Activation musculaire du complexe musculo-tendineux

Activation musculaire du complexe musculo-tendineux

Dans un but de simplifier la méthode, de diminuer le temps de calcul et de valider uniquement le phénomène d’activation musculaire, les dimensions du MTC sont les dimensions moyennes du MTC étudié dans les parties précédentes (LoM = 134 mm, LoT = 13,4 mm, LaM = 12,1 mm, LaT = 6,7 mm et Ang = 20 °). La force isométrique maximale pour un MTC est reliée à sa contrainte isométrique qui est identique pour chaque MTC et à sa section physiologique, qui elle doit être personnalisée en fonction de la section moyenne du MTC et de son angle de pennation. La relation les reliant est donnée par Winters et Stark (1988) : 𝐹 = 0,5 MPa. Cette dernière valeur est choisie pour la suite de l’étude. Ainsi, pour notre MTC, PCSA = Sectionmoy x cos(20 °) = 89,3 mm². Donc 𝐹 = 44,6 N. Pour obtenir une force de contraction isométrique de 44,6 N pour le MTC comportant approximativement 400 fibres, la force de contraction à implémenter dans la loi de comportement des fibres musculaires doit être déterminée. Identiquement à la méthode employée pour les fibres musculaires, la détermination des courbes force/déplacement se fait point par point avec un allongement du MTC puis son maintien en position suivi d’une activation musculaire (Figure 115). Les points des courbes force/déplacement sont donc obtenus pour des sollicitations isométriques, pour différents allongements initiaux du MTC. Une valeur de la force passive (après allongement) et de la force totale (après allongement puis contraction) sont ainsi obtenues. Ainsi, la force totale et la force passive sont obtenues et la force active du MTC en est déduite. Cette méthode a donc été réalisée tous les 1 % de déformation et pour des déformations allant de -30 % à 30 % (compression et traction). Le comportement passif et actif du MTC est étudié avec les courbes force/longueur pour la partie compression, contraction isométrique (déplacement nul) et traction. La force relevée correspond à la force totale dans le MTC. Le déplacement correspond à l’allongement total du MTC lors des différentes sollicitations décrites précédemment.

Visualisation de la contraction musculaire

L’aspect visuel du comportement passif et actif du MTC est étudié lors des différentes sollicitations décrites précédemment. Les différentes configurations sont visualisées, notamment la contraction isométrique lors d’un maintien en position du MTC et la visualisation de la déformation visuelle du MTC lors d’un allongement (par exemple un allongement de 10 % de déformation totale) puis d’un maintien en position durant lequel l’activation musculaire est active. L’influence du niveau d’activation sur la force active générée par le MTC est étudiée. Le niveau d’activation pouvant varier entre 0 et 1, nous choisirons les valeurs suivantes : 0,25 ; 0,50 ; 0,75 ; 1. Ceci représentant quatre différents niveaux d’activation allant de faible à maximal. Ce niveau d’activation est le même pour toutes les fibres au vu de l’hypothèse simplificatrice faite que toutes les fibres se contractent en même temps La formule pour obtenir la force isométrique maximale (Winters et Stark, 1988) a permis d’avoir un ordre de grandeur de la force isométrique du MTC et de pouvoir paramétrer ainsi la force isométrique maximale de chaque fibre, grâce à la relation du paragraphe précédent. Ainsi, pour obtenir une force de contraction isométrique maximale égale à 42,6 N, il est nécessaire de fixer la force maximale de contraction des fibres musculaires à Fmax, fibre = 0,3 N (Figure 122). Les résultats précédents sur le MTC équivalent ont permis d’obtenir un bon ordre de grandeur pour la force de contraction de la fibre musculaire ainsi que pour la force maximale isométrique du MTC. Les différences entre les résultats numériques et théoriques s’expliquent également par la prise en compte de l’epimysium qui va contribuer fortement au comportement mécanique global du MTC. Cette enveloppe n’étant pas présente dans la modélisation du MTC équivalent, le comportement actif du MTC s’en trouve légèrement modifié. Le comportement mécanique en compression de l’epimysium a été modifié, de la même manière que cela a été fait pour la MEC. Ces modifications permettent de restreindre le glissement des éléments discrets des fibres musculaires entre eux, lors de la contraction. De plus, la structure du MTC ainsi que sa géométrie rendent la modélisation du MTC plus réalistes mais ce sont des paramètres influents sur le comportement actif du MTC. Cette influence a déjà été expliquée précédemment avec les MTC de différentes formes et démontrée pour le comportement mécanique passif du MTC (Roux et al., 2016). Un décalage apparaît entre la force maximale active du MTC et sa force isométrique maximale. En effet, la force maximale active du MTC ne se produit pas pour une déformation nulle mais pour une déformation de 3 %. Cette différence peut s’expliquer par l’angle de pennation du MTC comme l’ont montré Woittiez et al., (1983, 1984) en comparant la relation force/longueur pour deux muscles de rats (un penné et un fusiforme) de typologie similaire (Figure 125). Une grande variabilité des relations force/longueur globales en fonction du type de MTC étudié existe.