travail musculaire
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Unité d’Ergonomie DIPLÔME D’ERGONOMIE Faculté de Médecine Pitié-Salpêtrière ET DE PHYSIOLOGIE DU TRAVAIL option p 5 Ergonomie et santé au travail 91, bd de l’Hôpital 75 634 Paris cedex 13 www.ergonomie.chups.jussieu.fr Directeur du diplôme Docteur Bronislaw KAPITANIAK travail musculaire structure du muscle squelettique strié MUSCLE FAISCEAU fibre lente membrane fibre rapide 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 UM1 UM2 unités motrices motoneurone MUSCLE axone 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 1 degré g de liberté 8,4 muscles 1 fonction 4 muscles muscles 6 force 50 daN rapport tension/longueur in situ 40 30 20 flexion du coude extension du coude 10 40 80 120 160 200 40 80 120 160 200 50 40 30 20 flexion de l’épaule extension de l’épaule 10 50 40 80 120 160 200 40 80 120 160 200 40 30 20 flexion de la hanche extension de la hanche 10 40 80 120 160 200 40 80 120 160 200 angle en ° mesures de force maximale ♦ contraction isométrique y système de contention y co-contractions ♦ contraction volontaire y motivation y fatigue 7 maintien de la force maximale 1s temps maintien de la force maximale 1min 1min temps 8 répétition de la force maximale temps 10 s 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 Fmax avec répétition 6/h 20/h 60/h 360/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 0,9 0,1 forces maximales volontaires (n=128) hommes s sportifs niveau international sportifs niveau régional femmes non entraînés extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D non entraînées 0 20 40 60 80 daN 100 14 pentes maximales volontaires (n=128) hommes s sportifs niveau international sportifs niveau régional femmes non entraînés extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D non entraînées 0 200 400 600 800 1000 daN/s pentes maximales volontaires (n=128) hommes s sportifs niveau international sportifs niveau régional femmes non entraînés non entraînées 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 %FMV/s 15 forces maximales volontaires (n=128) haltérophilie course extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D équipes combat 0 20 40 60 80 100 120 daN pentes maximales volontaires (n=96) haltérophilie course équipes extension genou G extension genou D flexion bras G flexion bras D combat 0 200 400 600 800 1000 daN/s 16 Caldwell 1961 Caldwell 1961 17 normes NF X35 X35--106 NF EN 10051005-3 ISO 11228 11228--2 NF X35--106 X35 18 daN NF X35--106 X35 homme valeurs théoriques en continu (effort statique) fréquence horaire daN NF X35--106 X35 f femme valeurs théoriques en continu (effort statique) fréquence horaire 19 daN NF X35--106 X35 personne à capacité d’effort réduite valeurs théoriques en continu (effort statique) fréquence horaire NF X35--106 X35 20 entrée calculs - action spécifique - distribution des forces - population d’utilisateurs prévue population ou population générale spécifique sortie - force isométrique maximale pour une action spécifiée et une population connue d’utilisateurs entrée - force isométrique maximale pour une action spécifiée et une population connue d’utilisateurs multiplicateurs sortie entrée calculs sortie vitesse et fréquence et durée - force maximale compte tenu de la vitesse, de la fréquence et de la durée de l’action NF EN 10051005-3 li it des limites d forces f recommandées pour l’utilisation de machines - 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 y définir la population d’utilisateurs y trouver la Fmax NF EN 10051005-3 force maximale de pousser y vérifier é e laa ddistribution st but o y choisir la limite (85% aptes) y corrections kdyn = 0,8 kslt = f, d 21 NF EN 10051005-3 NF EN 10051005-3 Vitesse action n’implique aucun mouvement action implique un mouvement évident mv 10 1,0 08 0,8 Fréquence (m mf) taction < 0,05 min taction > 0,05 min Durée (h) md <0,2 1,0 0,6 0,2 - 2 0,8 0,4 <1 1,0 2 - 20 0,5 0,2 1-2 0,8 >20 0,3 0 2-8 0,5 FBr = FB x mv x mf x md 22 NF EN 10051005-3 FR = FBr x mr évaluation du risque zone à risque mr recommandée non recommandée, dé acceptable t bl < 0,5 0 5 - 0,7 0,5 07 non acceptable > 0,7 NF EN 10051005-3 • posture de travail facteurs augmentant le risque • accélération et précision du mouvement • vibration • interaction hommehomme-machine • ÉPI • environnement de travail 23 dépense énergétique métabolisme substrat anaérobie alactique ATP, PC anaérobie lactique aérobie ATP énergie (kJ) glucose 3 126 glucose lipides AGL 39 45 1638 1890 24 métabolisme puissance (W) durée max anaérobie alactique 21 000 7 000 0,5s 5s anaérobie lactique 1 800 5min aérobie 1 000 850 700 350 275 210 175 140 1h 4h 10h 2-3 jours 10 jjour 1 mois infini (♂ (♂) infini 25 000 0,5s 20 000 15 000 10 000 5s 5 000 5min 0 1s 10s 100s 1000s 17min 1h 4h 10000s 2,6h temps 25 métabolisme inertie puissance travail anaérobie alactique 0,1 s très élevée 20 à 30 kW très faible > 150 kJ anaérobie lactique 1s élevée 3 à 6 kW faible > 800 kJ 1 - 3 min faible >1,5 kW illimité aérobie Substrat Glycogène AGL origine réserves foie muscles muscles entraînés 100 g 400 g 1000 g graisses 120 g 26 participation des métabolismes à la dépense énergétique temps d'exercice (min) anaérobie (%) aérobie (%) 0,16 1 2 5 10 30 60 83 60 40 20 9 3 1 17 40 60 80 91 97 99 100 % 90 80 70 60 50 Participation du métabolisme aérobie 40 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% VO2max 100 % glycogène 80 glucose 60 40 lipides 20 0 0 1 2 3 4 temps (heure) Quotient respiratoire (R) VCO2 R = VO2 Glucides Protides Lipides 1,00 0 81 0,81 0,70 28
