Les différents types de travail musculaire Philippe HAMANT Interne, Besançon

Formules du travail en physique Rappels:

3 types de forces

3 éventualités

Les différentes fibres musculaires: Fibres de type I, lentes, oxydatives et résistantes à la fatigue Fibres de type IIa, rapides, oxydatives et résistantes à la fatigue Fibres de type IIb, rapides, glycolytiques et sensibles à la fatigue

Deux pratiques sportives

La contraction musculaire isométrique La secousse musculaire Le tétanos musculaire (d’après précis de physiologie du travail. Scherrer J., Masson)

Schéma d’un fibre musculaire Elastique Contractile

Le travail statique (modèle)

Le travail statique (exemples) on exprime le travail statique par le produit F(force) * T(durée) sachant que le résultat n’a pas la dimension d’un travail en Joules (on parle de newton.secondes au lieu de newton.mètres par seconde) Exemples : maintien de posture  station érigée de l’homme (nous ne sommes pas complètement statiques !) maintien d’une charge extérieure : contraction isométrique continue parfois intense. La plupart du temps, on s’oppose à la pesanteur.

Le moment d’une force Quelle force doit développer le biceps (principal muscle de la flexion de l'avant-bras sur le bras) pour maintenir l'avant-bras à l'horizontal (coude à 90°) avec une boule de 12 kg (environ 120 N) dans la main ?

La contraction musculaire anisométrique (source :http://prevost.pascal.free.fr/theorie/muscle/travail_muscul.htm)

Moment d’une force: exemple Le biceps doit développer une force 7,7 fois plus grande que le poids de la charge placée dans la main pour maintenir la position, et lutter en même temps contre la force de pesanteur qui s'exerce sur l'avant-bras, la main et la boule. Cette force est de 924 N (environ 92,4 kg de traction). Si le biceps ne peut développer au maximum qu'une force 1000 N, un simple produit croisé nous donne la charge maximale que le sujet peut maintenir en position horizontale avec ce muscle : (12*1000)/924 = 12,98 kg. Par conséquent, tant que la personne soulève des charges inférieures à 12,98 kg, elle pourra faire un travail dynamique concentrique. Avec une charge 12,98 kg, elle sera dans l'incapacité de fléchir son coude et ne pourra que maintenir la position (travail statique). Et pour toute charge supérieure à 12.98 kg, la force de son biceps ne pourra suffire à lutter contre cette force externe : elle ne pourra que freiner la charge trop lourde pour elle malgré une contraction maximale du biceps. Elle sera alors dans des conditions de travail dynamique excentrique. 

Régimes et répartitions topographiques Travail musculaire local léger (frappe sur machine à écrire) Travail musculaire à composante statique (chanfreineur-burineur ; pénibilité liée au poids de l’outil) Travail musculaire général (travaux miniers) Notion d’adaptation circulatoire et ventilatoire: vue avec le groupe précédent

Les processus énergétiques Trois réactions fondamentales, sources d’ATP Source anaérobie alactique, la phosphocréatine Source anaérobie lactique Oxydation mitochondriale

Les régimes musculaires Anaérobiose alactique et lactique: premières secondes d’un exercice maximum de courte durée Aérobiose: activité musculaire moyenne prolongée Anaérobiose lactique: à partir de 60% de VO2 max

La dette d’oxygène

(en aérobiose et anaérobiose) Conclusion Difficulté de modéliser en laboratoire le type de travail effectué sur le terrain Nombreuses tâches, gestes, stéréotypés certes, mais toujours adaptés, combinés, enchaînés, selon les demandes. L’activité n’est pas modélisable par un modèle simple. L’environnement influe trop sur la réalisation du travail.   W=F(n1, n2, …, VO2, VO2max, VCO2, lactacidémie, …, ni,…) Cependant, il est possible de déterminer précisément son l’aptitude à l’effort (en aérobiose et anaérobiose) Il faut considérer son activité comme la somme de multiples taches uniques et stéréotypées, formulables. W=W1+W2+…Wi Mesurables simplement (VO2, lactacidémie…). Dans un second temps, il faut tenir compte de l’enchaînement, du cumul. Et pour cela, rien ne vaut l’observation du salarié, de visu et filmé en parallèle.

Références v CNAM Paris – Ergonomie – Cours ERG 110 (B1) – 2002-2003 v    Précis de physiologie du travail, notions d’ergonomie. Scherrer J., Masson ed., 1981 v    Ergonomies, Monod H., Masson ed, 1999 v    Dépenses énergétiques, sources chimiques de l’énergie, adaptation cardio-respiratoire à l’exercice, Hervé Sors ; certificat optionnel de Médecine du Sport ; faculté Necker ; Pr Elghozi v    www.physiologie.staps.univ-mrs.fr