1 L’équilibre physiologique et ses secrets

RÉSUMÉ : L’ÉQUILIBRE PHYSIOLOGIQUE ET SES SECRETS, CARRIER, A.-J. ET

DESBIENS, M. 2017. RAPPORT INTERNE. SCIENCES, CÉGEP DE SAINT-FÉLICIEN.

PLUSIEURS FACTEURS PEUVENT INFLUENCER L’ÉQUILIBRE PHYSIOLOGIQUE. DES

TESTS ONT ÉTÉ EFFECTUÉS POUR VÉRIFIER LES EFFETS DE QUATRE D’ENTRE EUX : LE

SEXE, L’INDICE DE MASSE CORPORELLE, LA VUE ET L’OUÏE.

ABSTRACT: PHYSIOLOGICAL EQUILIBRIUM AND ITS SECRETS, CARRIER, A.-J. ET

DESBIENS, M. 2017. INTERNAL REPORT. SCIENCES, CÉGEP DE SAINT-FÉLICIEN.

SEVERAL FACTORS MAY INFLUENCE PHYSIOLOGICAL EQUILIBRIUM. TESTS WERE

TAKEN TO VERIFY THE EFFECTS OF FOUR OF THEM : SEX, BODY MASS INDEX, VIEW

AND HEARING.

MOTS CLÉS : MATHÉMATIQUE, ÉQUILIBRE, STATIQUE, DYNAMIQUE, FACTEURS

D’INFLUENCE, SEXE, INDICE DE MASSE CORPORELLE, VUE, OUÏE

Sans équilibre, nous ne serions qu’une masse amorphe, incapable de se mouvoir,

puisque nous ne pourrions même pas nous tenir assis adéquatement.

Qu’adviendrait-il si, du jour au lendemain, nous subissions un changement physique

sur une partie de notre corps qui affecte notre équilibre? La question se pose. C’est

pourquoi cet article traite de l’équilibre physiologique de l’être humain et de certains

facteurs l’influençant.

But

Étudier certains facteurs influençant l’équilibre physiologique.

Théorie

Les trois principaux facteurs qui affectent notre équilibre sont le système

proprioceptif, c’est-à-dire la «sensibilité du système nerveux aux informations sur les

postures et les mouvements venant des muscles et des articulations»1, le système

vestibulaire, qui compose l’oreille interne, et le cervelet, la partie du cerveau

nécessaire aux fonctions motrices tels la coordination des mouvements et l’équilibre.

Cependant, ce ne sera pas sur ces facteurs que se concentrera notre projet.

Le premier facteur observé est celui de l’indice de masse corporelle de la personne.

Pour ce facteur, le poids et la taille de chaque sujet fut pris pour ensuite calculer

1 http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/proprioceptif_proprioceptive/64424

L’équiLibre

physiologique et ses secrets

Par : Ann-Julie Carrier et Maxime Desbiens

2 L’équilibre physiologique et ses secrets

l’indice de masse corporelle à l’aide du site du Club Avantage MULTI-SPORTS2 et,

ensuite, il faut se référer au tableau 1 pour la classification. Ce facteur a été choisi

puisque plusieurs personnes affirment qu’il est possible d’observer un manque

d’équilibre lorsqu’une personne a un indice de masse corporelle au-dessus de la

moyenne.

Tableau 1 : tableau de classification de l’IMC

IMC (kg/m2) Classification du poids

‹ 18,5 Sous le poids normal

18,5- 24,9 Normal

25,0- 29,9 Surpoids

30,0- 34,9 Obésité Grade I

35,0- 39,9 Obésité Grade II

› 40 Obésité Grade III

Le second facteur qui est à l’étude pour cette expérience est le sexe. La raison est

très simple: malgré toutes les recherches effectuées, rien de concluant ne fut trouvé

à propos de l’effet de la différence des sexes sur l’équilibre de chacun. Cependant, il

existe un tableau de référence (voir tableau 2) pour quantifier l’équilibre sur une

échelle de 1 à 5 indiquant qu’une femme doit maintenir son équilibre moins

longtemps qu’un homme pour obtenir le même résultat sur l’échelle, d’où

l’hypothèse numéro deux nommée plus loin.

Tableau 2 : Tableau de référence pour le test d’équilibre statique les yeux

fermés

Le troisième facteur qui est à l’étude lors de ce projet est la vue. Ce facteur est

étudié puisque qu’il est connu que lorsque l'on ferme les yeux, l'équilibre est

moindre, puisqu’il est plus difficile de se localiser dans l’espace. Il fut déterminé qu’il

fallait approfondir les recherches sur ce sujet pour savoir à quel point la perte de ce

sens affecte cette particularité.

Le quatrième et dernier facteur à l’étude est l’ouïe. Il est connu déjà que lorsque

quelqu’un est affecté par l’alcool, c’est l’oreille interne qui est touchée. Certaines

parties de l’oreille affectent donc notre équilibre. Cependant, qu’arrive-t-il lorsque

2 http://www.clubavantage.ca/calcul-de-votre-imc-poids-sante/

3 L’équilibre physiologique et ses secrets

c’est l’ouïe qui est touché? C’est pour répondre à cette question que ce facteur a été

choisi.

Hypothèses

Les hypothèses posées à la suite des recherches effectuées sont les suivantes :

1- Une personne ayant un indice de masse corporelle plus élevé que la moyenne a

moins d’équilibre.

2- L’équilibre d’une femme est généralement moins élevé que celui d’un homme.

3- La perte de la vue diminue le temps de maintien de l’équilibre statique de plus du

tiers de ce qu’il était avant la perte.

4- La perte de l’ouïe n’a aucun effet sur l’équilibre statique, mais diminue un peu celui

dynamique.

Matériel et méthode

La liste complète du matériel utilisé se trouve en annexe (voir annexe 1).

Deux types de tests ont été effectués lors de l’expérimentation, un pour chacune des

deux catégories d’équilibre. Pour le test statique, le sujet devait se placer dans une

position spécifique, sur une jambe (Voir l’étape 1 du protocole 2 en annexe 2). Ce

test devait être effectué sans aucune contrainte, puis avec les yeux bandés pour

vérifier le facteur de la vue et, finalement, avec les oreilles bouchées pour vérifier les

effets de l’ouïe sur l’équilibre. Pour le test dynamique, le sujet devait marcher à

reculons sur une ligne. Ce test fut réalisé sans contrainte et avec le facteur de l’ouïe

seulement. Chaque test était chronométré pour nous permettre de comparer les

résultats entre eux. La démarche complète qui fut employée se trouve en annexe

(voir annexe 2).

Résultats et discussions

Cette section de l’article portera sur les résultats obtenus ainsi que sur l’analyse de

ceux-ci. Pour ce qui est de l’indice de masse corporelle, l’hypothèse est infirmée. En

effet, dans le tableau 3, on retrouve les résultats des personnes ayant un IMC au-

dessus de la moyenne et ceux-ci ne sont pas plus bas que la moyenne générale des

autres sujets qui est de 102,93 secondes. Par contre, les sujets qui ont été étudiés

ne se situaient pas dans les catégories d’obésité de classe 2 et 3 selon le tableau de

classification des IMC (voir tableau 1), il est donc impossible de conclure quoi que ce

soit pour ces catégories. Par contre, il est possible d’affirmer que les personnes en

surpoids ou en obésité de classe 1 n’ont pas nécessairement moins d’équilibre que

ceux ayant un IMC dans la moyenne pour l’échantillon de la population étudié. Il serait possible de poser une nouvelle hypothèse sur ce point: Les personnes ayant

un IMC classé comme une obésité de classe 2 ou de classe 3 auront moins

d’équilibre que les personnes ayant un IMC dans la moyenne, en surpoids ou

d’obésité de classe 1.

4 L’équilibre physiologique et ses secrets

Tableau 3 : Tableau du temps d’équilibre statique normal :

IMC au-dessus de la moyenne

IMC (Kg/m2)

25,26 32,46 27,77 31,65 26,88 28,71 29,40 29,70 27,64 26,50

Temps (s)

120,0 120,0 120,0 119,3 64,6 120,0 59,7 49,2 120,0 120,0

Pour ce qui est du sexe, débutons par l’analyse de l’équilibre statique. D’abord, des

graphiques des données recueillies ont été réalisés pour permettre une meilleure

interprétation (voir graphiques 1 et 2 en annexe 3). Par contre, seulement avec les

graphiques, il est impossible d’en arriver à une réelle conclusion. Pour obtenir une

réponse concluante, des moyennes ont été calculées pour pouvoir les comparer (voir

tableau 4).

Tableau 4 : Tableau des moyennes des résultats aux tests selon le sexe

Temps (s)

É.S.

normal

É.S sans la

vue

É.S. sans

l’ouïe

É.D normal É.D. sans

l’ouïe

Femme 97,660 27,182 95,024 15,308 12,551

Homme 105,233 23,396 108,820 11,856 9,231

On remarque que les hommes ont une moyenne plus élevée pour l’équilibre statique

normal et sans l'ouïe, mais que ce sont les femmes qui ont la meilleure moyenne

pour celui sans la vue, ce qui infirme l’hypothèse selon laquelle l’équilibre des

hommes est meilleur et qui prouve que le tableau de test d’équilibre statique les

yeux fermés (voir tableau 2) n’est pas fiable et ne devrait pas être utilisé dans les

cours d’éducation physique pour noter les étudiants d’après les résultats que nous

avons obtenus

Pour ce qui est de l’équilibre dynamique, le graphique 3 (voir annexe 3) comme le

tableau 4 nous démontre que les hommes ont de meilleurs résultats. Il serait donc

possible de conclure que l’hypothèse 2 est en fait confirmée en partie. Par contre,

puisque les sujets devaient marcher sur une ligne en s’assurant que leurs orteils

touchent toujours le talon de l’autre pied durant le test, les hommes, qui ont

généralement de plus grands pieds, devaient faire moins de pas pour atteindre

l’autre bout de la ligne. Il est donc possible que leurs meilleurs résultats soient dus à

cette caractéristique physiologique et non à un meilleur équilibre dynamique.

La troisième hypothèse, qui stipule que la perte de la vue diminuera de plus du tiers

l’équilibre statique, est plus que confirmée. En effet, dans le graphique 4 (voir

annexe 3), le temps de maintien de l’équilibre avec le bandeau sur les yeux est plus

bas que celui sans contrainte. De plus, pour confirmer les résultats obtenus, un test

d’hypothèse fut réalisé. Ce test sert à savoir si la différence de temps entre les deux

séries de test est assez grande pour qu’elle soit tenue en compte. Tout d’abord, il

faut calculer un d moyen qui se trouve à être la moyenne des différences entre le

test d’équilibre sans contrainte et celui avec contrainte. Ensuite, il suffit de trouver

les deux bornes qui nous indiqueront s’il y a une différence significative ou non (voir

exemple de calcul annexe 4). Pour résumer, si le d moyen se situe entre les deux

bornes, c’est qu’il n’y a pas de différence significative, mais si le d moyen se situe en

dehors des bornes, alors la différence sera significative. Le d moyen de -74,95 est

très loin de se situer entre les bornes de -10,10 et de 10,10 (voir tableau 5). Bref, il

5 L’équilibre physiologique et ses secrets

est possible de conclure que la différence est significative et que l’hypothèse 3 est

confirmer.

Tableau 5 : Tableau des résultats aux tests d’hypothèse

É.S sans la vue É.S. sans l’ouïe É.D. sans l’ouïe

C1 -10,10 -6,00 -2,94

C2 10,10 6,00 2,94

d moyen -74,95 -5,03 -5,48

Différence Significative Non significative Significative

La dernière hypothèse comprend deux volets : l’équilibre statique et l’équilibre

dynamique. La première partie est confirmée, la perte de l’ouïe n’a aucun effet sur le

temps de maintien de l’équilibre statique comme le démontre le graphique 5 (voir

annexe 3) et le test d’hypothèse effectué (voir tableau 5). Par contre, une

amélioration dans la stabilité du sujet a été observée lors du test. En effet, les sujets

balançaient parfois un peu lors des tests, mais avec les bouchons, ils étaient plus

stables, car leur concentration était meilleure sans les bruits ambiants.

La deuxième partie de l’hypothèse, qui affirme que la perte de l’ouïe diminuera

l’équilibre dynamique, est quant à elle infirmée. En effet, lorsque l’on regarde le

graphique 6 (voir annexe 3), on peut voir que les points des tests effectués avec les

bouchons sont plus bas. Les tests ont donc été effectués plus rapidement. Le test

d’hypothèse confirme que la différence est bel et bien significative (voir tableau 5),

puisque le d moyen se situe hors des bornes. Par contre, encore ici, il y a la

possibilité que les résultats ne soient pas exacts du fait que tous les sujets

s’amélioraient d’une fois à l’autre lorsqu’ils effectuaient le test dynamique sans

aucune contrainte (voir annexe 5). Il est donc possible que l’amélioration ne soit pas

due à la perte de l’ouïe. Cependant, cette hypothèse est infirmée, car il est certain

que la perte de l'ouïe n’a pas fait diminuer l’équilibre des sujets.

Pour s’assurer d’avoir des résultats fiables, le plus de causes d’erreur possible ont

été éliminées. Premièrement, pour la confidentialité et pour éliminer le plus possible

de distractions tel le bruit, les tests ont été effectués dans un local isolé.

Deuxièmement, les sujets à l’étude furent limités à la tranche d’âge de 16 à 40 ans

pour que la formation du corps soit semblable : qu’il soit complètement formé et que

l’âge n’est pas encore commencé à le détériorer. De plus, il est difficile de travailler

avec un grand nombre de sujets à cause de la ponctualité et de l’assiduité des

sujets, mais 42 volontaires ont finalement effectué les tests.

Troisièmement, chaque test ont été effectués trois fois pour éviter que les données

aberrantes est trop d’incidence sur les résultats finaux. De plus, un laps de temps

maximum de 120 secondes (2 mins) a été fixé pour le maintien de l’équilibre

statique pour ne pas que le test devienne un test de force physique au lieu d’un test

d’équilibre.

Finalement, la même instrumentation a été utilisée pour chaque test : la même

balance pour peser les sujets et le même chronomètre pour mesurer le temps, pour

éviter que l’incertitude ne change à chaque expérimentation. De plus, dans la même

optique, chaque test d’équilibre statique effectué était réalisé toujours avec la même

jambe.

6 L’équilibre physiologique et ses secrets

Conclusion

Bref, il est possible d’affirmer que le but à bel et bien été atteint. En effet, le poids

n’influence pas vraiment l’équilibre et les tests d’équilibre statique ne devraient pas

faire de différence entre les filles et les garçons. La perte de la vue diminue

énormément l’équilibre statique et la perte de l’ouïe augmente la concentration du

sujet et, par le fait même, sa stabilité lors des tests, mais n’augmente pas le temps

de maintien de l’équilibre statique et ne diminue pas l’équilibre dynamique. Les

quatre facteurs ont donc pu être étudiés comme désiré et seulement la troisième

hypothèse, ainsi que la première partie de la quatrième, ont été confirmées. Si les

tests étaient effectués sur différentes tranches d’âge, les résultats seraient-ils les

même? À quel point le vieillissement influence-t-il l’équilibre physiologique des gens?

Remerciements

Nous voulons d’abord remercier Dominique Boivin, enseignant de mathématique au

Cégep de St-Félicien et tuteur pour le cours projet, pour nous avoir guidés tout au

long de la démarche, pour ses judicieux conseils ainsi que pour sa disponibilité et

son temps. Nous remercions également le docteur Daniel Carrier pour nous avoir

donné de son temps en début de projet pour répondre à nos questions. Nous voulons

finalement remercier les 42 personnes qui ont acceptées de participer à nos tests en

tant que sujet, car le projet n’aurait pu avoir lieu sans eux.

Médiagraphie

Les cinq sens, Science et vie, Hors-série, ISSN 0151 0282, 159 pages.

Principes d’anatomie et de physiologie, ERPI, IMBACH Andrée et FERRON André, 2e

trimestre 2001, Canada, 1121 pages.

Évaluation de la condition physique – Tests complémentaires, [En ligne], [Auteur

inconnu],

https://s3.amazonaws.com/monlabdocs/gcc_ps/sainsactifs3/pdf/W11107_tests_com

p_FR_12_EPF_26_11_09.pdf, 1 page.

Test d’équilibre : Dynamique, [En ligne], [Auteur inconnu],

http://www.sportsante13.fr/testdequilibre/testdequilibre_dynamique, 1 page.

Éléments de physiologie, FLAMMARION, MALMÉJAC. J, France, 1962, 774 pages.

Test d'équilibre et de proprioception, [En ligne], [Auteur inconnu],

http://entrainement-sportif.fr/test-equilibre.htm , 1 page.

IMC et Poids santé, [En ligne], [Auteur inconnu],

http://www.clubavantage.ca/calcul-de-votre-imc-poids-sante/ ,1 page.

Dictionnaire de français LAROUSSE : proprioceptif, proprioceptive, [En ligne],

http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/proprioceptif_proprioceptive/64424

7 L’équilibre physiologique et ses secrets

Annexe 1

Matériel utilisé :

Balance

Chronomètre

Plusieurs pairs de bouchons d’oreilles

Sac à déchets biomédicaux

Plusieurs pairs de gants

Foulard opaque pour cacher les yeux

Du ruban adhésif pour mettre sur le sol

Ruban à mesurer

8 L’équilibre physiologique et ses secrets

Annexe 2

Protocole 1 : Démarche générale

1- Expliquer au sujet les tests qui seront effectués.

2- Inscrire le sexe du sujet dans le tableau prévu à cet effet.

3- Faire enlever les souliers et les objets pouvant nuire aux tests tels les bijoux

embarrassants du sujet ainsi qu’attacher les cheveux longs.

4- Peser et mesurer le sujet et inscrire les résultats dans le tableau prévu à cet

effet.

5- Faire le test d’équilibre statique en suivant le protocole 2 trois fois.

6- Faire le test d’équilibre dynamique en suivant le protocole 3 trois fois.

7- S’assurer d’avoir noté tous les résultats dans les tableaux, faire des

moyennes pour les résultats des tests en excluant les données aberrantes et

calculer l’indice de masse corporelle à l’aide des données recueillies à l’étape

3.

Protocole 2 : Test d’équilibre statique

1- Montrer la position à prendre au sujet tel qu'imagé sur la photo suivante.

Prendre en note la jambe qui touche au sol choisi par le sujet pour que la

même soit réutilisée lors du prochain test.

9 L’équilibre physiologique et ses secrets

2- Faire garder la position le plus longtemps possible. Démarrer le chronomètre

aussitôt que le pied du sujet touche sa jambe. Le test prend fin lorsque le

sujet se met à sautiller, pose son pied au sol ou atteint 2 minutes.

3- Noter le temps chronométré précédemment dans le tableau prévu à cet effet.

4- Refaire les étapes 1 à 3 avec un bandeau opaque sur les yeux du sujet.

S’assurer que le sujet ne voit rien avant de commencer le test.

5- Refaire les étapes 1 à 3 avec des bouchons dans les oreilles du sujet. Ne pas

parler pendant le test pour s’assurer d’un silence le plus grand possible.

Protocole 3 : Test d’équilibre dynamique

1- Faire une ligne de 3 mètres au sol à l’aide de ruban adhésif et d'un ruban à

mesurer.

2- Le sujet se place au bout de la ligne, dos à cette dernière. Il recule le long de

la ligne le plus rapidement possible. « Chaque fois que [le sujet pose un] pied

derrière l’autre, il doit être en contact avec le pied de devant. »3

3- Démarrer le chronomètre au moment où le sujet commence à reculer et

l’arrêter lorsqu’il arrive au bout de la ligne. Chaque fois qu’un des pieds du

sujet sort de la ligne, il y a une erreur. Le sujet a droit à trois erreurs

maximum. S'il dépasse trois erreurs, il recommence le test. Chaque erreur

ajoute 1 seconde au temps final.

4- Refaire les étapes 2 et 3 avec des bouchons dans les oreilles du sujet.

3 http://www.sportsante13.fr/test_d_equilibre/test_d_equilibre_dynamique

10 L’équilibre physiologique et ses secrets

Annexe 3

11 L’équilibre physiologique et ses secrets

12 L’équilibre physiologique et ses secrets

13 L’équilibre physiologique et ses secrets

Annexe 5

Sujet 40 : test É.D.

Essai Normal Sans l’ouïe

temps 1 11,9 8,0

2 8,4 8,9

3 6,8 8,7

Sujet 41 : test É.D.

Essai Normal Sans l’ouïe

temps 1 13,5 10,8

2 10,9 10,8

3 9,6 10,4

Sujet 42 : test É.D.

Essai Normal Sans l’ouïe

temps 1 11,0 8,7

2 8,9 7,8

3 8,2 7,4