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Colloque / Séminaire

Séminaire LBMC (présentiel) : Modélisation dynamique et énergétique de la locomotion – comment les dispositifs d’assistance peuvent nous aider à mieux comprendre le fonctionnement du corps humain ?

Le 20 juin 2022

14h

LBMC Université Gustave Eiffel, 25 avenue François Mitterrand, Cité des mobilités, Bron (salle Jules Verne)

Langue / language: the presentation will be in French

Prof. Hélène PILLET, ENSAM

Prof. Hélène PILLET, ENSAM

Résumé + biographie de l'orateur, au format pdf


Comprendre la locomotion est un enjeu important en biomécanique. Cette compréhension nécessite d’appréhender la façon dont le système musculaire commande les différentes articulations du corps humain. Les mouvements de ce dernier, considéré comme le système mécanique à étudier, sont soumis aux lois de la dynamique. Le système musculo-squelettique s’organise ainsi pour atteindre les objectifs locomoteurs fixés par l’activité en tenant compte des interactions avec l’environnement et en particulier avec le sol sur lequel des actions mécaniques sont exercées à chaque contact.

Pour réaliser les mouvements, le système utilise de l’énergie pour contracter les muscles qui actionnent les articulations et, en ce sens, il existe naturellement un lien entre l’énergie métabolique consommée par les personnes et l’énergie mécanique requise à l’exécution du mouvement. Pendant la locomotion, la majeure partie de cette énergie est certainement utilisée pour la progression du centre de masse mais le contrôle de l’instabilité requiert également une part d’énergie qui reste pour l’instant difficile à déterminer.

Dans le cas de la locomotion de personnes équipées de dispositifs d’assistance à la locomotion, par exemple les personnes amputées de membre inférieur, une coordination étroite entre l’humain et le dispositif mécanique est indispensable. L’amélioration des fonctionnalités de ces dispositifs repose donc sur une compréhension fine de la biomécanique du mouvement. De façon complémentaire, l’analyse de la marche avec ces dispositifs, qui contrairement aux articulations natives offrent des réglages qui peuvent être modifiés, permet d’isoler les facteurs mécaniques influant sur la consommation énergétique ou sur l’instabilité de la locomotion.

En biomécanique, plusieurs méthodes ont été développées pour comprendre comment la puissance mécanique est délivrée par les membres inférieurs et utilisés pour la progression du centre de masse. L’ “Individual Limb Method” transferée par Kuo et al. du domaine de la robotique a largement été utilisée dans ce but. En ce qui concerne le contrôle de l’instabilité de la marche, plusieurs travaux ont également cherché à identifier des déterminants mécaniques.

Ces deux aspects ont pour le moment été étudiés de façon séparés. Même si l’arbitrage que le système locomoteur doit réaliser entre les différents objectifs reste un verrou majeur, la combinaison des méthodes citées précédemment en lien avec la mesure de la consommation énergétique associée devrait permettre d’aborder le problème sous plusieurs angles et de contribuer significativement à une meilleure compréhension. La marche appareillée constitue un modèle intéressant pour moduler les paramètres mécaniques d’influence. Inversement, le développement des dispositifs prothétiques bénéficie de l’avancement de la connaissance scientifique pour mieux suppléer aux fonctions locomotrices altérées.