TROISIÈME PARTIE
CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES
CHAPI TRE I
Mécanisme des mouvements. — Statique et dynamique animale
Les parties du corps essentielles à la locomotion (os, muscles, articulations) étant connues, il nous reste à exposer rapidement quelques considérations sur le mécanisme des mouvements en général et des principaux mouvements qui nous intéressent plus particulièrement.
Un point fondamental de cette mécanique, c’est la détermination du genre de levier représenté par l’os que les muscles mettent en mouvement (().
(i) Il existe cependant dans le corps certains muscles striés dont la contraction ne met en jeu aucun levier (cœur, muscles, sphincters).
CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES
La mécanique distingue trois genres de leviers, d’après la position des points d’application de la puissance et de la résistance par rapport au point d’appui :
Ces leviers sont :
Le levier du premier genre ,
dans lequel le point d’appui (A) est situé entre la puissance (P) et la résistance (R) (ex. : la balance romaine).
Le levier du deuxième genre ,
fl il A
dans lequel la résistance est située entre la puissance et le point d’appui (ex. : la brouette). Le levier du troisième genre ,
a A «Ulli
dans lequel la puissance est située entre le point d’appui et la résistance (ex. : les pincettes).
La distance du point d'appui aux points d’application des forces (puissance et résistance) se nomme bras de levier ; il y a donc à considérer dans un levier deux bras de levier ; celui de la puissance et celui de la résistance.
Pour que deux forces (R, P) se fassent équilibre sur un levier, il faut que leurs intensités
MÉCANISME DES MOUVEMENTS
soient en raison inverse de leurs bras de levier : autrement dit, à la plus petite force doit correspondre le plus grand bras de levier.
Plus le bras de levier de la puissance l’emportera sur celui de la résistance, moins il y aura d’effort à développer. Or, des trois genres de levier, il est facile de voir que le plus avantageux est celui du deuxième genre, dans lequel le bras de levier de la puissance est toujours plus long que celui de la résistance. Pour la raison inverse, le levier du troisième genre est le plus désavantageux. Quant à celui du premier genre, sa puissance variera, on le conçoit, avec la position du point d’appui.
Faisons application de ces principes à la machine animale. Les os sont les leviers ; la puissance est représentée par les muscles ; la résistance par le poids de la partie à mouvoir ; quant au point d’appui, il est variable et représenté surtout par les articulations et par le sol.
Levier du premier genre. — C’est celui qui est le plus favorables à l’équilibre ; aussi allonsnous trouver des exemples de ce levier dans les articulations suivantes : occipito-atloïdienne, coxo-fémorale, tibio-tarsienne.
D’après ces exemples, on voit que ce levier se rencontre chez l’homme surtout dans l’équilibre de la station : on peut le distinguer sous le nom de levier de la station , par opposition aux deux autres genres de leviers qui servent surtout à la locomotion .
CONSIDÉRATIONS GENERALES
Levier du deuxième genre. — C’est celui qui est le plus favorable pour vaincre une résistance. Ce levier est peu répandu dans le corps humain.
Levier du troisième genre. — C’est celui qui est le plus favorable à l’étendue et à la rapidité des mouvements ; aussi est ce le levier le plus répandu dans le corps humain. Nous le rencontrons dans les articulations de l’épaule, du coude, du genou. Ainsi que nous l’avons fait observer, ce levier est le plus défavorable, et la contraction musculaire doit être très énergique pour vaincre la résistance.
Il est à remarquer qu’en général le bras de levier de la puissance est très court, les muscles venant s’insérer le plus souvent au voisinage de l’articulation (qui constitue le point d’appui). Mais si cette brièveté du bras de levier de la puissance est défavorable à la force, elle est, par contre, très favorable à la vitesse du mouvement. En outre, le mode d’insertion de la plupart des
muscles sur les leviers est également très défa-
vorable, les muscles étant parallèles aux leviers à mouvoir : il résulte de cette disposition qu’une partie de la force est employée à attirer le levier dans la direction du point d’appui (articulation), et est détruite par la résistance de ce point d’appui. Nous avons vu ailleurs que cette disposition est quelque peu modifiée par le renflement des extrémités des os longs (épiphyses) ; la portion charnue du muscle, beaucoup plus renflée que les extrémités, contribue également
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à l’éloigner du parallélisme. Si, au contraire, le muscle est implanté perpendiculairement sur le levier à mouvoir (c’est le cas du triceps sural), toute sa force est utilisée.
Nous allons rappeler quelques principes qui vont trouver, comme les précédents, leur application dans les différents modes de la station et de la progression.
Pour qu'un corps pesant, prenant son appui sur un plan horizontal , soit en équilibre, il faut que la verticale abaissée de son centre de gravité passe par le point de contact, ou dans l'intérieur de la base que représente le polygone obtenu en réunissant entre eux les différents points de contact. La stabilité sera d’autant plus grande que la base sera plus large et le centre de gravité plus bas.
Le centre de gravité d'un corps est le point d' application de la pesanteur, c'est-à-dire le point par lequel passe constamment la résultante de toutes les actions que la pesanteur exerce sur les molécules du corps.
Ces principes trouvent leur application dans la mécanique animale. Ils expliquent les attitudes variées que peut prendre notre corps dans les diverses formes de la station verticale, assise, penchée, dans les différents exercices.
Voyons maintenant quelle est dans le corps humain la position du centre de gravité. Le corps étant symétrique, le centre de gravité doit se trouver sur le plan vertical antéro-posté-
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rieur qui le divise en deux moitiés égales : il doit également se trouver sur le plan perpendiculaire à Taxe du corps, et qui le divise en deux portions se faisant parfaitement équilibre (ce dernier plan vient couper le corps de la dernière vertèbre lombaire vers son milieu). Enfin pour déterminer le point exact où se trouve le centre de gravité sur cette ligne obtenue par l’intersection des deux plans précédents, il faut faire passer un troisième plan transversal par Taxe qui réunit les têtes des deux fémurs, et sur lequel le tronc se trouve en équilibre. Ce troisième plan coupera la ligne précédente en un point occupé par le centre de gravité du corps.
On comprend facilement que la position du centre de gravité du corps est relative et subordonnée au rapport entre les dimensions du tronc et celles des membres inférieurs, variable selon les individus.
Dans les diverses attitudes du corps, l’action musculaire doit continuellement entrer en jeu pour lutter contre l’action de la pesanteur, et maintenir le centre de gravité dans les conditions nécessaires d’équilibre. Une seule position fait exception, c’est celle du décubitus (position couchée) dans laquelle l’étendue des points de contact permet le repos absolu des muscles.
(( Dans la station assise , dit Cruveilhier, le poids du corps est transmis aux tubérosités de l’ischion, que leur volume considérable rend
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très propres à servir de support définitif au poids du tronc. Il est à remarquer que ces éminences étant un peu antérieures aux cavités cotyloïdes, et par conséquent situées sur un plan du bassin très rapproché de la partie antérieure, le centre de gravité du tronc tend à déborder en arrière la base de sustentation qu’elles représentent : aussi la chute ou le renversement en arrière est-il facile dans l’attitude assise ; tandis qu’en avant, à la base de sustentation pelvienne s’ajoutent et la longueur du fémur et la longueur du pied, lorsqu’on est assis sur une chaise, et toute la longueur du membre abdominal, lorsqu’on est assis sur un plan horizontal. ))
Dans la station verticale, les muscles doivent
intervenir, mais ils interviennent bien plutôt par leur tonicité que par leur contractilité proprement dite. Un travail aussi soutenu ne saurait guère être le fait de la contractilité, incapable d’une telle persistance dans son action : il devient au contraire facile à expliquer, par la tonicité, cet état de tension permanent des muscles, indépendant de la volonté et sous la dépendance du système nerveux. Ce n’est que lorsque l’influx nerveux tend à s’amoindrir, sous l'influence de la fatigue ou du sommeil par exemple, que l’action de la pesanteur redevient manifeste, ainsi que cela a lieu quand la tête vient à s’incliner sur la poitrine pendant le sommeil.
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Ce rôle de la tonicité est des plus évidents pour certains muscles du corps, les sphincters. Ces muscles sphincters (tels que ceux de l’anus et de la vessie) sont dans un état de contraction • permanent, aussi bien pendant le sommeil qu’à l’état de veille : la contraction fera place au relâchement, sous l’influence de maladies capables de supprimer l’influx nerveux (paralysies).
C’est donc la tonicité qui, dans la station verticale, va permettre aux muscles de la nuque de contre-balancer le poids plus considérable de la portion de la tête située en avant de l’articulation occipito-atloïdienne ; aux muscles des régions dorsale et lombaire de contre-balancer le poids des viscères qui tend à faire basculer le tronc en avant ; aux muscles de la région postérieure de la jambe de maintenir le corps d’aplomb sur les pieds. Au reste la tonicité n’a pas à intervenir bien énergiquement, car dans la station verticale, les bras parallèles à l’axe du corps,, celui-ci est bien voisin de l’équilibre parfait.
Plus les pieds seront écartés, plus nécessairement sera facilement maintenu l’équilibre ; il est à considérer également que dans ce cas le centre de gravité est abaissé. Toutefois un écartement trop considérable des jambes nécessitera un effort continuel des muscles extenseurs pour les maintenir dans cette position. Par contre, les conditions inverses se trouveront réunies dans la station verticale sur la pointe des
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pieds, dans laquelle le centre de gravité se trouve surélevé et la base très exiguë : ici encore les muscles extenseurs devront se contracter énergiquement.
Il est évident également que tout mouvement du membre qui sort de la position verticale déplace le centre de gravité. L’équilibre devra être rétabli par un déplacement correspondant du tronc, et inversement. C’est du reste presque automatiquement que nous nous servons de nos membres comme balanciers pour rétablir l’équilibre du corps, que nous inclinons le corps en avant pour contrebalancer l’action d’un fardeau porté sur les épaules, que nous l’inclinons latéralement du côté opposé au poids que nous portons avec une seule main, que nous le renversons en arrière si ce poids se trouve au contraire en avant de notre corps.
Pour le maintien de l’équilibre pendant le mouvement, le muscle intervient en mettant en jeu non plus seulement sa tonicité, mais sa contractilité. Voyons ce que devient le centre de gravité et quel est le mécanisme des mouvements dans les principaux modes de la locomotion.
Marche l. — La marche consiste dans le
(i) Les théories que nous donnons sur la marche, la course et le saut, sont le résumé des travaux des frères Weber, de Carlet et Marey. Ces derniers, au moyen d’appareils enregistreurs et de la photographie instantanée, sont parvenus à fournir une analyse exacte de ces divers modes de locomotion, tant chez l’homme que chez les animaux.
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déplacement, au moyen du pas, du centre de gravité du corps.
Si nous analysons le pas chez un homme, au moment où il va se mettre en mouvement, nous voyons d’abord le corps s’incliner sur l’un de ses côtés : ce mouvement de bascule soulève la jambe du côté opposé, qui va se détacher du sol et se porter en avant, ainsique le côté correspondant du bassin (1). L’autre jambe, par un mouvement d’extension de ses diverses articulations, pendant lequel le talon abandonne le sol, soulève le centre de gravité et le pousse en avant, jusqu’à ce que la première jambe ait rencontré le sol : à ce moment les deux pieds sont en contact avec le sol, et la perpendiculaire abaissée du centre de gravité vient tomber sur l’appui de la jambe antérieure.
La jambe qui vient de se porter en avant
(i)« Les mouvements de projection alternatifs de chacun des côtés du bassin se passent dans l’articulation coxo-fémorale du membre qui porte sur le sol. Plus le bassin présente de largeur, plus les mouvements de projection alternatifs sont considérables. Aussi la femme marche-t- elle beaucoup plus des hanches que l’homme, et c’est pour faire allusion à ce mouvement latéral peu gracieux du bassin, qu’un auteur spirituel a dit : « Courir est la seule chose que la femme ne sache pas faire avec grâce ». Nous pouvons nous faire une juste idée de la part que prend le bassin dans l’action de marcher, en étudiant le mode de progression des individus qui ont deux jambes de bois ; chez ces malheureux, les mouvements d’inclinaison latérale du bassin suffisent à la progression, en transportant alternativement le céntre de gravité sur les deux colonnes inflexibles qui remplacent les membres inférieurs. » (Cruveilhier, Traité d'anatomie descriptive).
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n’est pas restée inerte comme un simple balancier : pendant son oscillation, ses muscles, principalement le droit antérieur de la cuisse, se sont contractés ; il s’est fait un léger mouvement de flexion dans les articulations de ce membre, flexion due non seulement à l’action des muscles fléchisseurs, mais probablement aussi à cette loi de mécanique qui nous apprend que tout pendule formé de deux parties réunies par une charnière fléchit au niveau de la charnière pendant l’oscillation. Ce mouvement de flexion sera d’autant plus prononcé que le pas sera plus allongé, car, dans ce cas, le centre de gravité du corps étant plus abaissé, la flexion du membre qui oscille devra s’accentuer davantage pour éviter le contact avec le sol. Il y a donc loin de ce travail réellement actif de la jambe pendant la marche au rôle purement automatique d’un simple pendule.
La marche sera modifiée par la résistance plus ou moins grande du sol : si celui-ci présente peu de consistance (sable, boue), une partie de la force déployée par les muscles extenseurs pour pousser en avant le centre de gravité sera détournée de son but et employée à faire pénétrer le pied dans le sol.
L’inclinaison du sol, ainsi qu’il est facile de le comprendre, influera également sur la facilité de la marche. Il en est de môme de la chaussure dont le talon surélève la partie postérieure du pied et facilite le jeu de la jambe.
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Le balancement des membres supérieurs favorise puissamment la marche en s’opposant aux déplacements latéraux qui feraient dévier le corps de la ligne droite. Aussi le simple fait décroiser les bras en marchant constitue-t-il une gêne appréciable, et, chez un coureur, la perte d’un membre supérieur produit-il une entrave réelle, qui pourra en partie disparaître par l’emploi d’un bras artificiel.
Le centre de gravité du corps est donc alternativement soulevé et abaissé pendant la marche : c’est sur cette notion qu’est basée la construction du podomètre.
La vitesse du pas dépend de l’écartement des jambes (longueur du pas) et de la rapidité avec laquelle les pieds se détachent du sol et les jambes oscillent (durée du pas). La marche la plus rapide a été appréciée à 2m6o par seconde.
L’action de monter un escalier nécessite de la part de nos muscles un travail considérable. Il suffit, pour s’en convaincre, de se reporter aux notions sur le travail mécanique, eh tenant compte du poids du corps d’une part, et d’autre part de la hauteur à laquelle ce poids est élevé par le travail des membres inférieurs. Ce travail ne peut se produire que grâce à la flexion du tronc en avant, qui amène le centre de gravité sur l’appui de la jambe antérieure. Par contre, dans l’action de descendre un escalier, tout le poids du corps devra être maintenu sur la jambe postérieure qui se fléchit graduelle-
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ment jusqu’à ce que l’autre jambe soit arrivée au contact du sol.
Les autres modes de progression, en dehors de la marche, sont le saut, la course, le grimper et la natation.
. Saut. — L’homme peut sauter en hauteur, en profondeur et en largeur (en avant et en arrière), et même latéralement : le mécanisme est toujours le même, et le résultat ne diffère que par la direction donnée au centre de gravité, au moment du départ.
Les membres inférieurs se fléchissent d’abord au niveau de toutes les articulations, pendant que le tronc se penche en avant ; plus cette flexion des articulations sera considérable, plus le saut sera étendu. Alors a lieu une détente brusque des membres inférieurs, par suite de la contraction énergique des muscles extenseurs du pied, de la jambe et de la cuisse. L’impulsion donnée a pour premier effet l’extension des articulations précédemment fléchies, puis elle se communique au centre de gravité qui est projeté dans l’espace libre. Il est à remarquer cependant que les muscles fléchisseurs des membres inférieurs peuvent intervenir pour arrêter, quand il leur plaît, cette extension des articulations, laissant la force impulsive continuer son action sur le centre de gravité ; autrement dit, il est possible de sauter, les membres inférieurs restant fléchis.
Le rôle des bras est très important dans le
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saut : leur projection en avant entraîne le corps et laide à quitter le sol.
Au moment où le corps va toucher le sol en retombant, les articulations se fléchissent à nouveau, mouvement quasi automatique et indispensable pour parer aux conséquences fâcheuses de la chute ; de cette façon le choc se décompose au niveau de chaque jointure dont il exagère encore la flexion, et arrive complètement atténué au crâne, sans communiquer d’ébranlement sensible à la masse encéphalique.
Course. — La course diffère essentiellement de la marche en ce que le corps abandonne un instant le sol. Le corps est projeté en avant par la détente des muscles extenseurs d’une seule jambe, mécanisme analogue à celui du saut, mais qui en diffère en ce que toute l’action musculaire tend à chasser en avant et non en haut le centre de gravité. Aussi l’oscillation de ce dernier est-elle fort peu marquée, et d’autant moins accentuée que la course sera plus rapide. Loin même d’être projeté en l'air comme dans le saut, le centre de gravité est abaissé pendant la course, ce qui nécessite une flexion marquée des membres inférieurs : c’est donc à cette flexion des membres inférieurs, et non à un saut, qu’est dû le temps de suspension en l’air du corps pendant la course.
Comme dans le saut, et pour les mêmes motifs que nous avons donnés, la chute a lieu
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sur la partie antérieure du pied, le membre inférieur fléchi.
La fatigue survient rapidement dans ce mode de progression, car le travail musculaire est considérable. En outre, dans la course, le tronc n’oscille pas, ainsi que dans la marche, autour de son axe ; il garde, ainsi que les membres thoraciques, une position fixe, et le thorax est immobilisé par l’effort, d’ou entrave au mécanisme de la respiration (principalement au jeu de l’expiration) et essoufflement rapide.
La course, plus peut-être qu’aucun autre exercice physique, bénéficie de l’entraînement : le résultat obtenu est réellement prodigieux quand on songe à la durée pendant laquelle certains coureurs peuvent soutenir cette allure.
Ramenée à des conditions plus pratiques d’exécution, la course modérée, sous le nom de pas gymnastique , constitue une allure dans laquelle le travail est réglé de façon à pouvoir être soutenu plus longtemps. La vitesse de cette allure est encore néanmoins considérable, car elle peut atteindre 12 kilomètres à l’heure.
Quant à la vitesse maxima de la course, elle a été évaluée à 7 mètres 60 par seconde (1).
(1) Il est d’usage dans les gymnases de se ceindre les reins d’une ceinture dite de gymnastique , tant pour la course que pour les autres exercices corporels. Cette pratique très ancienne (elle existait déjà chez les Grecs) est bonne. La ceinture fournit un point d’appui aux parois de 1 abdomen pendant l’effort et soutient les organes abdominaux (foie, rate, intestins), qui, par suite des secousses qui leur sont imprimées pendant la course, tiraillent les ligaments suspenseurs auxquels ils sont fixés ('point de côté).
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Grimper. — Le grimper est également un mode de progression, copie assez exacte de la reptation de certains animaux.
L’extrémité supérieure du tronc se fixe solidement au moyen des bras et attire à elle le restant du corps. La colonne vertébrale doit s’infléchir le plus possible pour permettre aux membres inférieurs de se fixer, à leur tour, le plus haut possible ; puis, sur ce nouveau point d’appuî, la colonne se redresse reportant plus haut les attaches supérieures et ainsi de suite.
Les muscles les plus puissants de lepaule et du tronc entrent ici en jeu : grand pectoral, deltoïde, trapèze, grand dorsal, biceps, etc.
Du côté des membres inférieurs, ce sont les muscles adducteurs des cuisses qui fixent le corps^ secondés par l'application de la jambe et du pied contre le plan vertical.
Natation. — C’est sur le principe d’Archimède qu’est basé ce mode de progression : tout corps plongé dans un fluide perd une partie de son poids , égale au poids du volume du fluide quil déplace. Par conséquent, pour qu’un corps reste suspendu en équilibre dans un liquide, il faut qu’il soit de même densité (rapport du poids au volume) que lui ; s’il est plus dense, il s’enfoncera avec une force égale à la différence entre son poids et celui du liquide déplacé.
Or le poids spécifique du corps (rapport de son poids au poids du même volume d’eau distillée) diffère peu de celui de l’eau, auquel il
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est cependant légèrement supérieur. Il suffira donc de très légers mouvements des membres, exerçant une pression de haut en bas sur le liquide, pour se maintenir à la surface de l’eau.
En outre, ainsi que nous l’avons dit à propos de la respiration, nous pouvons, par une inspiration forcée, introduire dans nos poumons une nouvelle quantité d’air, ce qui augmentera le volume d’eau déplacé et diminuera le poids spécifique du corps.
Il faut aussi tenir compte de l’influence exercée par la densité du liquide dans lequel le corps est plongé. Ce dernier tendra d’autant moins à s’enfoncer que la densité du liquide sera plus considérable : c’est ce que l’on constate quand on se baigne dans l'eau de mer beaucoup plus dense que l’eau de rivière, à cause de la forte proportion de sel qu’elle tient en solution.
Si le corps tend réellement à s’enfoncer dans l’eau pendant la natation, cela tient surtout à ce qu’il nous est impossible de l’immerger complètement et que nous devons forcément laisser au dehors une partie de la tète, pour respirer. Complètement immergé dans l’eau, nous nous rendons bien compte de la perte de poids subie par le corps : il faut alors des efforts réels pour aller au fond de l’eau.
Par conséquent, des différents modes de natation, le plus favorable sera celui qui immergera la plus grande partie du corps, ce que nous réalisons en faisant la planche , position dans
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laquelle tout le corps est immergé, sauf une faible partie de la face.
La natation proprement dite, c’est-à-dire la progression dans l’eau, consiste essentiellement en ce que nous prenons un point d’appui sur l’eau au moyen des quatre membres, pour chasser le corps en avant. A cet effet, les membres antérieurs préalablement étendus en avant et les membres postérieurs repliés sous le ventre sont projetés rapidement en arrière. Mais l’eau constitue un point d’appui mobile qui cède sous cette pression, ce qui retarde d’autant la progression ; il se passe ici quelque chose d’analogue à ce que nous avons signalé pour la marche sur un terrain mou : une partie de la force employée est détournée de son but. En outre, le report des membres en avant vient sans cesse gêner la progression ; il est donc nécessaire de n’exécuter ce mouvement de report des membres en avant que quand le corps aura terminé tout à fait son mouvement de progression, de façon à ne pas détruire l’effet de la brasse. C’est la précipitation dans ce mouvement qui entrave les efforts des débutants.
Dans le genre de natation dit à la coupe, les deux membres antérieurs sont alternativement portés en avant, ce qui permet leur extension plus considérable et une progression plus rapide.
On ne saurait concevoir, à tout point de vue, un exercice plus salutaire que la natation : tous les muscles sont mis en jeu, ce. que l’on doit
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surtout rechercher dans les exercices gymnastiques. Au bénéfice de l’exercice s’ajoute l’influence heureuse du bain proprement dit, au point de vue de l’hygiène, dont la propreté du corps constitue la base essentielle.
