LO

rer, et les mouvemenrs eux-mêmes sont peu nombreux; les trochlées ne peuvent produire qué la flexion et l’extension, ou bien l’adduction et

1 abduction; on constate quelquefois un mouvement de glissement,

suivant l’axe des cylindres articulaires. La trochlée se différen-

Fig . 51.-

cie de la trochloide, en ce que le rayon du cylindre dans la trochlée est toujours le même, tandisque dans la trochloide, il peut varier; le mouvement de glissement dans la trochloide ne peut pas par conséquent, se produire.

Si dans l’articulation en tro chiée, le rayon du cylindre

Fig 32.-

varie légèrement et régulièrement, suivant l’axe, on a une surface cônique, (Fig* 32), dans ce cas, l’os

mobile ne décrit pas un mouvement simple de flexion contenu dans un meme plan, mais un mouvement de flexion ayant la forme d’une surface cûnique.

On peut trouver des articulations en trochlée ou en trochloide creusées d’un pas de vis (Fig. 33), de telle sorte que l’une des surfaces représente un écrou et l’autre une vis, se pénétrant réciproquement. Dans

cette articulation, aux mouvements de flexion et d’extension s’ajoute

tiiMaDOT«nt&ïifc-âe translation*.- suivant l’axe de la visy c'est-à-dire tin mouvement en hélice; le type d.e cette articulation est l’articu.»

Fig. 33.-

lation du coude. Lorsque 1* avant-bras et le bras pendent verticalement, l’avantbras est plus externe que le bras, mais, par flexion, il devient plus interne.

Si l’on considère la surface articulaire elle-même, on y trouve nettement creusé, un pas de vis dont le pas est de 3 à 4 millimètres.

Surfaces articu-

laires dérivées du plan. -Ses surfaces articulaires sont

de beaucoup les moins importantes et ne permettent que des mouvements très-faibles, le seul mouvement possible est d’ailleurs le glisse-

ment

5me Leçon

I S C AU î Q, U £ DSS MOUVEMENTS PARTIELS.

Machines s impie s. - Poulies Leviers»- Effets des leviers»- Equilibre de la tête Levier du Sme genre.- Plexion du bras.- Effets de force»- Conditions du maximum d’ ef fet utile *- Mécanisme du soulèvement du corps sur la pointe des pieds. - Importance des surfaces articulaires dans la déterminât ion de la forme du mouvement

Après l’étude du moteur de la machine animale, après l’étude des barres rigides qui la composent et des articulations, points d’appui autour desquels tournent ces barres rigides, il reste à étudier les machines simples dont toutes ces parties sont les éléments, et dont la réunion forme la machine animale complète»

Les machines simples utilisées en mécanique, sont au nombre de trois, ce sont; le plan incliné, la poulie et le levier.

Dans la machine animale on ne trouve pour ainsi dire, pas de plan incliné, les raisons en seraient peut-être nombreuses à donner; mais on trouve quelques poulies ou dispositifs pouvant leur être assimilés, et une grande quantité de leviers.

Poulie.- La poulie de la machine animale n’est pas le disque classique assujetti à tourner autour d’un axe sur lequel se

produit le frottement « Dans la machine vivante* le disque ou partie • de disque est fixe; il -est creusé lui aussi, comme la poulie, d’une gorge ou d’une gouttière dans laquelle glisse le lien flexible destiné à vaincre la résistance. Le frottement se. fait entre le lien et la gorge, et èst rendu aussi pètit que possible. Le point important, c’est-à-dire la réflexion ou le changement de la direction de la force est obtenu comme il l’est dans les poulies ordinaires décrites en' mécanique. Citons comme exemple la gouttière bicipitale qui produit un changement de direction d’à peu près 90° du tendon du biceps*

Levier*- 0’ est de beaucoup la machine simple la plus commune dans la machine animale, l.’on peut dire que celle-ci n’est constituée que par une suite de leviers de tous les genres et que c’est par leur intermédiaire que presque tous les moureioents du corps de l’homme ou des animaux, mouvements partiels aussi bien que de totalité, sont effectués. (Voir pour les muscles dont ü’action est utili« .sée directement £me Leçon, p. 3Q) .

Je rappellerai rapidement quelques notions de mécanique élémentaire, nécessaires pour comprendre le fonctionnement des leviers de 1.* organisme* flous savons d’abord que le levier est une barre rigide, rectiligne ou Courbe, pouvant tourner autour d’un point fixe auquel il est lié, et sur laquelle barre agissent deux forces opposées, l’une appelée la puissance et li autre la résistance*

Principe d’équilibre des leviers*- Pour qtf’un levier soit en équilibre, il faut et il suffit que les moments des forces qui

agissent sur lui soient égaux; on appelle d’ailleurs moment d’une force le produit de l’intensité de cette force par son bras de levier et le bras de levier d’une force est la. longueur de la perpendiculaire menée du centre de rotation du levier sur la direction de la force, ce sont là les seuls principes de mécanique dont nous aurons besoin dans tout ce qui va suivre.

Effets divers que produisent les leviers dans la machine animane.- .Les effets que les leviers sont destinés à produire dans la machine animale peuvent être classes dans trois catégories bien distinctes:

1°6- Effets d-s équilibre;

2° o~ Effets de force;

5°.- Effets de mouvement.

Effets d’équilibre.- Dans les effets d’équilibre obtenus dans l’économie, la force musculaire est utilisée de telle façon qu’elle n’ait à produire ni un grand effort ni un grand déplacement. La puissance et la résistance sont à peu près d’égale grandeur et il en résulte que leurs moments ne sont pas très-différents l’un de l’autre» Or, quelle est l’espèce de levier qui peut réaliser le mieux ces effets d’équilibre, si ce n’est celui avec lequel on constitue les balances ordinaires.

C’est donc le levier du premier genre qui, dans 1? économie produit ce qu’on est convenu d’appeler les effets d’équilibre.

Rappelons que dans le levi-er du premier genre, (Fig o 54), le point fixe, 1 3 articulât ion du le?i«r 0 .,est placé entre les points d’application L M de la puissance et de la résistance .

Gomma exemple d’un effet d’équilibre produit dans l’économie-par un levier du premier genre, citons le Maintien de la tete sur 1? articulation ooolpi t o«-atlo i à i e nrie (Fig* SS); le centre de gravité de la tetô étant en B ?la pesanteur agit comme résistance en B H , tendant à faire basculer la tete en avant, autour de l’arti- Figo 34 Pi g , 55

culat ion occipito-atloidienn© en G ;la puissance représentée en

A P et constituée par les muscles de la nuque, fait équilibre à la ■ pesant eur.

Bien que les effets d’équilibre soient nombreux dans l’économie et souvent produits par des contractions musculaires s on ne trouve que de rares leviers du premier genre, et cela entre autres pour cette raison qu’aucun os long n’est articulé vers le milieu de sa longueur comme il serait nécessaire pour constituer un lev&er du

premier genre, les -articulations siégeant toujours aux deux extrémités des os .

Effets de mouvement»- les leviers peuvent servir à faire prédominer le déplacement ou 'le chemin parcouru au détriment de l’effort, et produire, suivant une expression légèrement impropre, des effets de mouvement» C’est le problème le plus souvent résolu dans l’organisme, car les mouvements doivent avoir fréquemment une grande amplitude avec les bras de levier donnés et aussi avec la nécessité de la conservation des formes générales de l’animal.

Cherchons donC les conditions pour qu’avec un os donné servant de levier, mobile à une de ses extrémités, autour d’une articulation, il puisse par son autre extrémité exécuter des mouvements d’aussi grand© amplitude que possible, tout en n’exigeant pas un raccourcissement trop considérable du muscle moteur» Soit 0 L (Fig. 56) 3’ os formant la barre rigide du levier, 0 l’articulation autour de

Le plus grand mouvement possible sera exécuté par la résistance constituée par l’objet à mouvoir, lorsque le bras de le vier de cette résistance sera égal à toute la longueur de l’os, c ’ est-à-dire«à 0 L.

laquelle il est mobile

Fig . 56.-

•fi

Î1 en découle q^e le

cK&y VvusMSs/ OfA&ïdC

genre de levier est déterminé par cela même. Ce levier sera du troisième genre et la puis

sance aura un point d’application intermédiaire entre 1.’ art iculation

et le point d’ application de la résistance; soit H ce point d3 application le bras de levier de la puissance sera alors 0 M .11 devra être assez grand pour que le muscle puisse vaincre; malgré ce désavantage du bras de levier, la moyenne des résistances placées en L et d’autre part, il devra être assez petit pour que le mouvement de M autour du point 0 ne dépasse pas le maximum de raccourcissement musculaire possible.

membres se font par son intermédiaire * Citons parmi eux la flexion de l’avant-bras sur le bras, (Fig. 37), le point d.’ appui du levier

rons seul en jeu dans le rnouve-

tres muscles y participent.

Il est facile de voir sur la Fig . 37 que les points d.5 ap-

Les exemples de ce levier sont très-nombreux dans l’économie; à peu près tous les mouvements d’extension et de flexion des

étant 0 au niveau de 1’ articulation du coude, la résistance

représentée par le poids de l’avant-bras et par le poids à sou-

lever tenu dans la main, est appliqué en R .La puissance P est fournie par les contractions du muscle biceps, que nous suppo.se-

ment de flexion, bien que d! ap-

plication de la puissance et de la résistance se déplacèrent sur deu% circonférences concentriques ayant pour centre le point 0 ,que les

chemins parcourus sont comme les rayons de ces deux circonférences, c’est-à-dire que le chemin parcouru par la main sera beaucoup plus grand que celui parcouru par le point d’insertion A du biceps sur le radius .

Qn trouverait de même des leviers du troisième genre dans l’extension de l’avant-bras sur le bras, dans l’extension et la flexion de la cuisse sur le bassin, dans l’extension et le. flexion de la jambe sur la cuisse. Il est à remarquer que pour ces mouvements, à cause de la variation de longueur des bras de levier sur lesquels s’insèrent la puissance et la résistance, l’effort à faire est très-variable. Si on décompose en effet A P qui représente la contraction musculaire, en deux autres A T , A N ,1a force AN se ra seule efficace, la force A T tendant à appliquer 1? avant-bras sur l’humérus et à maintenir la- contiguïté des deux surfaces articulaires au point 0 .Or cette force A N subira des variations quand D’angle que fait le bras avec l’avant-bras changera. Qn trouve par des considérations trigonomét riques que cette composante A N dite composante rotatoire, croît à mesure que D’angle du bras et de 1.’ avant-bras croît lui-même de 0 à. 90°, La composante rot-atoire décroît ensuite lorsque cet angle passe de 90° à 180°. Quant à la for ce totale musculaire à développer, elle va constamment en augmentant à mesure que le même angle augmente (SchJjagdenhauffen, Imbert).

Effets de force.- Les leviers peuvent encore servir dans D’organisme à augmenter l’effort au détriiœent du chemin parcouru ou du déplacement, et produire r-suivan1r une exp-re&sôo-n consacrée, bien

qu’impropre, des effets de force» xSn réalité, des deux facteurs du travail musculaire, intensité de l’effort et chemin parcouru, il peut être nécessaire d’augmenter l’un, l’effort, tandis que l’autre sera diminué proportionnellement; en un mot, le travail sera changé dans sa forme et l’intensité de l’effort prédominera.

Cherchons donc, comme précédemment, comment, avec un os de longueur donnée, mobile autour de l’une de ses extrémités, on pourra produire un effort suffisant pour vaincre une résistance aussi grande que possible. Soit 0 L (Fig» 38), l’os mobile autour de l’articulation C ,soit f l’intensité de la force produite par le mus* cle agissant sur le levier 0 L .le moment de cette force sera:

1 étant la distance du point d’insertion du muscle à l’articulation

Fig. 38.-

i :js

AoJkm- à iA.

mobile, et K 1 le bras de levier par l’intermédiaire duquel agit le muscle actif ;

K étant un coefficient fractionnaire qui n’est égal à l’unité que lorsque la direction du tendon d’insertion est perpendiculaire à l’axe de l’os. C’est ce moment m = f K 1 qu’il faut rendre maximum.

Or nous savons que pour qu’un

produit soit maximum il faut et il suffit que chacun de ses facteurs ! le soit. Pour que f ,1’ intensité de l’effort produit soit maximum, il faut, comme nous l’avons vu à propos de la mécanique musculaire proprement dite (voir p. 20), étant donné le volume du muscle,

que la section moyenne de ce muscle soit très»^rande par rapport à sa longueur* Le muscle destiné à produire des effets de force sera

donc un muscle relativement court et épais*

Pour que K 1 soit maximum, il faut que 1 soit maximum et que K soit aussi voisin de l’unité que possible* Or 1 ne peut dépasser 0 L la longueur totale de l’os, et par conséquent,

1 maximum égalera 0 L.

Pour K ,ce coefficient se rapprochera d* autant plus de Inanité que la direction du tendon d’insertion du muscle actif sur 0 L sera plus voisine de la perpendiculaire à l’axe de l’os.

Un résumé, m sera maximum avec un muscle épais et court avec un point d’insertion en L ,et avec une direction L M du tendon d’insertion perpendiculaire à l’axe mobile.

Mais il ne suffit pas pour que les conditions les plus favorables soient remplies, d’examiner l’action de la puissance, il faut considérer encore l’action de la résistance.

Tout d’ftbord, par les considérations qui précèdent, le

genre de levier que l.’on trouvera dans l’économie pour produire des

leA^

ef fiBiitri'j de force, est déterminé; ce sera un levier du second genre* ïn effet, le point d’appui et le point d’application de la puissance occupant les deux extrémités du levier, le point d’application de la résistance ne pourra occuper qv’un point intermédiaire, R, ce sera un levier inter- ré si s tant.

De plus, pour vaincre une résistance aussi grande que possible, toutes les autres conditions restant les mêmes, il faudra les

faire agir sur un bras de levier aussi court que possible. Le point d’application sera donc très près du centre de rotation du levier, en R par exemple *

De pSfcis , la direction de la force devrait être aussi oblique que possible par rapport au levier* Nous verrons qu’il résulterait de cette obliquité des inconvénients que n.’ en compenseraient pas les avantages.

En résumé, le levier qui, dans l’organisme modifie les facteurs du travail musculaire, de manière à faire prédominer l’effort, est le levier du deuxième genre..

Avec ce levier, le maximum d’effet utile est obtenu lors-

que :

Du côté de la puissance

Le muscle actif est épais et court;

L’insehtion est aussi éloignée que possible de l’articulation.

La direction du tendon d’insertion est aussi peu oblique po-ssible à l.’axe de l’os.

Du côté de la résistance § Le bras de levier est aussi court que

§ possible.

De tels leviers faisant prédominer dans le travail du muscle, l’effort produit sur le déplacement, sont assez nombreux dans l’organisme, mais beaucoup moins nombreux cependant que les leviers du troisième genre dont nous avons parlé plus haut. Nous Retrouvons chez tous, les conditions mécaniques requises pour le maximum d’effet utile.

Le levier formé par le maxillaire inférieur et le muscle masséter en est un exemple; on sait que, au point de vue anatomique, le muscle masséter s* insère sur l’arcade zygomatique et que ses fibres descendent verticalement pour aller s’insérer au niveau de l’angle du maxillaire inférieur et très en avant de cet angle» Le point de rotation du levier est au niveau de l’articulation tempo ro-maxilr laire et l’application de la résistance peut se trouver soit sur les deux dernières molaires, et dans ce cas, on a affaire à un leviér du deuxième genre, produisant des effets puissants d’ écrasement , soit plus en avant que l’insertion des fibres les plus antérieures du masséter, et alors on a affaire à un levier du troisième genre, dans lequel le déplacement prédomine d’autant plus que la résistance se rapproche davantage des incisives. Nous ne considérerons que le fonctionnement du maxillaire comme levier du deuxième genre faisant prédominer l’effort sur le développement.

Le muscle actif est bien tel que les considérations mécaniques déduites théoriquement plus haut, l’avaient fait pressentir; il est épais et court; la direction de ses fibres et de son tendon d’insertion sont perpendiculaires à l’axe du levier qu’ils doivent mouvoir; enfin, si l’insertion du muscle elle-même n’est pas aussi éloignée de l’articulation qu’elle pourrait l’être, c’est afin de ne pas gêner 3’ouverture buccale. L’ ailleurs, chez les animaux et particulièrement chez les carnassiers, le développement de ce muscle et son point d’insertion peuvent encore plus que chez 1 ’ homme! prédominer* l’effo'rt possible

le déplacement du levier.

Du coté de la résistance, la condition théorique énoncée également plus haut, est aussi parfaitement remplie- lorsque la mastication, fonction à laquelle le levier en question est adaptée» doit se faire sur un corps présentant une dureté assez grande , . instinctivement ou par l’effet d’une expérience antérieure acquise , ce corps est placé entre les deux dernières molaires, de manière à diminuer autant que possible le bras de levier' de la résistance» Ce n’est que dans le cas ou le corps à mastiquer présente une dureté faible qu’il est placé de plus en plus loin de l’articulation du levier, les corps mous étant placés à l’extrémité même de ce levier, c’est-à-dire au niveau des incisives»

Mais le levier du second genre, de beaucoup le plus important de l’organisme, puisqu’il sert pour ainsi dire à produire tous Fig» 39,- les mouvements de totalité de notre corps,

est celui qui est formé par le pied tout entier considéré comme arcade rigide, et le triceps sural* (Fig0 39).

$ e)c » dv». ArAzAiiï c

AM'&XaSL- * UWW.ÜW résistance formée par le poids du corps est JM iAvi situé au niveau de d’articulation tibio-

astragalienne , le point d’application de la. puissance étant à 3’ insertion du tendon d’Achille sur le calcanéum, et enfin le point de rotation du levier étant au niveau des articulations métatarsophalangiennes» Dans ces conditions, le bras de levier de la résis-

tance est à peu près les 2/3 seulement du bras de levier de la puissance. Toutes les autres conditions du maximum d’effet utile sont d’ailleurs fidèlement remplies; tout d’abord, le muscle actif est très épais, il est formé par les jumeaux qui s’insèrent su.r les condyles interne et externe du fémur, et par le soléaire inséré à l’extrcmité supérieure du péroné «a du tibia. Le tendon d’Achille prolonge ces deux muscles, mais on sait que les fibres musculaires, surtout en ce qui concerne les jumeaux, n’occupent que la moitié au plus de la longueur entre les deux insertions. Le muscle actif est donc encore là épais et court et destiné par sa conformation meme à produire des effets de force. L’insertion du tendon d’Achille sur la pointe la plus extrême du calcanéum est aussi éloignée que possible du point de rotation du levier à l’articulation métatarsophalangienne. Enfin, la direction du tendon d’insertion est perpendiculaire à l’axe du levier; les trois conditions théoriques citées plus haut sont réunies. Le fonctionnement de ce levier est on ne peut plus simple; par la contraction du triceps, le corps formant une tige rigide, bascule autour de l’articulation métatarsophalangienne, s’incline en avant r reposant sur le métatarse et les orteils, le talon étant soulevé*

On a contesté le mécanisme du soulèvement du corps de l’homme sur la pointe des pieds, indiqué depuis longtemps par lès frères Weber et reproduit dans tous les livres classiques, et l’on a considéré comme une erreur d’avoir vu là un levier dû deuxième genre constitué par le pied et mû par le triceps sural. Il nous

semble au contraire que cette notion ancienne est bien l’expression de la vér^-té. L’on peut le démontrer par les considérations mécaniques très-simples suivantes: soit le schéma ci-dessous (Fig. 40)

Fig 40.- représentant le pied et le membre inférieur supportant le poids du corps dont le centre de gravité est à quelques centimètres audessus de l’articulation de la hanche. Le membre inférieur forme un tout rigide ne devant tourner provisoirement autour d’aucune de ces articulations, afin que le soulèvement du talon soit transmis intégralement au tronc. Le triceps sural est seul représenté avec ses points d’insertion; seul il se contracte et comme tous les muscles, il tend à rapprocher ses deux points d’insertion. L’on pourra donc représenter son action par deux forces, l’une appliquée au niveau de son insertion supérieure, l’autre au niveau du calcanéum, dirigées en

-, - . . — sens inverse et suivant la longueur des fi-

/'/ 7 '/ / 7W '/ A'/yv 7

So ulcvmi&J: eux. coUv* 4 u* -Eou. bres du muscle. joW.tc cU c

Or,, chacune de ces deux forces se décompose en deux; celle appliquée au genou donnera une composante horizontale dirigée perpendiculairement à l’axe du membre, l’autre composante étant

verticale et dirigée suivant cet axe . La force appliquée au calca-

néum donnera elle-meme une- composant verticale V et une composante horizontale H .fre ces quatre composantes ainsi déterminées, deux

seront inefficaces: la composante et la. composante H ,car l’u ne s’ajoutera au poids du corps, et l’autre H sera détruite

par la résistance des parties osseuses . Les deux autres composantes'* V HL, vont subsister: l’une, Y agissant sur le bras de levier constitué par toute la longueur du pied, va soulever le poids du corps, suivant le mécanisme du levier du deuxième genre; l’autre, la composante qui naîtra en même temps que la composante efficace V par la contraction du muscle triceps, va tendre à entraîner l'axe du membre et par conséquent le centre de gravité du corps en arrière* Or ce centre de gravité sortira très-vite de la base de sustentation très peu étendue de ce coté, et la chute du corps se produira»

L’axe du corps étant parfaitement vertical, il y aura donc impossibilité au soulèvement du poids du corps par la contraction du

muscle triceps et par le mécanisme du levier du deuxième genre, mais cette impossibilité ne sera pas de nature mécanique, c!est seulement parce qu’elle entraînerait sûrement la chute du corps en arrière qu elle ne se produira pas* Ce qui le prouve, c’est que si l’on empeche la composante horizontale d’être efficace en lui opposant un

obstacle fixe comme l’a fait remarquer M. Ri cher (Physioâ. Artistique p. 193), i© soulèvement du corps se produira facilement; on pourra même incliner le corps en arrière à condition d’ empêcher sa chute, le soulèvement se produira d’autant mieux.

Plaçons maintenant le schéma précédent, de manière à incliner le membre et le centre de gravité du corps en avant (Fig. .41) en. les faisant légèrement tourner autour de l’articulation tibiotarsienne; décomposons, comme précédemment, les deux forces qui

Fig. 41*-

représentent la contraction du triceps su-

ral, nous voyons que ces deux forces donnent comme précédemment, une composante ef- , ficace V qui ftoulèvera le poids du corps par le mécanisme du levier du second genre,

tandis que la force bien que de grandeur moindre, tendra toujours à le renverser en arrière. Hais il faut ici considérer de plus le poids du corps tout entier ♦

appliqué à son centre de gravité et représenté par une force verticale P en ce point; cette force se décompose elle-meme

en deux: la force F. dirigée suivant l’axe

du membre, c’est le poids à soulever, et la

force F tendant à entraîner le corps en

avant. Or, les deux forces F et H sont

naiâon du corps en avant n’est ni exagérée

ni insuffisante. Dans ces conditions, une seule subsistera, la for-

ce verticale V dont Inefficacité n’ aura aucune conséquence sur

l'équilibre du corps, et qui soulèvera par conséquent, par le

mécanisme du levier du second genre, le corps tout entier sur la pointe des pieds.

Cette démonstration permet donc de considérer comme exacte 3’ ancienne notion de mécanique par laquelle le poids du corps est bien soulevé sur la pointe du pied par le mécanisme du levier du second genre»

Le nombre de ces mouvements partiels que 1’ homme peut exécuter est considérable, et nous pouvons tous les passer en revue, mais il est un principe qui régit tous ces mouvements partiels quels qu’ils soient, c’est que de tous les organes qui entrent en fonction pour les réaliser, chacun a son action nettement déterminée; le muscle est l’organe moteur d’où provient toute l’énergie dépensée dans le travail mécanique, l’os est le levier nécessaire pour la bonne utilisation ou la transformation du travail musculaire; enfin, 3J articulation détermine, par.ss gqrme anatomique, l’étendue et la nature même du mouvement. C’est en effet, des surfaces articulaires en contact que dépend la forme et l’étendue du mouvement produit; ainsi par exemple, les mouvements de circumduct ion ne peuvent être accomplis par le même levier, s’il n’a comme articulation une surface sphérique, quels que soient d’ailleurs les muscles moteurs de l’os considéré. Une articulation cylindrique ou présentant toute autre forme, ne pourra jamais produire un mouvement de circumduct ion à elle seule. l’articulation en condyle ou en selle., pourra produire de par la nature de sa surface, à la fois des mouvements d’adduction, des mouvements d’abduction et aussi des mouvements de flexion et