Définition
La biomécanique est l’étude et la reproduction des mécanismes qui aboutissent à un mouvement déterminé du corps. Il s’agit avant tout de la mécanique articulaire, mais aussi de la mécanique des valvules du coeur qui participent à la circulation du sang.
La mécanique articulaire
Les articulations assurent à la fois le mouvement d’un segment de membre par rapport à un autre dans des directions précises, et à la fois sa stabilité.
Les directions du mouvement sont déterminées par les axes de rotation de l’articulation, et ces axes sont dépendants de la forme des surfaces en contact qui se fait par l’intermédiaire du cartilage articulaire .
Par exemple, dans le genou :
Les deux surfaces articulaires interne et externe de l’extrémité du fémur ont une forme et une courbure différente. Cette asymétrie fait que le haut du tibia qui fait suite au fémur n’effectue pas le même trajet du côté externe que du coté interne : la jambe va tourner un peu vers l’extérieur lorsqu’on la tend, et vers l’intérieur lorsqu’on la plie.
Cette torsion n’est pas inutile ; elle tend plus fortement les ligaments et renforce le verrouillage automatique de l’articulation.
Autre exemple, dans les doigts
Les articulations des phalanges présentent la même asymétrie, ce qui fait que les doigts se replient en biais dans la paume. Cela permet une préhension à la fois précise et solide.
Pour les articulations mobiles dans les 3 plans de l’espace :
Dans la hanche , la stabilité est plus compliquée à obtenir : la tête du fémur doit être suffisamment emboîtée pour que les ligaments et les muscles n’aient plus qu’à contrôler la fluidité du mouvement et à maintenir un contact permanent. La forme particulière de la cavité cotyloïde qui reçoit le fémur fait que la tête de celui-ci tient toute seule dans son creux avec une force d’attraction particulière, très efficace. La puissance de cette articulation donne parfois du fil à retordre au chirurgien lors de la pose d’une prothèse de hanche...
C’est le même problème pour l’épaule , où l’humérus doit pivoter dans tous les sens par rapport à la cavité glénoïde située à l’extrémité de l’omoplate. Pour l’épaule, les tendons qui coiffent la tête de l’humérus ont un rôle important dans le recentrage permanent de la tête lors du mouvement.
La mécanique musculaire
Les muscles ont une forme et une structure adaptée à leur fonction.
L’orientation et la fixation des faisceaux musculaires sur les os sont faites pour donner à l’articulation mais aussi aux muscles la meilleure efficacité mécanique possible : par exemple un muscle interosseux de la main à la forme d’une plume et s’insère tout le long des os métacarpiens (dans la paume) et permet le rapprochement de ces os : c’est grâce à ces muscles que l’on peut à loisir écarter ou resserrer les doigts...
Autre exemple : le muscle du quadriceps, qui permet de lever la jambe tendue, possède trois faisceaux insérés sur le fémur et la rotule, et un quatrième entre le bassin et la rotule. Toutes les fibres sont orientées en longueur pour avoir un maximum de raccourcissement ; seule la quatrième permet de soulever la jambe en bloc, tout en gardant le genou tendu.
Pour certains muscles, il y a un os supplémentaire sur leur tendon qui permet de démultiplier ses lignes d’action et d’en augmenter l’efficacité, en éloignant le tendon de l’os : par exemple le fléchisseur du gros orteil, qui permet de décoller le pied lors la marche, ou le quadriceps, qui a assez de force pour retendre la jambe sous le poids du corps.
La mécanique des valvules :
Les valvules des veines sont des replis qui empêchent le sang de refluer dans les jambes. Toutefois ils ne suffisent plus quand les veines manquent de tonicité et se dilatent.
Les valvules du coeur sont un peu pareilles, mais elles doivent en se refermant empêcher toute fuite du sang. Elles sont solidaires dans leurs insertions du muscle cardiaque, et peuvent donc se détériorer si celui-ci est atteint, ce qui est le cas dans l’infarctus du myocarde .