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Jean Claude de MAUROYJean Claude de MAUROY
Nouvelle Biomécanique Nouvelle Biomécanique non linéaire du rachis non linéaire du rachis
S’il est vrai que de Stonehenge à S’il est vrai que de Stonehenge à GisezGisez
Les blocs de pierre luttent contre la force de compression de la pesanteur. Les modèles mathématiques basés sur la compression axiale d’un rachis en position immobile sont-ils suffisants ?
La colonne vertébrale est-elle vraiment une colonne ?
Wooden X pieceKenneth Snelson1949
Le rachis ne ressemble-t-il pas plus à cette sculpture stable dans tous les plans de l’espace ?
La colonne n’est pas La colonne n’est pas uniquement un empilement de uniquement un empilement de cubes.cubes.
Mais un système omidirectionnel
L’ensemble peut défier les lois de la gravité : gymnastique, patinage…
Système vertébral Système vertébral omnidirectionnelomnidirectionnel
Comment expliquer la fonction vertébrale ?
Concept d’intégrité de Concept d’intégrité de tensiontension
Créé par l’architecte R. Buckminster Fuller en 1920
Contracté en TENSEGRITY
En biomécanique, l’intégrité tensionnelle est la propriété des objets dont les composants usent tension et compression de telle sorte que la force et la résistance dépassent la somme de celles de leurs composants.Ainsi les os et les muscles agissent en unisson pour se renforcer.
Système musculo-Système musculo-squelettiquesquelettique
La résistance à la charge des muscles paravertébraux est de 3000 Newtons
En mécanique newtonnienne, lors d’un soulèvement de poids, la charge atteint 16 000 Newtons
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Modèle non linéaire Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure
Structure de base : Le triangle
Icosahèdre tronqué= ballon de football
Pour une meilleure stabilité
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Modèle non linéaire Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure
Exemple du dôme géodésiqueExemple du dôme géodésique
Théoriquement, la taille du dôme est illimitée. (invariance d’échelle)
Montréal 1967
Stabilité maximale avec un minimum de matériau
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée
Modèle non linéaire La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure
Exemple des dinosauresExemple des dinosaures
Le cou des dinosaures de 10 mètres de long fonctionne dans toutes les positions.
Le muscle augmente sa force lorsque sa surface de section augmente.
L’os augmente de section non du fait de la compression, mais du fait des tensions de la matrice de collagène.
En mécanique newtonnienne, un animal de taille supérieure au lion serait impossible
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée Modèle non linéaire La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure
Exemple de la caravaneExemple de la caravanesystème non linéairesystème non linéaire
La traction est convergente (pull)Montée ou accélération
en descente
La poussée est divergente (push)Descente
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée Modèle non linéaire Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure
Exemple du ballon de Exemple du ballon de baudruchebaudruche
La tension est continue, la compression est discontinue. La tension continue de l’enveloppe du ballon lutte contre les molécules d’air à l’intérieur qui chacune repousse l’enveloppe de façon discontinue.
L’ensemble est beaucoup plus résistant que la mince enveloppe de caoutchouc.
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée Modèle non linéaire Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure
La charge appliquée est distribuée à toute la structure
La pression au niveau du point d’appui se transmet à l’ensemble de la structure si les rayons sont bien tendus
Caractéristiques d’un système Caractéristiques d’un système à intégrité de tensionà intégrité de tension
Système omnidirectionnel Structure de base le triangle Maximum de stabilité avec un minimum de matériau Invariance d’échelle : la taille est théoriquement illimitée Modèle non linéaire Structure rigide en compression discontinue et flexible en
tension continue La force et la résistance de l’ensemble dépasse celle de
leurs composants Faible énergie consommée La charge appliquée est distribuée dans toute la structure Principe universel
Tenségrité : principe universel ?Tenségrité : principe universel ?
Noyau du carbone 12
612Atome de carbone C
Carbone : 2 formes pures :
GRAPHITE
DIAMANTDIAMANT
Tenségrité : « the architecture of life » Tenségrité : « the architecture of life » (Ingber)(Ingber)
Aulonia hexagona (diatomée)
VOLVOX : algue sphèrique creuse dont la paroi se compose de milliers de cellules enchassées dans un matrice gélatineuse
Exemple du système nerveuxExemple du système nerveux
Le système nerveux central est un système à intégrité de tension.
Le système sensitif envoie des informations en continu.
Le système moteur envoie des impulsions discontinues.
Système musculo-squelettiqueSystème musculo-squelettique
Les ligaments sont sous tension continue (jaune, longitudinal antérieur et postérieur)
Les ligaments ont une structure élastique, ils absorbent l’énergie et la restitue en mobilisant la charge.
S’ils sont sectionnés la colonne s’allonge
Structure du corps vertébralStructure du corps vertébral
La structure anatomique du corps vertébral avec ses apophyses épineuses et transverses évoque un système d’intégrité de tension.
Needle Tower by Kenneth Snelson 1968Washington
multifidus
rotateur
Transversaire épineux
Plan superficiel
Le rachis : structure de tenségritéLe rachis : structure de tenségrité 1.longitudinale1.longitudinale
Document JF Salmochi
Le rachis : structure de tenségritéLe rachis : structure de tenségrité 2.segmentaire2.segmentaire
CONTRAINTES
ORIENTATION DE L’ANNULUSLamelles concentriques disposées de façon oblique d’une couche à l’autre : 30° par rapport au plan du disque, 120° entre elles. 30°
120°
Annulus fibrosus : contraintes tangentielles en TENSION
Nucléus pulposus : contraintes verticales en COMPRESSION
Document JF Salmochi
Exemple de la maladie de Exemple de la maladie de MarfanMarfan
La tension ligamentaire est modifiée, avec grande taille et déformation rachidienne
Rôle des tenseursRôle des tenseurs
Si l’on tend les cordes, le mât est plus solide (effet d’élongation axiale dans le corset ou Harrington)
Si on les coupe (chirurgie), la solidité de l’ensemble diminue
Cliniquement, relation entre scoliose et mise en tension unilatérale du tenseur du fascia lata (TFL)
Structure du corps vertébralStructure du corps vertébral
Les structures osseuses ne se touchent pas comme dans les systèmes à intégrité de tension.
Nouvelle modélisation Nouvelle modélisation du rachisdu rachis
Ce sont les tissus mous autour du rachis qui, sous une tension appropriée, maintiennent et peuvent soulever l’ensemble du rachis.
Le rachis n’est plus une colonne avec un empilement de vertèbres, mais une structure à intégrité de tension.
Les ligaments paravertébraux sont sous tension continue lorsque le rachis est au repos.La longueur des muscles paravertébraux au repos est telle qu’ils sont en permanence sous tension.
Les vertèbres et les disques sont en compression discontinue
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