DEUXIÈME LEÇON
MÉCANISME DES MOUVEMENTS
Des mouvements et des organes du mouvement au point de vue mécanique. — Force et travail du muscle. — Transmission du mouvement des muscles aux os. — Conditions d’équilibre du corps entier et des parties du corps. — Stations principales.
Nous sommes soumis aux mêmes lois que les machines ordinaires, pour ce qui est de la production de l’énergie et son uti-“ lisation. Mais nous en différons essentiellement sous le rapport de l’accroissement, de la reproduction et de la réparation de nos forces.
Les machines s’usent dès qu’elles fonctionnent, chez nous la dépense d’énergie est également accompagnée d’un mouvement comparable, la désassimilation, mais ce mouvement est suivi d’un mouvement inverse. Le mouvement nutritif n’a rien d’analogue dans nos machines; il est particulier à la cellule vivante, il produit après le travail des apports nouveaux qui permettent à l’individu de réparer ses forces, d’évoluer et même d’accroître sa faculté de produire de l’énergie.
L être humain entre la naissance et la mort s’accroît pendant une première période, se maintient à une apogée pendant une seconde et décline pendant une troisième.
Si l’accroissement se fait lentement et régulièrement, l’individu arrivera à son développement le plus parfait et le plus complet. Si son régime de vie et si le milieu lui sont favorables, il se maintiendra plus longtemps à cette apogée et la périodède déclin sera retardée.
L’âge de l’individu n’indique pas du tout la place qu’il occupe dans son évolution, il y a de jeunes vieillards et des vieillards jeunes. L’éducation physique a pour but et pour résultat de
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faire évoluer l’homme vers le maximum de perfeétionnement dont il est susceptible et de lemaintenirle plus longtemps possible dans cet état où il est capable de produire une somme de travail considérable sans se déséquilibrer.
L’énergie peut être fournie sous différentes formes. Travail nerveux ou intellectuel^ travail musculaire ou mécanique.
Ces deux formes de l’énergie vitale sont toujours inséparables chez l’être vivant, et la proportion dans laquelle elles s’associent pour composer la dépense totale est variable et reste à déterminer. L’équivalence du travail nerveux et du travail musculaire n’est pas encore connue; cependant, quelle que soit la nature de cette énergie, nous pouvons éludierle mécanisme de nos mouvements comme nous étudions la mécanique des machines.
Les lois de l’équilibre et du mouvement sont les mêmes.
La masse de notre corps et celle des segments qui la composent est mue ou fixée par des actions ou des forces intérieures et extérieures sur lesquelles nous pouvons raisonner sans pour cela rechercher leur essence.
L’utilité de cette étude est manifeste, le mécanisme de nos mouvements nous indique quelles sont les forces mises enjeu et celles qu'il faut susciter pour rétablir notre équilibre. Il nous permet de différencier et de comparer les exercices au point de vue de la répartition des efforts qu'ils exigent et contribue ainsi à choisir les mouvements suivant les effets qu’on leur demande.
Nous pouvons finalement nous rendre compte de la dépense d’énergie nécessitée par les différents mouvements, en tirer des conséquences au point de vue hygiénique, au point de vue de la fatigue et comprendre la relation intime existant entre la perfection d’exécution et l’économie de nos forces.
Un observateur superficiel ne verra dans les mouvements que des déplacements des bras, des jambes et de notre corps dans l’espace ; le mécanicien biologiste ira plus loin, il les expliquera et se rendra compte des efforts faits par le gymnaste pour vaincre les résistances qui lui sont appliquées.
Les efforts constituent des forces intérieures, ce sont les actions musculaires liées elles-mêmes aux actions nerveuses, elles changent la forme de notre corps en changeant les positions relatives des os.
Les résistances extérieures constamment en antagonisme avec nos efforts musculaires se manifestent par le poids de notre corps et de ses parties, par l’inertie de sa masse, par les réactions ou pressions exercées aux points de contact du sol ou des objets extérieurs, enfin par toutes les causes qui tendent à modifier notre état de repos ou de mouvement, la force du vent, une poussée, un choc,, le poids d’un objet ou le mouvement d’une masse quelconque qui nous touchent.
Contre toutes ces actions, nous réagissons par la contraction’ musculaire que le système nerveux commande et suscite à propos.
Le muscle est un organe qui transforme notre énergie en mouvement ou en force de tension, la source de cette énergie réside dans les actions chimiquel de nos cellules vivantes, dans les actes de la nutrition en un mot.
Le muscle constitue une machine dans laquelle une cellule spéciale, la fibre musculaire, peut, sous l’excitation du nerf, changer de forme, se raccourcir etpar suite augmenter son élasticité, pour cela le nerf se ramifie et prend contact avec la cellule motrice. Il faut encore y apporter par l’artère des matériaux de travail, du sang riche en produits combustibles et lui enlever par les veines les résidus du travail, les déchets de combustion qui ne peuvent séjourner dans les tissus vivants sous peine de les empoisonner (fig. 1).
Pig. 1. fieprésentation schématique d’un muscle avec ses insertions fixe et mobile, son nerf moteur, son artère et sa veine.
Il y a donc toujours dans un muscle un nerf moteur, une artère afférente, et une veine efférente.
Au moment de l’excitation nerveuse, il se produit dans le muscle au point où pénètre le nerf une sorte d’explosion, un
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dégagement d’énergie et la fibre musculaire se contracte, c’est-à dire change de forme et de tension ou de force élastique.
Il y a gonflement de la fibre, une sorte de nœud qui a pour conséquence un raccourcissement momentané.
C’est le phénomène élémentaire de la contraction musculaire (fi g- 2).
Le gonflement persiste un certain temps même à la suite d’une excitation brève ; une sorte d’onde se produit qui chemine le loag^ de la fibre et celle-ci reste raccourcie tant que Fonde persiste.
Si les faisceaux de fibres qui composent le muscle reçoivent, l’excitation du nerf et se contractent en même temps, on a la secousse musculaire, c’est-à-dire un raccourcissement brusque suivi d’un relâchement.
Des excitations successives produisent des secousses séparées par des relâchements des muscles. Mais des excitations fréquentes et très rapprochées ne permettent plus au muscle de se relâcher complètement, l’élasticité du tissu musculaire a pour résultat de fusionner ces mouvements vibratoires quand leur fréquence est de 32 secousses à la seconde environ et le muscle est en contraction permanente.
C’est la contraction volontaire.
Cette contraction sera statique, c’est-à-dire^sans mouvement si les extrémités du muscle sont fixées invariablement ou si le muscle s’exerce contre une résistance qui est égale à sa force de tension.
Il y aura mouvement si la résistance attelée au muscle est plus forte ou plus grande que son action, le muscle se raccourcira, ses points d’insertion se rapprocheront, si la résistance est vaincue par lui ; il fera du travail positif. Le muscle sera étiré tout en résistant contre son allongement, ses points d’insertion s’écarteront, il fera du travail résistant ou négatif si la résistance qui lui est opposée est plus grande que l’effort qu’il produit.
Ces trois formes de l’énergie musculaire, énergie de tension, i energie de mouvement dans le sens de la résistance à vaincre ou dans le sens contraire se rencontrent constamment dans les
Fig. 2. — Gonflement d’une fibre musculaire striée pendant sa contraction.
mouvements. Nous en avons un exemple dans les muscles du bras qui porte un poids à la main (effort statique) ; dans les muscles extenseurs de la jambe au moment de l’appel d’un saut (contraction avec raccourcissement) ; dans les muscles extenseurs au moment de la chute du saut (contraction avec élongation).
Un muscle est composé de faisceaux de fibres, son action est donc très complexe ; tous les faisceaux finissent par exercer des tractions sur un cordon unique, le tendon d’insertion. Quelles que soient les directions des fibres musculaires, par rapport au tendon, l’effet résultant des contractions partielles des faisceaux de fibres est une action en ligne droite dirigée suivant le dernier élément du tendon, constituant une force intérieure au système et ayant pour effet de rapprocher les points d’insertion. La force de tension dont est capable un fais- ceau de fibres musculaires dont les extrémités sont fixées est proportionnelle à la quantité d’éléments contractiles qu’il renferme, c’est-à-dire à la section droite ; l’étendue du mouvement que peut produire un faisceau d’éléments contractiles est la somme des raccourcissements dans la direction du tendon, elle est proportionnelle à la longueur du faisceau et vaut sensiblement le tiers de la longueur de ce faisceau.
Ainsi la résultante de l’action d’un muscle n’est jamais la somme des actions de ses fibres; il y a toujours déperdition due à l’obliquité de leurs insertions sur le tendon.
Le tendon lui-même s’insère à l’os sous différentes inclinaisons et le muscle s’attache souvent non à deux os contigus mais à deux os séparés par un troisième.
La contraction d’un muscle ne se transmet à l’os que partiellement et l’effet en est complexe; de plus l’insertion du muscle moteur est toujours plus proche des articulations que l’extrémité du membre sur lequel s’exerce la résistance à vaincre.
Il en résulte pour l’action musculaire un moment défavorable et toujours-la force des muscles est supérieure à la résistance à vaincre.
Par exemple si le muscle s’attache à deux segments contigus, ces deux segments étant dans le prolongement l’un de l’autre, la contraction du muscle a pour effet de les serrer l’un contre l autre et la pression dans l’articulation est presque égaie à la
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tension du muscle. Cependant la forme des os, le renflement qu’ils présentent à leurs extrémités, la position du muscle en dehors de l’axe des os donnent au tendon une action légèrement oblique et la direction de l’effort musculaire s’exerce suivant le dernier élément du tendon, c’est-à-dire n’est pas un effort axial mais légèrement oblique IF. Grâce à cette obliquité cet effort se trouve décomposé en deux : la composante ID serre les deux os l’un contre l’autre, la composante IG perpendiculaire à l’os fera tourner ce dernier autour du centre articulaire O. Ces deux composantes varieront avec l’angle des segments et la position la plus favorable à l’action du muscle sera qelle où la direction du tendon sera perpendiculaire à l’os à mouvoir (fig. 3).
Fig. 3. — Décomposition de l’action P d’un muscle M en deux actions ID et IC.
La force effective d’un muscle varie donc à chaque instant, suivant l’obliquité de son action sur les os et change constamment avec nos attitudes et nos mouvements.
La résistance à vaincre s’applique généralement à l’extrémité des membres, nous saisissons les objets avec les mains, nous mouvons notre corps avec les pieds tandis que notre force musculaire s’exerce près des articulations.
La résistance à vaincre s’exerçant à l’extrémité d’un bras de levier le plus long, nous utilisons donc notre force musculaire d’une façon défavorable à la force absolue et d’autant plus que les segments sont plus longs, mais cette disposition est favorable à la vitesse de nos mouvements.
Les figures ci-dessous nous montrent quelques exemples où la force musculaire et la pesanteur se font équilibre suivant les lois des leviers dul®*^ et du 3® genre. On ne trouve pas de leviers du 2® genre dans l’organisme (fig. 4 et S).
La force ou tension d’un muscle dépend de sa section, mais elle dépend aussi de l’intensité de l’excitation que lui envoient
l8 PÉDAGOGIE GÉNÉRALE ET MÉCANISME DES MOUVEMENTS
les centres nerveux, c’est-à-dire de la volonté et de l’état de ces centres.
Certains sujets à muscles grêles sont susceptibles d’efforts intenses et l'homme surexcité décuple ses forces. Mais ces cas
Fig. 4 et 5. — Exemples de leviers du 1" et 3® genre dans l’organisme.
La tête et le tronc équilibrés par les extenseurs ; le corps en équilibre
sur la pointe des pieds (1« genre) ; l’avant-bras un pied dans la main
(3» genre).
sont exceptionnels. Un individu sain et normal doit avoir une certaine constance dans son effort et surtout doit être capable de le prolonger.
L’effort musculaire se mesure au dynamomètre et s’évalue en kilogrammes, la durée de cet effort en secondes. On peut s’entraîner à donner des efforts musculaires intenses et prolongés. Mais il ae faut pas confondre cet entraînement avec la capacité en travail.
Pour produire un effort, un muscle a besoin d’avoir une de ses insertions fixées, et pour cela une longue chaîne de muscles doit entrer en contraction pour immobiliser certaines pièces du ,, squelette.
Les points fixes des muscles moteurs des membres sont généralement sur le tronc, si l’on meut le bras chargé d’un haltère les muscles du bras prennent un point fixe sur l’épaule, mais quelquefois les points fixes sont reportés sur les membres et alors le corps se meut sur ces derniers. Gela se passe lorsqu’on grimpe (fig. 6), les muscles du bras attirent alors le tronc sur le ■
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- Interversion des points fixes des muscles moteurs .du bras dans la suspension par les mains.
bras, et lorsque les jambes fixées, le tronc est mis en mouvement sur ces dernières, dans le canotage par exemple.
Quelques muscles franchissent une ou plusieurs articulations et par suite de ces insertions lointaines ont des effets complexes sur les mouvements des segments osseux.
Le biceps brachial s’attache à l’omoplate et s’en- ^ roule autour du radius. qawO Le triceps brachial a éga- ''' iement une attache à l’omoplate et l’autre à l’olécrâne. Le couturier, les psoas, les demi-membraneux, droits internes de la cuisse, les biceps et triceps fémoraux, les jumeaux, les muscles moteurs des doigts et des orteils franchissent les articulations de . l’épaule, de la hanche, du genou, du poignet et de la cheville (fi g. 7).
L’effet immédiat de cette disposition est de rapprocher les surfaces articulaires et de servir ainsi de ligaments actifs^l’efCetlointainplus complexe est de produire des mouvements dans les os intermédiaires aux deux insertions et de suppléer ainsi à la fonction des autres muscles ayant une action plus directe.
Squelette au point de vue mécanique. —
Au point de vue mécanique le squelette se compose d’un axe composé de pièces articulées : la colonne vertébrale, et de deux
Fig. 7. — Exemples de muscles ayant des insertions éloignées et agissant ainsi sur plusieurs articulations à la fois.
ceintures l’épaule et le bassin qui servent d attache aux membres supérieur et inférieur (flg. 8).
La ceinture supérieure, l’épaule, est mobile et permet à la main d’être orientée dans toutes les directions, de toucher toutes
les parties du corps; la ceinture inférieure, le bassin, est au contraire solide et soutient tout le poids du corps (flg. 9).
Les os représentent des leviers rigides, ils sont solides et légers parce qu’ils sont creux.
Les surfaces articulaires déterminent par elles-mêmes la
Fig. 8.—Schéma du squelette Fig. 9. — Comparaison de l'épaule et humain au point de vue du bassin, du membre supérieur et
mécanique. dti membre inférieur.
nature des mouvements articulaires. Ceux-ci sont limités par les ligaments qui empêchent les surfaces articulaires de se disjoindre (flg. 10).
Des synoviales humectentles surfaces d’un liquidelubréflant. Il existe des articulations susceptibles des mouvements les plus restreints comme des mouvements les plus étendus, les plus vagues comme les mieux définis.
Les mouvements ont intérêt à être amples, leur étendue doit
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comporter tout le mouvement articulaire complet sans dépasser cette limite, sous peine de dislocation ou de laxité des ligaments, ce qui en détruirait la solidité.
La souplesse n’exclut pas la force, bien aû contraire, mais la dislocation des articulations demanderait aux muscles une action plus continue et plus fatigante pour maintenir les os dans leur position relative normale. C’est ce qiie l’on voit chez
Fig. 10. — Formes différentes des surfaces articulaires suivant le?
. mouvements correspondants.
les hommes caoutchouc et dans les mouvements d’abduction exagérés des bras en arrière, dans la suspension renversée aux anneaux et dans le grand écart.
Les conditions d’équilibre des parties du corps ou du corps entier sont celles du levier, le poids de chaque segment doit être équilibré par les muscles qui s’opposent à son action et le corps entier, quand il est rigide, est en équilibre sur le plan horizontal tant que le centre de granité est verticalement placé au-dessus de sa base de sustentation.
Il faut encore de l’adhérence des pieds sur le sol, ce qui implique une pente convenable de celui-ci et un frottement développé au contact des chaussures.
Le centre de gj'avité est un point idéal qui représente l’application de l’action totale de la pesanteur si toute la masse du
du corps était concentrée en un point; sa position loin d’être fixe dans le corps varie à chaque instant avec 1 attitude. Si Ion porte les bras ou les jambes en avant, le centre de gravité se déplace de ce côté de quelques centimètres suivant l’importance du segment et de son déplacement.
Chaque membre a son centre de gravité propre auquel est appliqué le poids correspondant. Le centre de .gravité du corps est le point d’application du poids total du corps, c’est-à-dire de la somme des poids des segments partiels qui le constituent.
La base de sustentation, c’est la figure formée en reliant par des lignes de contact les surfaces d’appui du corps et du sol.
Si l’on repose sur les pieds, on obtiendra la base de sustentation en menant les tangentes communes aux empreintes des pieds sur le sol
Il y a plusieurs stations principales usitées dans la gymnastique : la station droite, la station assise ou couchée, les positions fendues en avant, en arrière et latéralement, les positions de l’escrime et de la boxe, la station accroupie et la station sur la pointe des pieds. A chacune d’elles correspond un équilibre particulier et une base de sustentation plus ou moins étendue.'
En principe, on étend la base de sustentation dans la direction où l’on veut assurer l’équilibre, et cet équilibre sera d’autant plus stable que le centre de gravité sera plus abaissé et que la base de sustentation sera plus large.
La charge en chaque point de contact dépend de la position du centre de gravité au-dessus de la base de sustentation et ta somme des pressions en tous les points de contact est égale au poids du corps si ce dernier est immobile et en équilibre.
Fig. 11. — Bases de sustentation en station droite et en fente latérale.
