Unité d Ergonomie Faculté de Médecine Pitié-Salpêtrière 91, bd de l Hôpital 75 634 Paris cedex 13 DIPLÔME D ERGONOMIE ET DE PHYSIOLOGIE DU TRAVAIL option 5 Ergonomie et santé au travail www.ergonomie.chups.jussieu.fr Directeur du diplôme Docteur Bronislaw KAPITANIAK travail musculaire structure du muscle squelettique strié MUSCLE FAISCEAU fibre lente fibre rapide membrane FIBRE MUSCULAIRE sarcomère noyau MYOFIBRILLE 1
mécanisme de glissement de filaments actine / myosine muscle au repos modèle de contraction par glissement des filaments muscle en contraction partielle muscle en contraction maximale 2
unités motrices UM1 UM2 motoneurone axone MUSCLE FIBRES MUSCULAIRES stimulation musculaire 3
stimulation musculaire unités motrices 4
5
coordination des muscles 1 muscle 3 articulations 3,8 degré de liberté 4 fonctions 1 articulation 9 muscles 1 degré de liberté 8,4 muscles 1 fonction 4 muscles 6
force dan 50 40 30 20 10 flexion du coude extension du coude rapport tension/longueur in situ 50 40 80 120 160 200 40 80 120 160 200 40 30 20 10 50 40 flexion de l épaule 40 80 120 160 200 extension de l épaule 40 80 120 160 200 30 20 10 flexion de la hanche extension de la hanche 40 80 120 160 200 40 80 120 160 200 angle en mesures de force maximale contraction isométrique système de contention co-contractions contraction volontaire motivation fatigue 7
maintien de la force maximale 1s temps maintien de la force maximale 1min 1min temps 8
répétition de la force maximale 10 s temps force max dan 20 15 stimulation électrique 10 5 effort volontaire 50 100 nombre de contractions 9
force max dan shout shout shout 1 / 2s nombre de contractions Ikai et Ishi 1974 évolution de F max avec répétition 6/h 20/h 360/h 60/h Bourgignon et col. 1959 10
Mesure de la force musculaire et évaluation de l aptitude physique B.Kapitaniak, H.Monod B.Auvert, M.Pruvost, J.L.Bouchard 1982 11
corrélations hommes corrélations hommes m. symétriques m. antagonistes m. agonistes 0,1 0,9 12
13
corrélations hommes m. symétriques m. antagonistes m. agonistes 0,1 0,9 forces maximales volontaires (n=128) sportifs niveau international hommes sportifs niveau régional non entraînés femmes non entraînées extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D 0 20 40 60 80 100 dan 14
pentes maximales volontaires (n=128) sportifs niveau international hommes sportifs niveau régional non entraînés femmes non entraînées extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D 0 200 400 600 800 1000 dan/s pentes maximales volontaires (n=128) sportifs niveau international hommes sportifs niveau régional non entraînés femmes non entraînées 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 %FMV/s 15
forces maximales volontaires (n=128) haltérophilie course équipes extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D combat 0 20 40 60 80 100 120 dan pentes maximales volontaires (n=96) haltérophilie course équipes combat extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D 0 200 400 600 800 1000 dan/s 16
Caldwell 1961 Caldwell 1961 17
normes NF X35-106 NF EN 1005-3 ISO 11228-2 NF X35-106 18
dan NF X35-106 homme fréquence horaire valeurs théoriques en continu (effort statique) dan NF X35-106 femme fréquence horaire valeurs théoriques en continu (effort statique) 19
dan NF X35-106 personne à capacité d effort réduite fréquence horaire valeurs théoriques en continu (effort statique) NF X35-106 20
entrée calculs sortie entrée multiplicateurs sortie - action spécifique - distribution des forces - population d utilisateurs prévue population générale ou population spécifique - force isométrique maximale pour une action spécifiée et une population connue d utilisateurs - force isométrique maximale pour une action spécifiée et une population connue d utilisateurs et et vitesse fréquence durée - force maximale compte tenu de la vitesse, de la fréquence et de la durée de l action NF EN 1005-3 limites it des forces recommandées pour l utilisation de machines entrée calculs sortie - force maximale compte tenu de la vitesse, de la fréquence et de la durée de l action multiplicateur tolérance et risque - appréciation du risque de l action requise lors de l utilisation normale des machines procédure standard définir la population d utilisateurs trouver la F max vérifier la distribution choisir la limite (85% aptes) corrections k dyn = 0,8 k slt = f, d NF EN 1005-3 force maximale de pousser 21
NF EN 1005-3 NF EN 1005-3 Vitesse action n implique action implique aucun mouvement un mouvement évident m v 10 1,0 08 0,8 Fréquence (m f ) <0,2 0,2-2 2-20 >20 t action < 0,05 min 1,0 0,8 0,5 0,3 t action > 0,05 min 0,6 0,4 0,2 0 Durée (h) <1 1-2 2-8 m d 1,0 0,8 0,5 F Br = F B x m v x m f x m d 22
NF EN 1005-3 F R = F Br x m r évaluation du risque zone à risque m r recommandée < 0,5 non recommandée, acceptable 05 0,5-07 0,7 non acceptable > 0,7 NF EN 1005-3 posture de travail facteurs augmentant le risque accélération et précision du mouvement vibration interaction homme-machine machine ÉPI environnement de travail 23
dépense énergétique métabolisme substrat ATP énergie (kj) anaérobie alactique anaérobie lactique aérobie ATP, PC glucose 3 126 glucose 39 1638 lipides AGL 45 1890 24
métabolisme puissance (W) durée max anaérobie alactique 21 000 0,5s 7 000 5s anaérobie lactique 1 800 5min aérobie 1 000 1h 850 4h 700 10h 350 2-3 jours 275 10 jour 210 1 mois 175 infini ( ) 140 infini 25 000 20 000 0,5s 15 000 10 000 5s 5 000 5min 1h 4h 0 1s 10s 100s 1000s 17min 10000s 2,6h temps 25
métabolisme inertie puissance travail anaérobie alactique anaérobie lactique 0,1 s très élevée très faible 20 à 30 kw > 150 kj 1 s élevée faible 3 à 6 kw > 800 kj aérobie 1-3 min faible illimité >1,5 kw Substrat origine réserves Glycogène foie 100 g muscles 400 g muscles entraînés 1000 g AGL graisses 120 g 26
participation des métabolismes à la dépense énergétique temps d'exercice (min) anaérobie (%) aérobie (%) 0,16 83 17 1 60 40 2 40 60 5 20 80 10 9 91 30 3 97 60 1 99 % 100 90 80 70 60 50 40 Participation du métabolisme aérobie 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Temps d'exercice en min 27
origine de l énergie lors d un exercice à 75% VO 2max 100 % 80 60 glycogène glucose 40 20 lipides 0 0 1 2 3 4 temps (heure) Quotient respiratoire (R) R = VCO 2 VO 2 Glucides 1,00 Protides 081 0,81 Lipides 0,70 28