus court que celui de la résistance, de sorte que l'énergie de la contraction musculaire doit toujours être supérieure à la résistance à vaincre. Mais, en compensation, le chemin parcouru par l'extrémité résistante du levier (main, par exemple, dans la flexion de l'avantbras) est plus grand que celui parcouru par le point d'application de la force (insertion du biceps à la partie supérieure de l'avant-bras) : ce qui est perdu en force est donc gagné en étendue. Le jeu de ces divers leviers est facilité par la disposition des os ; ceux-ci

1 * OA, humérus. — AO'; avant-bras. — MM', biceps. — A, point fixe. - 0', point d'application résistance (rnain). — M', point d'application de la puissance (biceps).

M. DuvAL et Constantin. 19

sont creusés d'une vaste cavité (médullaire) remplie de matières molles el presque liquides (moelle). Grâce à cette disposition, le poids des leviers osseux est diminué, en même temps que Tos présente une surface suffisante pour donner insertion aux nombreux muscles qui doivent le mouvoir. La substance qui remplit ces cavités est la substance la plus légère de l'économie. Enfin cette disposition de la substance osseuse favorise aussi le rôle des os comme supports, car la mécanique nous apprend que de deux colonnes de môme hauteur e[ formées d'une même quantité de matière, si Tune est pleine, et l'autre creusée d'un canal central, c'est celle dernière qui sera la plus résistante. Ce principe est applicable aux colonnes creuses que- représentent les os des membres, c'est-à-dire qu à

égale quanlilé de substance osseuse, ces organes offrent plus de résistance avec la forme canaliculée qu'avec la forme pleine ; ils réunissent donc ainsi la force à la légèreté.

Marche. — On a longtemps supposé que dans la marche chacune des deux jambes est alternativement poussée en avant par un mouvement d'oscillation identique à celui d'un pendule (1). Considérons un homme pris au milieu de la marche : il vient d'achever un pas, il repose sur les deux jambes; la gauche, par exemple, en avant, la droite en arrière. La jambe gauche, que nous appellerons jambe active, est posée perpendiculairement sur le sol, et forme le côté droit d'un triangle rectangle (fig. 234) dont l'hypoténuse esl formée parla jambe droite étendue en arrière ; nous allons voir que celle jambe droite ]>eut être àile jambe passive. La jambe gauche ou active, d'abord légèrement îléchie, s'étend alors el pousse eh avant et en haut le bassin ; à cet effet, le lalon de la jambe gauche se détache du sol, et le membre n'appuie plus que sur l'extrémité du métatarse. Pendant ce mouvemcnl, la jambe droite ou passive, forcée de suivre le mouvement de projection en avant du bassin, se détacherait passivement du sol et ferait aulour de son poinl de suspension au bassin un mouvement de pendule en avant, par lequel le pied droit est porté aussi loin devant le pied actif (gauche) qu'il était précédemment loin en arrière de lui ; il est alors placé sur le sol, et le mouvement de projection du bassin en avant par la jambe active (gauche) se continuant el s'achevant, le pied droit se trouve finalement placé perpendiculairement sur le col comme rélait la ïambe gauche au commencement du pas. Le pas considère est fini, et dans le nouveau pas qui va se produire, les choses se passeront de

(1) Tliéorie des frères Weber, naturalistes allemands de ce siècle (GuiUaume-Édouard et Édouard-Frédéric). (Voir page 259, note 1.)

môme que précédemment, seulement les rôles seront inverses : la jambe droite va devenir active, la jambe gauclie passive.

En somme, la marche peut être considérée comme une série de chutes (•«fli'ajii, arrêtées par l'appui d'un pied jusque-là resté en arriére.

Une étude expérimentale basée sur l'emploi de la méthode graphique a montré qu'en fait, la théorie précédente n'est pas tout à fait exacte et que les phénomènes sont un peu plus compliqués : le membre qui oscille ne se meut pas comme un pendule inerte, mais est soumis à Faction musculaire.

Le droit antérieur de la cuisse se contracte au début de la période d'oscillation ; puis entrent en jeu !es muscles de la région postérieure.

Pendant la marche le tronc présente des mouvements d'oscillation ; c'est ainsi que le grand trocbanter décrit dans l'espace une courbe en oscillant à la fois dans le plan vertical et dans le plan horizontal.

Les appareils représentés par les figures 23b,

236 et 237 peuvent permettre d'étudier le mécanisme de la marche (Marey) Une cliaussure exploratrice (fig. 236) contient dans sa semelle une cham bre à air dont les variations intérieures de pression causées par les foulées sur le sol sont transmises à un appareil enregistreur tenu à la main de l'opérateur (fig. 235), et composé d'un tambour, d'un levier et d'un cylindre. Devant le même cylindre se trouvent un autre levier et un autre tambour reliés celle fois à un tambour à contrepoids

Fig. 235. — Coureur muni de chaussures exploratrices et portant l'appareil inscripteur du rythme de sou allure (Marey)

fillllili

(fig. 237) placé sur la tête du mar-

Fig. 236. — Chaussure exploratrice des appuis du pied sur le sol.

cheur. A chaque ascension de la tôte il se produit une augmentation de pression dans cet appareil explorateur, augmentation qui se traduit par une ascension du levier devant le cylindre. On obtient alors un tracé graphique analogue à celui de la figure 238. L'ascension des courbes D (pied

droil) et G (pied gauche) indique Fappui du pied sur le sol; la courbe 0, par son ascension, indique l'ascension de la lûlc. On voit alors que dans la marche il faut distinguer le temps où les deux pieds sont posés sur le sol

Fie. 237. — Explorateur des réactions dans la marche et la course.

run en avant, l'autre en arrière {temps du double appui), et celui où le pied postérieur oscille pour devenir antérieur [temps de Vappui unilatéral).

Course - Dans la course il n'y a plus de double appui; au contraire U V a un temps de suspension pendant lequel, entre deux appuis des pieds.

Fig. 238. — Graphique de la marche.

le corps reste en l'air un instant. On ])Ourrait croire, au premier abord, que ' st l'effet d'une sorte de saut, dans lequel le corps serait proje^ en

nul de manière à décrire en l'air une courbe au milieu de laquelle il serait à on r^aximum d'éloignement du sol. Il n'en est rien ; le temps de suspension correspond au moment où le corps est à son minimum d eléioi ce temps de suspension ne tient donc pas cà ce que le corps est pro- ]^en rair, mais à ce que les iambes se sont retirées du sol pari effet de

leur flexion.