Leçons de mécanique animale : cours de physique biologique, année 1896-1897

UNIVERSITÉ DE BORDEAUX faculté de médecine et de pharmacie

Cours de Physique Biologique

ANNÉE 1 8 9 6 - 1 8 9 7

LEÇONS

DE

MÉCANIQUE ANI

LEÇONS STÉNOGRAPHIÉES E T PUBLIÉES AVEC LE CONCOURS D E

MM. Ed. W IN K L E R & L. ROÜMAILLAC

P R É P A R A T E U R S DU C OU RS S O C I E T E D’ Ï Ï D I T I S c i e n t i f i q u e P A R I S 4 , rue Antoine-Dubois 0 N S s

/

introduction

I l n’ e st aucune m atière d’ Enseignement Supérieur qui a i t eu à subir des flu ctu a tio n s aussi rapprochées et aussi considérables

- *

que l ’ Enseignement de l a Physique e t de l a Chimie dans le s F acu ltés de Médecine. Je n’ ai pas à rappeler i c i , , comment ayant constitué longtemps avec l ’ H isto ire N atu relle le s m atières du troisièm e examen de D octorat, ces mémos scien ces ont ensuite été enseignées en pre­ mière année, et comment l'a n c ie n $me de Doctorat e st devenu pendant une douzaine dJannée s le 1e r » Puis nouveau, changement, pour en trer

s

dans le récent régime d’ études actuellem ent en vigueur * régime oîi lè s scien ces Physico-Chimiques rapprochées de l a Physiologie ont le plus souvent leur. sanctdoïv-dans l e 1e r de D octorat Sème p a r tie . Tous ces changements marquent un progrès* .certainem ent, bien que l e progrès résid e p lu tôt dans l a nouvelle d ire ctio n nettement médicale de l ’ Enseignement donné que dans l a l e t t r e meme- des règlements suc­

cessivement é d ic té s . Cette nouvelle d ire ctio n de 1 * Enseignement des scien ces JETiysioo^-Chimiques dans l e s F a cu lté s de Médecine, bien

. 4

-que le t i t r e des ch aires n’ a i t pas c té m odifié ( e t i l n ’ a pas be­ soin de l ’ ê t r e ) , a fo rcé tous ceux qui en sont chargée à changer complètement le programme de le u r Cours et à essay er de renouveler 1 ’ an c i & n mat é r i e 3.

-Ce renouvellement de l ’ ancien m a té rie l de d é nions t r a t ion n 'a pu se f a ir e encore. Personne n ’ a l ’ a i r de songer en haut lie u qu’ avec l e s téle sco p e s de Nsv/ton de nos v itr in e s i l e st d i f f i c i l e de mesurer une amétropie et que quelques mi H J.- ampèremètre s bien étalonnés fe r a ie n t mieux notre a f f a ir e que le s magnifiques c y lin ­ dres en la ito n verni avec le sq u e ls on démontrait ja d is le s phéno­ mènes d’ in flu e n ce . Tant que cet ancien m a té rie l ne sera pas rem­ p la c é , l ’ Enseignement r e s te r a forcément trop théorique et par c e la meme moins médical et moins u t i l e .

Mais ce n: e st pas seulement l ’ ancien m a té rie l qui ne con­ v ien t plus à 1 ’ Enseignement a ctu e l de l a Physique dans le s fa c u lté s de Médecine, le s anciens liv r e s doivent ê tre également mis de c ô té , a in s i que le s programmes, le s n o tes, le s sommaires de leçons que chacun av ait a u tre fo is , au moment de son entrée dans 1 ’ {Enseignement laborieusem ent rassem blés, et te n a it au courant depuis.

•le s a is qu’ i l y a et va y av oir de nouveaux l iv r e s , d i a i l ­ le u rs e x c e lle n ts , et d iau tre p a r t, nous pouvons rap p eler sans fau s­ se modestie ce qui a é té f a i t à Bordeaux dans c e t t e voie e t d éjà à une époque où 1 ’ Enseignement de l a Physique é t a i t encore bien

tiiaMeïBeta&Æjé^ C l). M ais-ces démontrent le f a i t , c ’ e st que 1 ’îlû&aèSB«S®e®t. dediba<<iPbcrsi que biologique dans le s F acu l­ té s àa Médecine e st pour ain si d ire entièrement à é ta b lir sur de ^ nouvelles basas. Pour c e la , le s e f f o r ts de tous ceux qui ont à l ’ enseigner sont n é ce ssa ire s, on fe ra plus v ite et mieux; p eu t-être meme r é s u l t e r a - t - i l de ces e f f o r ts communs une unité de 1 !

Enseigne-*

ment de l a Physique Médicale en F ran ce, qui sans exclure l ’ o rig in a

-\

l i t é de chacun, perm ettra d’ é t a b l i r un programme du Cours aussi bien que des examens. C’ e st l à un desideratum qui a u ra it le s plus grands

0

avantages; d’ oà r é s u lte r a it en tre au tres choses, le relèvement du niveau de l ’IIbsamsn^Kie^^ l a Physique bio-logique est comprise parcs qu’ i l p erm ettrait aux candidats d’ ê tre bien fix é s sur ce qui

(1) J . Bergonlé'.- Leçons su r l a Chaleur e t l a Thermodynamique anim ales.- Ire l<kiidicurni887 - 2me 1893 v . Leçons su r l ’ é l e c t r i c i t é Médicale Ire édi­

tio n 1892 - 2me 1 8 9 4 .-0 . 3 ig a la s ..- Optique médicale 1893

” Leçons de Physique appliquée à l a Pharm acie.-Actions m oléculaires 1893.

« id S L e c tric ité 1896

~ > ( 5 —

p r é te n tio n que d ^ t r e utid.QÆ, a u x s tu d ie u x qui l e s o n t s u i v i e s , e t de m o n trer com m ent^^eouiar-îH 8Y se f a i t à Bordeaux 1 ’ JCnseignement de l a P h ysiqu e M é d ic a le ,

Fr-&ST Bergen!é

Mai 9 7 .

-le u r sera, ■destande.

C’ es t d ans l e but do c o n trib u e r pour une 1? é la b o râ t Ion de ce prv&rtîim*. Que c e

Leçon

la. m a r n u ^ u m m s . - m chïuss s:? moteurs,.- ls

MU&CLS SEUL MOTEUR BîQLOQîQUE« - S IS QUALITES MECATTÏQUES.-TRAVAÎL DU MUSCLE.- SES ELEMENTS„~

Lâ. MEtlâjTXQUE jÈNFIM81i8o~ I l n!&st guère besoin de d é fin ir le su jet qui va ê tre t r a i t é dans ces laço n s, i l s u f f it d’ en énon­ ce r le t i t r e . Quant à l ’ importance de c e tte étude e lle n’ a pas be? soin non plus d-’ ê tr e démontrée, car chez 1.’ animal élevé en organ isa­ tio n , le s m anifestations par le sq u e lle s l a vie se tra d u it, l ’ a­

boutissant de tou tes 4es transform ations énergétiques dont i l e st le siège sont d’ une part l a production de chaleur, d’ autre part l a production de tr a v a il mécanique. Le but de l a vie organique chez 1 ?animal n’ e st donc pas autre que l a production de ces deux fermas de l ’ én ergie. On peut, dire au ssi que ce sont l à le s deux derniers termes de c e tte s é rié de transform ations biologiques après lesquel­ le s 1.’ animal rend au monde e x té rie u r l a p a rce lle de lfén erg ie to ta ­ le dont i l a é té un moment d ép o sitaire et qui n’ a f a i t que le tra v e rs

s e r.

Au point de vue purement médical 1.’ importance de c e tte étude e st aussi me s m b l o - t - i l de premier ordre. Comment se ren­ dre compte en e f f e t des problèmes de l a n u tritio n qui dominent au­ jourd’ hui toute l a pathologie et l a thérapeutique générales, p

rc-blêmes dont l a p lu p a rt, h é la s, rca& ôet.à résoudre, si l.^on ne- peut > évaluer au moins approximativement l a somme d 'én ergie que -c e tte nu­ t r i t i o n rend, d’ une p a r t , disponible, e t c o lle qui, d*autre p a r t, e s t véritablem ent produite* H ais sans remonter,

à

leçons q u 'il en e st bien ainsi e t que l a mécanique animale, ce cha­ p itr e de Physique-biologique d’ un abord s i sév ère, avec son ap p areil de l e v i e r s , de parallélogramme-s, de ti'aject-oire e t c , est aussi f e r ­ t i l e que le s au tres en applicâtdtfns. immédiates s o it à la pathologie-, s o i t à l a thérapeutique.

* • •

ï 3 & O ï ï I T n S 3 - ' Q u e l l e que s o i t l a confgûflsxité dTun mécanisme, que l ’ on considère, p ar exemple/ 1 ’ in s ta lla tio n complète

d’ une u sin e , ou l e s mouvements d’ un animal* une première d is tin c ­ tio n peut ê tr e é ta b lie en tre les.-organes d a ^ ^ mécanisme complexe;

*•

» ■ •* ,

l e s uns serven t

à

à

•v . *

son sens propre, e t i l e s t blea^entewâu que 1 '"organe. p rin cip al du mécanisme où~*a®pareît 1* énergie mécanique l a t i r e lui-meme, par

On appelle ce t o>gane du mécanisme, origine du mouvement ; l e HOÏffiJk; tandis que le s autres organes qui servent à l a transm ission ou à , l ’u t i l i s â t ion de l ’ éneï^-g ie mécanique sont des MA0H1N2S proprement d ite s .

Les moteurs produisent donc l^énergie mécanique en l a t i

-f

rant par transform ation d’ une autre source d’ én ergie. Ainsi le s mo­ teu rs à gaz, le s moteurs à vapeur, le s moteurs é le ctriq u e s, le s mou-lin s à eau ou à v e n t, e t c .

Les machines proprement d ite s au c o n tra ire , ne font que transm ettre ou u t i l i s e r 1.’ énergie mécanique qu’ e lle s ont reçue d’ un moteur. Aussi complexes qu’e l l e s so ie n t, e lle s ne produisent pas

d’ énergie mécanique. Le plus e l le s peuvent se décomposer en machi­ nes simples dont le s t r o i s p rin cip ales sont le l e v i e r , l a poulie et le plan in c lin é .

Lans l ’ animal vivant qui e st aussi un mécanisme complexe, i l y a également lie u de d istin gu er en tre le moiteur e t le s appareils de transm ission e t d’ u tilis a tio n mus par ce moteur, o rigin e de' toute l ’ énergie mécanique produite par l ’animal* Nous ferons plus tard l ’ étude de ces ap p areils de transm ission et d’ u tilis a tio n qui ne sont au tres que le s diverses p ièces du sq u elette avec le u rs a r tic u la tio n s , occupons-nous d.’ abord du moteur proprement d i t .

LS MUSCLE SSETL M-OTEUR BIOLOGIQUE.- Le seul organe v r a i ­ ment moteur chez l ’ animal, c ’ est, le muscle. Le muscle élém entaire,

c 'e s t à dire l a f i b r i l l e musculaire devient moteur en u tilis a n t une p rop riété commune à toute masàc protoplasmique v iv an te, c ’ est

-10~

l a p ro p riété de changer de formé sous 1»influence d’ une excitation .^ Hais c e tte p ro p riété a été accentuéë par une adaptation sp éciale

de l a f i b r i l l e m usculaire. Ainsi l a f i b r i l l e musculaire au lieu, de changer sa forme dans tou tes le s d ire c tio n s , comme l ’ amibe, ne l a change que dans une se u le , sa longueur, et i l ré su lte de c e tte l i ­ m itation du changement à une seulé de se s dimensions un pouvoir dq déplacement, un pouvoir moteur d’ autant plus considérable.

Hais pour raisonner avec f r u i t su r l e s p rop riétés mécani­ ques du moteur biologique, le muscle, i l e s t n écessaire de rappeler en quelques mots sa s tru c tu re h isto log iq u e, ca r le s travaux de Ja n ­ v ie r ont é t a b l i , par 1 ’ expérience, en tre c e t t e stru ctu re h is to lo ­ gique et ces p ro p riétés mécaniques des re la tio n s é t r o i t e s .

La f i b r i l l e musculaire

0

peut ê tre décomposée en éléments ep-oû* qui se succèdent suivant sa lon-

AcryM/'VC-. ■ • . . gueur toujours dans le même o r-hvvtict cW

'(hùHUrf, X dre ( f i g . I ) . ' Dis-que mince som-b ré , disque mince c l a i r , disque épais sombre e t ain si de su ite to u t le long de l a f ib r e . De JàZ xM a/ zjeloicJlwu ces t r o i s disques, l ’un, le d is

-- 4 1 0 IV A < A ld ,iA J lr

J ‘ï f

h is to lo g is te s qu’un rô le de so u tien , le s p ro p riétés mécaniques de que jiinoe sombre n’ a d’ après le s

l a f i b r i l l e musculai r e sont dévolues aux seu ls disques ép ais et au.

1 1

-deux éléments.

La première expérience de Ranvier a co n sisté à prendre une fib re musculaire au repos-, non e x c ité e , non con tractée par

consé--quent; à l a tendre, à l ’ é t i r e r

V ////S ////////////J .

Tdw<j- _{MvlKCt. «Xxlr.}

'////////////f/rtfi

par ses deux extrém ités et à l a • f i x e r à l ’ acide osmique.pans cet

é ta t de d isten sio n , -fille a v ait sous le micro-scope l ’ aspect r e ­ présenté f i g . 2 . - On y v o i t , que des deux d isqies u tile s mécanique­ ment, un se u l, le disque c l a i r , a subi une m od ification . I l s ’ est allongé sous l a tr a c tio n comme une substance é la stiq u e . Le d is -d/. 0 ■ f9

v

P

chan-r j À J j ‘U 'JJjl. - t tc U / b o u X cuJtSL 'V iX Â üb\\M ,

••'fcd-valoL*. gé d’ asp e ct. Cette première ex-f y ^ pérlence démontre donc que l a p ropriété d’ ê tre ELASTIQUE que possède l a f i b r i l l e musculaire est lo c a lis é e au DISQUE MINCE ST CLAIR à l ’ exclusion de tout au tre de ses éléments.

La seconde expérience de Ranvier a con sisté à e x c i t e r une f i b r i l l e musculaire la is s é e lib re de se c o n tra cte r e t à l a f ix e r au moment où son raccourcissem ent é t a i t maxirm.unk Au microscope c e tte

f i b r i l l e p ré se n ta it l ’ aspect f ig S . On y v o it q u e s e u l, le disque épais et obscur a changé. I l s ’ e st racco u rci e t e st ‘devenu--globuleux

1 2

le s autres disques n’ ont pas changé. On peut en déduire que la

pro-f •

p r ié té d’ ê tre C ONTRACTILfi que pos

-W/IWW/M/Mii

iinrmnwinniiu

M '

-mique a in si co n tractée e t tendue

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4-sède la f i b r i l l e musculaire est lo c a lis é e au disque épais et obs­ cur à 1 * exclu sion de tout autre | de ses élém ents.

La troisièm e expérience de Ranvier a co n sisté à e x c ite r une f i b r i l l e m usculaire tout en l a distendant à ses deux e x tr é ­ m ités e t à l a f i x e r à l ’ acide os- Oette f i b r i l l e p ré se n ta it l ’ as-, pect f i g 4 . Qn y v o it que le disque c l a i r s.’ est allo n g é, son é l a s t i c i t é ayant été mise en jeu par la d iste n sio n exercée. Le disqtie obscur et épais est deve­ nu globuleux e t s ’ e st ra c c o u rc i, sa c o n t r a c t i l it é ayant été ég ale­ ment mise en je u par l ’ e x c ita tio n .

Ces schémas empruntés à Mathias Cuvai montrent donc

que, d’ après l e s travaux de Ran­ v i e r , dans l a f i b r i l l e mus cul a i -O é la s tiq u e et c o n tr a c tile l ’ é l a s t i c i t é e s t lo c a lis é e dans l e muscle

c l a i r , l a c o n t r a c t i l i t é d a n s l e m u s c l e é p a i s e t s o m b r e .

l a c o n t r a c t ilit é de l a f i b r i l l e e st bien sa p rop riété e s­ s e n t i e l l e , mais à côté de c e tte p ro p rié té , ces expériences h is to lo ­ giques et d’ au tres portant sur l/ensemble dxi muscle nous en montrent une seconde qui au point de vue mécanique a aussi son importance. Vous savez que dans tous le s moteurs in d u s tr ie ls on é v ite autant que

p o s s ib le -le s chocs, l e s à coups; l e s démarrages se font lentement et ce ni e s t que lentement que 1 * in e r t ie des p iè ce s à. mouvoir e st vaincue l a ra iso n en e s t dans un m eilleu r rendement, une m eilleure u t i l i s a ­

tio n du t r a v a il du. moteur et l a n é c e s s ité d’ é v ite r l a rupture des o r­ ganes m obiles de transm j.ssion.' Or comment y a r riv e -t-o n ? l a plu­ p art du temps en in terp osan t un corps é la stiq u e en tre le moteur et l.’ organe mu, corps é la stiq u e qui absorbe l e s chocs e t le s v a r ia tio n s de fo rc e vive e t amortit, le s à coups. Ci est a in s i que sont cons­ t r u i t s le s embrayages d’ arbre à arbre dans le s u sin e s, que sont em­ ployés pour le s v o itu res le s t r a i t s e t c o l l i e r s é la stiq u e s et pour l e s tr a in s de chemin de f e r l e s tampons à r e s s o r t s . La f ib r e muscu- l a i r e e st donc mécaniquement co n stitu ée pour un rendement élevé tout en devant ex ercer une a ctio n d e stru ctiv e t r è s f a i b l e sur l e s organes qu’ e l l e aura à mouvoir.

Maintenant comment l e muscle p r o d u it-il du t r a v a il? Nous n.’ avons pas à envisager i c i par quel processus chimiques 1? énergie app araît dans l e muscle e t passe de l ’ é ta t p o te n tie l à 11 é ta t a c­ t u e l, qu’ i l nous s u f f is e de co n sta te r que ces processus ab ou tissen t Atî CWKCZ338&SNIT du m uscle. Ce raccourcissem ent a été nommé à

1 4

-t o r -t -tJ-t®TRÂCîTI*Olî. Ifer e f f e t un so lid e -cîeetïtT é se c-orrtracte.-eii se- re ­ fro id is s a n t, l e mercure se con tracte-d an s l e tube thermo-métrique, l'e a u e t l ’ a lco o l mélangés subissent une co n tractio n au moment du mélange e t to u te -contraction dans l e sens -physique du mot implique une diminution de volume. Or 1*-expérience suivante (fig 5) due à Harey montre nettement q u 'il n 'y a pas co n tractio n à proprement p

ar-F ig . 5 1 e r . E lle co n siste à enfermer une masse musculaire constituée par tou t un tr a in p o sté rie u r de gren ou ille dans un gros thermo­ mètre rempli d-’ eau e t à e x c ite r le s nerfs moteurs. Les mouve­ ments se produisent t r è s énergi­

ques e t cependant on ne v o it pan v a rie r le niveau de l.'.eau dans le tube thermométrique. I l faut donc entendre par co n tractio n muscu­ l a i r e un simple changement dans l a forme du m uscle, changement de forme dont nous ne retiendrons

que l e dans l e

sens de' l a longueur de l a T ibre m usculaire.

UTRAVATL DCf HffSCLE.- Le' raocouxcissement musculaire e st l'u n des éléments du tr a v a il du muscle* Vous aavaz en e f f e t qu’on entend par trarcJJ.-*-n méoaaiqtîe le--produit de l 'i n t e n s i t é d*trtte

-15~

fo rce par l e déplacement, de son point d’ ap p licatio n compté suivant

• •

la d ire ctio n de l a f o r c e . Dans le cas le plus staiple-eït le mobile est un. poids P à souleve-r suivant l a v e r tic a le à une hauteur H ,

i

le tr a v a il T effectu é pour ce soulèvement T = P. H,

De ces deux éléments du t r a v a i l , aucun ne peut ê tr e nul sans e n tr a î­ ner par c e la meme l a n u llité du tr a v a il mécanique p rod u it. En un mot i l ne peut y av oir t r a v a il mécanique qu’à condition qu’ i l y a i t

à l a fo is e ffo rt e t déplacement p ro d u its. Ceci est toujours v ra i quel que s o it l e moteur producteur de tr a v a il e t , par conséquent, lorsque le moteur considéré e st le muscle. Donc un muscle n ’ aura produit de tr a v a i l MECtKÎQpE qu.’ après s ’ ê tre ra cco u rci et av oir vaincu une ré s is ta n c e .

Mais s i le muscle ne t r a v a i l le au point de vue mécanique que dans ces conditions, on ne peut d ire qu’ i l e st au repos lorsque après s ’ ê tre co n tracté i l soutient un poids sans le déplacer (con­ tra c tio n s ta tiq u e ). Dans ce cas le t r a v a i l mécaîâque e st bien nul puisque l ’un des fa c te u rs , l e déplacement e st n u l. Cependant le mus­ cle ne peut ê tre assim ilé à un support m a té rie l, à une colonne, par exemple, qui so u tien d rait l a voûte d’un édifi-ce, ou bien à une ch aî­ ne p ortan t une ancre suspendue, c a r i l se passe en. l u i , pendant cet~ te période de sou tien , des échanges chimiques et l ’ on trou ve, après, des déchets organiques qu’ on ch erch erait en vain dans l a colonne e t dans l a chaîne de l ’ an cre. Cette pro-duction de l ’ énergie dans l e muscle, n’ aboutissant pas à l a production de t r a v a i l mécanique-, a

été in tro d u ite dans l a Science par Chauveau qui l u i a donné le nom de TRAVAIL PHTSIi&'OGtQ'US du m uscle. P e u t-ê tre p o u rrait-o n c r i t i ­ quer l e mot t r a v a il appliqué à 1 ’ énergie lib é r é e par l a co n tractio n sta tiq u e du muscle, c ’ est à d ire à une m an ifestatio n énergétique à la q u e lle i l ne convient pas s i l ’ on ne l e détourne pas de son sens physique, mais l a d is tin c tio n é ta b lie par Chauveau n’ en e x is te pas moins e t l e muscle con tracté qui so u tie n t un poids e st le sièg e d’ une production d’ énergie qui n’ est, pas n é g lig e a b le .

TRAVAIL ESC ANTQUE MAXIMUM DU MUSCLBL- Le tr a v a il mécani­ que e ffe c tu é par un muscle e s t v a ria b le avec chacun des fa cte u rs dont l e produit s e r t à l ’ évalu ation de ce t r a v a i l . Mais pour un

F ig . 6 muscle donné, s i l ’ on f a i t c r o l tr e d’une manière continue l ’ un

c le gastro-cnémien de g re n o u ille détaché de ses in s e rtio n s os-seuses e t fix é par une p in c e . Ce muscle

1 7

-n’ a que quelques centim ètres de longueur s i bien q u 'il ne p o u rrait ê tr e aperçu de tous le s points de c e t t e s a lle ; mais l ’ ombre portée par ce muscle sur l ’ écran présente des dimensions su ffisa n te s et vous voyez tous facilem ent qu’à chaq^le raccourcissem ent provoqué en fa isa n t a g ir su r le nerf moteur de ce muscle un courant d ’ induc­ tio n , le muscle se ra c c o u r c it, l ’ index I se déplace devant l ’ échel­ le graduée de l ’ écran, en élevant le poids suspendu à son extrém i­ té in férieu re re s té e l ib r e . Nous faiso n s c r o îtr e progressivement le poids soulevé, l a hauteur du soulèvement diminue e t nous pouvons

rep résen ter par le s rectan g les ci-d essu s ( f i g . 7) le tra v a il e f f e c ­ tive par le muscle dans le s cinq expériences su ccessives f a itè s de­ vant vous. Le tr a v a i l dans chaque cas est égal à l a surface dos re cta n g le s. C’ e st dans la 3ème expérience que le tra v a il du muscle a été maximum car le rectan g le qui le représente a une surface

maxi-V

P ig . 7

1 8

-maximum pour un poids de 150 grammes dont le soulèvement * s t de 5 m illim ètres. Le t r a v a i l dans ce cas e st de 150 X 0,5 = 75

grammes-cen tim ètres, ou en système C.G.S, 75 X 980 =73500* ergs*

Nous avons tra d u it sur c e tte courbe ( f i g . 8 ) , le s ré s u lta ts

sur le s v a ria tio n s de l a hauteur du soulèvement lorsque le poids soulevé augmente progressivem ent.

La courbe en p o in tillé indique le tr a v a i l correspondant en 1

grammes-centimètres --- de kilogrammètre. 100000

2me Leçon

FORCE ABSOLUS ST FORCE SPECIFIQUE DU lîUSCLS.- VARIA­ TION DS H PREDOMINANCE DS L’ UN DSS FACTEURS.- INFLUENCE DS LA DIRECTION DSS FIBRESMUSCLES A FIBRES

COURBES.-FORCE ABSOLUE DU MUSCLE.- Dans l ’ expérience 5 ( f i g . 7) que nous venons de fa ire devant vous, le muscle supportant un gros poids l ’ a soulevé d ’une tr è s - f a i b l e quantité et nous pouvons, en augmentant encore le poids suspendu, lu i donner une t e l l e valeu r que le muscle bien qu’ e x cité de l a même manière ne se ra cco u rcit plus du to u t. Le poids f a i t a lo rs équilibre à l a fo rce développée dans le muscle sous l ’ influence de l ’ e x c ita tio n , on d it qu’ i l mesure l a FORCE ABSOLUE du muscle. Cependant rie n dans ce t é ta t d’ équilibre ne mérite ce q u ali­ f i c a t i f d ’ absolu, tout au co n tra ire est r e l a t i f ; l ’ é ta t du muscle, d’une expérience à l ’ a u tre , change à t e l p oin t, qu’ aucune comparai­ son n.’ est p o ssib le. De plus on ne peut conclure de l ’ e x c ita tio n é lec­ triq u e à l ’ e x c ita tio n v o lo n ta ire , aucun rapport en tre leurs e f f i c a ­ c ité s resp ectiv es n’ étan t connu.

FORCE SPECIFIQUE.- Si l ’ on pouvait .connaître l a force é lé ­ mentaire absolue, e , d’une f i b r i l l e m usculaire, c ’ e st à d ire le poids lim ite de son raccourcissem ent, sous l ’ influence d’ une e x c ita ­ tio n volon taire maxima, en supposant que ce poids s o it invariable au moins chez un même individu, on a u ra it potir l a force absolue du

2 0

-rnuscle considéré:

P = S e

si S est le nombre de f i b r i l l e s qui le composent.

Sa PORCS SPECIFIQUE, f ; c ’ e st à d ire le rapport de sa f o r c e ; P ,ù sa se ctio n moyenne s e r a it de même:

P f

=----s

s étant c e tte sectio n moyenne en centim ètres c a r r é s .

Les déterminations f a i te s par Rosenthal, K oster, Marey, P la te a u , Weber et d ’ a u tre s, sur des muscles de g re n o u ille , d’ homme, d’oiseau et d’ in s e c te , p e m e tte n t de penser que c e tte force s p é c if i­

que évaluée par l 'e x c i t a t i o n é lectriq u e c r o ît rapidement de l a g re ­ n ou ille à l ’ in s e c te . Pour l ’ homme on a donné le c h i f f r e :f = 1087 Gr. pour une sectio n de un centim ètre c a r r é .

Ce qu’ i l convient de r e te n ir de ces considérations th é o ri­ ques, c ’ e st que comme i l f a l l a i t s ’ y attendre a p r i o r i , toutes l e s au tres circonstances v ariab les re s ta n t le s mêmes, et e lle s sont fo rt nombreuses, l a v aleu r du POIDS maximum qu’un muscle peut soulever en se racco u rcissan t est PROPORTIONNELLE à l a SECTION du muscle.

VARIATION DE H .- Le second fa cte u r du tr a v a il du muscle e st l a valeu r de son raccourcissem ent, ou bien, lorsque le tra v a il co n siste à soulever un poids, l a hau-teur, H ,à laq u elle ce poids e st soulevé.

Si l ’ on examine l a hauteur à laq u elle un ce rta in poids e st soulevé par d iffé re n ts muscles, toiites le s autres circon stan ces

«*21“

re sta n t le s mêmes, on constate que ce sont le s muscles dont le s f i

-* .

bres ont l a plus grande longueur qui produisent le s soulèvements le s plus grands. Si bien que Weber a pu donner la lo i suivante: Le RACCOURCISSEMENT possib le d’un muscle est en raison d ire cte de l a LONGUEUR de ses fib re s .

Bien que ces deux l o i s , l ’ une r e la tiv e au poids soulevé, l ’ autre à la hauteur du soulèvement, soient des lo is déduites de l ’ expérience, on a u ra it pu le s p ré v o ir, connaissant l a co n stitu tio n élémentaire de l a f i b r i l l e m usculaire, d’ après le s travaux de Ran-v i e r . En e f f e t , s o i t 1 , 2 , 5 ( f i g .9 ) f i b r i l l e s musculaires p la

-F ig . 9

■XlA -jo o -ÛtU -4-vxaAkaj 7uA~-e4\ÀZ~ .

cées cote à cote et dont nous ne représenterons qu’ un élénent u t i l e , c ’ e s t à dire un seul disque ép ais. Ces éléments m usculaires étant fix é s par leu r extrém ité supérieure, chacun dieux pourra soulever

2 2

-un poids, p ,par le raccourcissement du disque c o n tra c tile qui le s forme. Pour employer une expression d’une au tre p a rtie "de l a physi­ que, n ais qui s ’ adapte fo rt bien dans ce ca s, le s éléments musculai­ res seront accouplés en quantité du en p a ra llè le ; le p o id s 'to ta l sou­ levé se ra égal à l a somme des poids élémentaires et plus le nombre des f i b r i l l e s sera grand, c ’ est à d ire plus la section du muscle con­ sidéré sera grande, plus le poids soulevé sera considérable, c ’ est l a même lo i que plus haut.

T i i

10

S&vvwvfo

en

Considérons maintenant une f i b r i l l e musculaire comprenant 1 , 2 , 3 (fig .lO ) éléments c o n tr a c t il e s .- Supposons-la fixée à

(S

son extrém ité su périeu re e t pouvant librem ent se ra cc o u rcir ç l ’ au­ tr e extrém ité* Le raccourcissem ent dû au disque c o n tr a c tile 1 se­ ra e • .C-êlui dû au disque c o n tr a c tile 2 se ra encore e ;m ais, à son niveau, à caus-e- du raccourcissem ent d éjà produit par le disque 1 le raccourcissem ent t o t a l sera ,e t a in s i de su ite jusqu’ à l ’ extrém ité de l a f i b r e , dont le raccourcissem ent t o t a l sera propor­ tio n n e l au nombre d’ éléments c o n tr a c tile s et par conséquent à sa lo n ­ gueur.

PRÆEKSTOEAIK^M l'-m rm B -'MCf’t e S ' DU TRAVAIL MUSCULAIRE SUR L’ AUTRE.- D’ après ces données, l ’ aspect d’ un muscle rév é le ra quel e s t c e lu i des deux fa c te u rs du t r a v a il qui prédomine: S s t- i l ép ais e t co u rt, l ’ e f f o r t développé se ra co n sid érab le. B s t - i l long e t g rê le au c o n tr a ir e , l e déplacement de son in s e rtio n mobile sera t r è s grand. On p o u rra it c i t e r de nombreux exemples où c e tte rè g le se trouve v é r i f i é e . Les muscles massé-ter, jumeaux, f e s s ie r s , sont des muscles épais et co u rts, i l s sont su sc e p tib le s d’ un grand e f f o r t . Par contre l e muscle stem o—cleid o —m astoïdien est long par rapport à sa s e c tio n , le muscle grand d ro it de l ’ abdomen également; i l s peuvent beaucoup se r a c c o u r c ir . Enfin le muscle co u tu rie r, le. plus long de l ’ économie d o it s u f f ir e - à deux raccourcissem ents lo r s ­

que l ’ homme se p lace dans l a p o sitio n p ro fe ssio n n e lle du t a i l l e u r (d ’ où le nom du m uscle). I l d oit d’ abord f l é c h i r l a jambe sur l a cu isse e t ensu ite f l é c h i r l a cu isse sur l e b a ssin .

IRPLUSM'E Mi LA BIMCTTÛîïMS TO RES,- Tout ce qui v ien t d.’ Ûtre d it e s t v rai dans-.le--cas où le s fib r e s d’ un muscle sont

-

«24:--para-1 t-è-ts»»^diâiJilaô«sae'nt à produire-. Mais i l en e s t

raremenUaiçwfe*-P 2M T raremenUaiçwfe*-P < m ^ e t c ; d o n t-lu s -uc/mo ip^.iqusnt suffisamment le s formés» Pour chacun de ces muscleaJLa prédominance de l ’ un des fa c te u rs de

son t r a v a il sur 1* au tre -dépend '-des -conditions p a r tic u liè r e s dans le s q u e lle s i l e s t p la c é . La.plu part du temps, l e déplacement est moindre que s i le s fib r e e •ayantoiiena-JLongne'ar é ta ie n t p a r a llè le s à - l a d ire c tio n du déplacement.

MU3C1Æ3 A FIBRES C-Q0R3BJS,*- Les muscles à f ib r e s courbes sont nombreux dans l ’ économie, t e l s l e s sp h in c te rs, le s o r b ic u la i- r e s , le diaphragme, l ’u téru s, l e coeu r. I l s m éritent qu’ on exami­ ne le u r a ctio n avec quelque d é t a i l.

F ig . 11

I

A

T

Supposons une f i b r i l l e m usculaire ( f i g . 11) courbe fix é e en A B à ses deux extrém ités ; e ll e va tendre à se raccourc i r e t

2 5

-deux disques c o n tr a c tile s m et m.’ vont par le u r con traction dé­ term iner deux fo rces f et f ’ d irig ées suivant le s tangentes à

/

l a f i b r i l l e aux points où i l s sont s itu é s , Ces deux fo rces peuvent F ig . 12

U à jL

Æ

<?Vw ÀAs<^%\AsCUÿrnJLf.

ê tr e remplacées par le u r ré su l­ ta n te F , b is s e c tric e de l ’ angle des deux fo rces élémentaires et d irigée vers l ’ in té rie u r de l a vourbe.

Que r é s u l t e r a - t - i l de ce mode général d’ action des f i ­ bres musculaires courbes? Pour le muscle DIAPHRAQMS, en forme de dôme ( f i g . l 2) i l en ré s u lte ra que

F ig . 13 par le u r raccourcissem ent, le s f i ­ bres musculaires tendront à e ffa ­ ce r l a convexité de la voûte d ia­ phragmatique de manière que, s i le raccourcissem ent é ta it s u ff i­ sant et s i aucun o b stacle ne s ’ y opp osait, l a voûte s e r a i t , en pas­ sant par le s p osition s intermé-d ia ire s A F ’ B, A F ’ ’ B rame-t 4 j &grame-t; { b v i rame-t c n é e au plan A F B .

Pour le s muscles SPHIN-TSRS et ORBICULAIRSS l ’ a ctio n e st

> / i

de meme t r è s f a c ile à s a i s i r . _* Supposons une fib re musculaire d’un sp h incter A B 0 D ( f i g . 1 3 ) . Toutes le s ré su lta n te s R, R’ , P ”

2 6

-des composantes ta n g e n tie lle s dont nous avons p arlé plus haut^ seront d irig ées vers le c e n tre . I l en r é s u lte r a , c i rie n ne s ’ y oppose, une diminution de l a lumière de l ’ o r if ic e qui poiirra ê tre su ffisan te pour que c e tte lumière s o it réduite à 0 . Tel est le cas des sp h in cters, des o rb ic u la ire s , des fib re s l is s e s de la tunique moyenne des a r t è ­ r e s , e t c .

Mais nous pouvons juger de plus à l ’ aspect de l a f ig 15 comment devront ê tre d irig ées le s fib re s des antagnoistes des mus­ c le s en question. Nécessairement l a d ire ctio n de ces fib res devra ê tre suivant F . F . et nous pouvons conclure que l ’ antagoniste d’ un

i

muscle à fib re s CIRCULAIRES sera un muscle à fib re s RADIEES.

Quelquefois ces fib re s rad iées ne sont pas continues et l ’ antagonisme e s t p a r t i e l , t e l est le cas pour l ’ o rb icu ia ire des lè v re s (Im b ert). I l en ré su lte des déformations de l ’ o r if ic e f e r ­ mé par c e t o rb icu la ire tr è s propres à m odifier l ’ expression du visage «

Mais p a rfo is le muscle à fib re s c ir c u la ir e s aussi bien que son antagoniste le muscle à fib re s rad iées ré a lis e n t absolument le schéma de l a f i g . 15; t e l e st le cas pour l ’ i r i s .

Quant avx rauseles creux t e l s que le coeur e t l ’u téru s, i l s peuvent ^ t r e décomposés en segments auxquels s ’ appliquent p res­ que sans r e s tr i c t io n le principe mécanique de l ’ action des muscles c i r c u l a i r e s .

EFFICACITE VARIABLE DU RACCOCmCTSSEMENT AVEC LE RATON DE COURBURE.- Prenons deux f i b r i l l e s musculaires c ir c u la ir e s composées d.’ un meme nombre de disques c o n tr a c tile s , mais d iffé ra n t l ’une de

>07-1? autre par le u r rayon de courbure. Soient M et M? ^ fig . 14) ces 3?ig. 14

<ÀjLr

ooxjJlÎ <kz~

X4XXX0iAJUib$€iïlMJC.

deux f i b r i l l e s . D? après ce qui a été exposé plus haut ( f i g . l l ) le s deux fo rces composantes P et P* vont av oir pour résu ltan te l a fo r­ ce R déterminée en grandeur et en d ire ctio n par l a construction dxi parallélogramme des fo rc e s . Raisons l a meme construction pour M’ ;nous aurons également une r é ­

su ltan te r , mais dont la gran­ deur, c ’ est à dire l ’ in te n s ité . sera Beaucoup moindre. L’ e f f ic a c i té du raccourcissem ent de l a fib re sera donc trè s -d iffé re n te dans le s deux cas; l ’ on peut dire que c e tte EFPICACITE sera d’ autant plus

grande que le RAYON de courbure sera plus P2TIT.

Oes considérations permettent de donner une raison mécani­ que à ce rta in s phénomènes pathologiques atteign an t le s muscles creux. Si pour une raison quelconque le coeur, p ar exemple, se la is s e d is­ tendre, 3 'e f f i c a c i t é du raccourcissem ent de ses fib res ou de sa con­ tra c tio n tendra à diminuer à mesure que l a d ila ta tio n augmentera. Donc à toutes le s autres causes, presque tou tes mécaniques, de l a d i­ la ta tio n excentrique du coeur s ’ ajo u tera c e l l e - c i , diminution de

1 ? e f f i c a c it é de l a co n tractio n par le f a i t meme de l a distension p ro d u ite.

2 8

-I -I en e st de même dans l a d isten sion de l ’utérus au moment de l ’ accouchement, so it par un excès de liquide amniotique, s o it par le f a i t de grossesse gém ellaire. Les accoucheurs constatent dans ces cas une in e f f ic a c ité de co n tractio n s u té rin e s, in e f f ic a c ité qui doit ê tre attrib u ée en p a rtie à l a raison mécanique exposée plus haut.

I l en e st encore de meme certainement dans l a d ila ta tio n de l ’ estomac qui ne va pas sans une diminution quelquefois considé­ rable de sa m o tr ic ité . ïn plus de toutes le s autres causes de c e tte diminution d’ énergie m otrice, l a même cause mécanique in te rv ie n t.

ïn fin dans l a réten tio n d’ urine par l a distension v é sica ­ l e , l a même cause doit ê tre mise en lign e de compte.

3ne Leçon

HTUDEDE LA HACHTNS ANIMAL 2

NECESSITR D’ UN S^DSL&rTE. - CARACTERES D'ISTTîKTÎîrPS DE LA MACHINE ANIMALE - ETUDE DSS PIECES DS LA MACHINS. - STRUCTURE MECANIQUE DSS OS.- AVANTAGES DSS CYLINDRES CREUX.- RESISTANCE DSS OS A LA COMPRESSION.- A LA FLEXION - A LA TORSION - ARCHITECTURE DES HPIPHYSES.

-NECESSITE D’ UN SQUELETTE.- Après l ’ étude du m oteur c ’ e s t -à - d i r e de l ’ o rg an e, se u le sou rce de l ’ é n e rg ie mécanique chez l ’ a n i-m al, d o it v e n ir l ’ étude de l a i-machine proprei-ment d i t s qui s e r t à tra n s m e ttre ou à u t i l i s e r c e t t e é n e rg ie m écanique. Ce n’ e s t que dans de r a r e s c ir c o n s ta n c é s que l e t r a v a i l du muscle e s t u t i l i s é d i ­ rectem en t e t 's a n s tra n s fo rm a tio n . C’ e s t qu’ en e f f e t ce t r a v a i l ne p o u r r a it jam ais ê t r e c o n s id é ra b le , de p lu s potir p ro d u ire des d ép la­

cem ents, même avec des m uscles t r è s - l o n g s , ce s déplacem ents s e r a ie n t p e t i t s ( 1 / 3 de l a longueur du muscle au maximum) e t pour p rod u ire

des e f f e t s n o ta b le s de f o r c e , de p r e s s io n , d’ arrach em en t, i l fa u d ra it des m uscles d ’ une t r è s grande é p a is s e u r . A ussi ne t r o u v e -t-o n l ’u t i ­ l i s a t i o n d i r e c t e du t r a v a i l m u scu laire que chez l e s ê t r e s i n f é r i e u r s ; ch ez*ceu x qui peu é le v é s au p o in t de vue de le u r o r g a n is a tio n

mor-%

3 0

-ê tre s sont de mauvais producteurs de tr a v a il mécanique, comme i l s sont d’ a ille u rs de mauvais producteurs de chaleur; le u r puissance biologique est f a ib le . Tels le s V ers, le s Zoophytes, e t c ..

I l en e st autrement chez le s ê tre s qui possèdent en même temps que des muscles, un appareil de transm ission et d’u ti l is a ti o n du tra v a il m usculaire, c ’ e s t-à -d ir e un sq u e le tte . Que ce sq u elette s o it osseux ou ch itin eu x d’ a i ll e u r s , peu importe, et l ’ on p o u rra it, au point de vue mécanique, rapprocher le s In sectes des V ertébrés, en f a ir e une cla sse unique de bons producteurs de t r a v a i l .

Le sq u elette est donc n écessaire pour transm ettre et u t i -/

U s e r le tr a v a il du muscle dans de bonnes conditions, pour obten ir des e ffe ts de mouvement de grande amplitude et des e ffe ts de force d’une grande in te n s ité . S’ i l e x iste encore, chez le s vertébrés supé r ie u r s , des muscles n’ ayant pas d’ in se rtio n osseuse, ces muscles ne sont qu’une exception; i l s sont a f f e c t é s d e s actes tout à f a i t se­ condaires, et le t r a v a i l mécanique qu’ i l s produisent est négligeable Tels le s p eau ciers.

B ais bien que le sq u elette serve surtout à l a transmission et à l ’ u ti l is a ti o n du tr a v a il m usculaire, on ne peut pourtant pas di re que le sq u elette e n tie * n’ a i t que c e tte fo n ctio n . Parmi toutes le s p ièces du sq u elette i l en e st qui ne sont, à v ra i d ire , que des organes de machine, b ie l l e s , le v ie rs e t c . Mais d’ a u tre s, tout aussi ré s is ta n te s ne servent que tou t à f a i t secondairement de pièces mo­ b ile s , ^els sont le s os du crâne. Leur fonction e st surtout de pro­ té g e r le s cen tres nerveux. I l y a donc un sq u elette de p ro tectio n

~ 3 1

-et un sq u el-ette mécanique, le premier con stitu é par le s os du crâne, le second par le s oc longs des membres, le s cein tu res scap u lo -clav i­ cu la ire s et pelviennes et l a colonne v ertéb rale qui le s réu n it* La cage thoracique se rt à l a fo is comme organe p ro tecteu r et organe

mécanique, et par le f a i t de c e tte adaptation in s u ffis a n te , e lle pro­ tège mal le s organes qu’ e lle con tien t et n.’ est douée que de mouve­ ments peu étendus et sans fo rc e .

CARACTERISTIQUE LE LÀ MACHINE ANIMALE.- Examinons donc le sq u elette mécanique de l ’ homme co n stitu é , comme nous venons de le v o ir par le s os des membres, le s ceinturas sca p u lo -cla v icu la ire s et pelviennes, e t l a colonne v e rté b ra le . Ce qui frappe tout d’ abord

c ’ e st que dans c e t ensemble de pièces de transm ission et d’ufeilisa-tio n du tr a v a il mécanique, on ne remarque aucune g l i s s i è r e , aucune ca m e , aucune poulie f i x e , aucun pas de v is étendu, tous organes mé­ caniques qui servent à guider, à lim ite r ou à reproduire toujours semblable à lui-même le mouvement des p ièces mobiles dans le s machi­ nes. I c i plus de t r a je c to i r e f ix e qu’ une b ie lle mobile s o it néces­ sairement obligée de p a rco u rir, plus de mouvement c irc u la ire d é c ri­ vant un c e rcle inévitablement p a r f a i t, plus de came t a i l l é e pour une o s c illa tio n plus ou moins complexe, mais in v a ria b le , partout au con­ t r a i r e des pièces ayant des points de butée tr è s lim ités et des axes peu f ix e s . Oe qui f a i t précisément l a ca ra cté ris tiq u e de l a machine animale, c ’ est que le s mouvements qu’ e lle est capa&le de produire sont trè s-é te n d u s, t r è s v a rié s , presque tous d if fé re n ts , L’

adapta-*

p a s.

3 2

-XI re s u ite de c e tte c o n sta ta tio n qu.’ en même temps qu'une grande s im p lic ité d’ organes, nous trouverons dans l a machine anima­ le une grande complexité de mouvements. Û’ e st en e f f e t ce qiii rend la co n stru ctio n des automates s i d i f f i c i l e e t s i m erveilleu se à l a f o i s ; d i f f i c i l e , car le s mouvements reproduits n’ ont jam ais la v a r ié ­ t é , le moelleux qu’ i l s ont chez l e modèle; m erv eilleu se, parce que l ’ in g é n io sitc qu’ i l fa u t déployer dans leu r co n stru ctio n m érite bien ce nom. E lle tend en e f f e t à remplacer par un mécanisme complexe

(rouages, cames, v is e tc ) mu par un moteur simple et souvent u n i­ que ( r e s s o r t ) , une machine à moteur m u ltip le e t v a rié (muscles) et à mécanisme simple (os a r tic u lé )

ETUDE DES PIECES DE LA MACHINE.- Malgré c e tte sim p lic ité d’ organes à peu p rès tous semblables en tre eux, l ’ on peut cependant d istin g u er dans l a machine animale l e s machines sim ples, composantes que l ’on retrouve dans toute machine complexe; c ’ e st à d ire des l e ­ v ie r s , des p ou lies et des plans in c lin é s . Mais la machine simple de beaucoup l a plus commune e s t le le v i e r . Or le le v ie r est co n stitu é m atériellem ent par une barre rig id e a s s u je t t ie à tourner autour d’un point f ix e ; éttidions donc ces b arres rig id e s qui co n stitu en t le s l e ­ v ie r s de la machine anim ale.

Ce sont l e s os longs qui forment surtout ces b arres r i g i ­ d es. Leur stru ctu re au point de vue anatomique e st importante à con naître car nous verrons qu’ à chaque d é t a il de c e tte stru ctu re se ra tta c h e une adaptation mécanique correspondante. Rappelons qu’ i l s

cnsJ3*~«

présentent deux extromites ou cpiphyses et une p a r t ie moyenne appe­ lée corps ou diaphyse. Oette diaphyse, dont nous nous occuperons d’ abord, a l a forme d’ un prisme i r r é g u l i e r , t r ia n g u l a ir e souvent, quelquefois sa forme est c e l l e d’ un demi-cylindre ou d’un cylindre presque c i r c u l a i r e . La coLipe tran sv ersale d’une diaphyse perpendi­

c u l a i r e à l ’ axe de l ’ os permet d’ y d is tin g u e r ( f i g . 1 5 ) t r o i s Zones, une de t i s s u compact, l a seconde de t i s s u spongieux, l a troisième de t i s s u r é t i c u l a i r e o Aucentre est un larg e espace, vide de tout t i s s u ayant une r é s i s t a n c e méca­ nique, et appelé canal médullaire En résumé l a diaphyse de l ’ os est analogue à un cylindre creux, un tube, dont l ’ épaisseur est quel­ quefois t r è s - f a i b l e en proportion de son diamètre (os des oiseaux grands v o i l i e r s , é c h a s s ie r s .) L’ épiphyse continue généralement l a forme de l ’ os, mais e l l e e s t beaucoup plus volumineuse et de plus sa se ctio n révélé une stru ctu re d i f f é r e n t e . La diaphyse se r e n f l e au point où e l l e r e j o i n t l ’ épiphyse de manière que l e passage de l ’ une à l ’ autre se f a i t d’ une manière i n s e n s i b l e .

PROPRIETES MECANIQUES DES OS.- Les os longs étant assimi­ l a b l e s dans c e r t a i n e s l i m i t e s à des cylindres creux, i l s u f f i r a de

3 4

-\

uottfttfître le s p ro p riétés mécaniques des cylindres creux pour en dé­ duire c e lle s des o s. Or le s principaux e ffo rts -mécaniques auxquels le s o s'p u issen t $ tr e soumis sont: l a compression, l a flexio n tra n s ­ v e rs a le , le cisaillem en t e t l a torsio n * Quant à l a tr a c tio n , i l e st p&us rare de v o ir un o-s s-oqcnis à une tra c tio n dangereuse, car le s a rtic u la tio n s ont bien plus v ite a tte in t l a lim ite compatible avec le u r in té g rité que le s os qu’ e lle s servent à u n ir (Arrachement traumatique des membres.

RJSTSIAHCÎ A Jjk-&MP&8SSTV 8.- On solide prismatique com­ primé r é s is te à l a compression différeml&ent suivant que toutes ses

dimensions seront comparables e n tr’ e l le s ou que sa longueur sera F ig . 16

'du,

très-gran d e par rapport à ses deux avitres dimensions. Oe d ern ier cas est le cas des os longs. Dans ce ca s, lorsque le s so­ lid e s sont comprimés par des charges c r o is ­

sa n te s, i l s ré s is te n t jusqu’ à une charge l i ­ mite d ite charge de rup­

tu r e . Cette charge de rupture e st propoirtton­ n elle au diamètre du solid e supposé cylin d riq u e, et inversement proportionnelle au carre

3 5

-de sa hauteur ou longueur.

Donc plus un os sera g ros, toutes l e s atitres circon stan ces, re sta n t l e s memes, moins i l risquera de se rompre sous des e f f o r t s de compression. C’ est l à un premier avantage de l a stru ctu re tubu­ l a i r e des o s . Pour vous montrer l a d iffé re n c e de diamètre, par con­ séquent l a su p é rio rité au point de vue mécanique d’ un os de Stru ctu re normale sur un autre os contenant l e même poids de t i s s u osseux par u n ité de longueur, mais p le in , nous avons dessiné ci-d essu s ( f i g 16) l e s se ctio n s de ces deux o s , trouvées par l e calcul..

Lorsque l a charge de rupture est dépassée, l e solid e sou­ mis à l a compression peut se rompre en des points d if f é r e n ts suivant

F i g . 17

l a manière dont ses extrém ités sont disposées* La f i g . 17 indique

3 6

-\ le s points où la rupture a lie u dans ces divers c a s , On nomme ces points le s sectio n s dangereuses du solide comprimé.

On v o it que ces sectio n s dangereuses sont situ ées au mi­ l ie u , au t i e r s ou aux deux t i e r s de l a longueur du so lid e . Pour le s o s , i l en e st certainement de même et le s fra c tu re s d ite s par le s chirurgiens au t i e r s supérieur, au t i e r s moyen ou au t i e r s in fé rie u r,

F ig . 18 sont bien nommées lorsq u ’ e lle s sont produites par une compression

D’ autre part le s lo is qui rég issen t la ré sista n ce des m atériaux indiquent que dans le cas A ,1 a charge de rupture est un quart de c e lle qui est néces­ sa ire en B ,e t c e l l e - c i deux et quatre fo is moindre que c e l l e s qui sont n écessaires en 0 et en D . Ceci permet de se rendre compte des charges énormes que peuvent supporter le s os lorsqu’ on empêche le u r extrém ité lib re d’ o s c i l l e r comme en A ,sous l a charge.

I*’ exemple d*une acrobate que vous avez pu voir (Miss A th le ta ), é t a i t dém onstratif à ce n o i n t de vue. m ie pouvait p o rte r deux chevaux

-S7.

sur ses tib ia s e t ses os de 3 ’ avant bras formant le s quatre p il i e r s

• * •• .

d’ une plateforme . Les e ffo rts m usculaires ne servaien t qu’ à mainte­ n ir l a v e r t i c a l i t é des os et à le s f i x e r , c ’ e s t-à -d ir e à augmenter le plus possible le u r ré s is ta n c e .

La forme des os longs e st encore au point de vus mécanique à considérer» I l n’ y a pour s.’ en rendre compte qu'à comparer l ’ un de ces os avec la forme du solide c i - j o i n t , l a m eilleure pour r é s i s t e r à une charge placée à sa p a rtie supérieure (Pig 1 8 ) .

RSSTSÏiUSOS A J&'JnjESXQ'.1 '.:RÀlTSVi2?SAL£.- On démontre en mé­ canique que l a charge P , (Pig 1s») qui produit une certain e flèch e de

Pig 1& fle x io n f , sur une barre cylindrique de longueur L et de rayon r e st proportionnelle à l a q u atriè­ me puissance du rayon (r * ) et inversement propor­

tio n n elle au cube de l a longueur (L5 ) : P = K

----L’ on v o it par c e tte formule, quelle e st l ’ impor-»

tance de l ’ augmentation du diamètre dessolides soumis à l a flexion" aussi l ’ emploi des tubes de grand diamètre et quelquefois de trè s p e tite épaisseur e s t - i l aujourdîhui courant dans l ’ in d u strie l o r s ­ qu’ i l s ’ a g i t , sous un fa ib le p oid s, de fabriquer des tig e s f lé c h is ­ sant tr è s peu sous de grandes charges» (Ponts tu b u la ire s, cadres de b ic y c le tte s , ch âssis de v o itu re s?) Or le s os longs sont précisément

t

co n stitu es d’ après ce p rin cip e , quelques-uns meme, t e l s que ceux des oiseaux grands v o ilie r s qui doivent r é s i s t é ! a des e ffo rts de fle x io n

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-sont quelquefois des tubes fo rt minces et fo rt lég ers * Chez l ’ homrîïe c e tte adaptation quoique beaucoup moins marquée, permet cependant aux os de r é s i s t e r à des flexion s tran sv ersales considérables.

ï i g * 20 V oici un péroné qui est i*os du squelette le plus long pour un diamètre trè s p e t i t . I l e st sou-? mi s à un e ffo rt de flexio n consi­ dérable et vous pouvez v o ir par l ’ ombre de l ’ expérience portée sur 1.’ écran, la hauteur de la flèch e de fle x io n produite.

Quelquefois le s e ffo rts de fle x io n peuvent ê tre produits sur le s os par le s muscles eux-mêmes auxquels i l s servent de points d.’ in s e rtio n . I l se produit a lo rs des déformations p assagè-' res des os qui sont flé c h is alternativem ent en sens in verse, par exemple dans ce rta in s mouvements d’ extension et de fle x io n . Mais quelquefois ce mouvement a lte r n a tif peut ne plus e x is te r par le f a i t de la p aralysie de tout un groupe, celu i des extenseurs par exemple. Alors des flexio n s répétées se produisent toujours

dans le meme sens et l.’ os peut en conserver une déformation perma-nentè. ( ï i g . 21) Tel est le cas dans la tumeur dorsale du poignet (Grubler) chez le s saturnins ayant depuis quelques temps déjà de la p ra ly sie des exten seu rs. Cette tumeur me p a ra it devoir e tre attrib u ée

~ Z 9 ~

à une déformât ion. mécanique des os du métacarpe, par le s flexio n s P ig . 2 1 . répétées auxquelles i l s sont sou­

mis par le f a i t de l a co n trac­ tio n des flé ch isse u rs dont le s an­ tag o n istes n’ ont plus aucune ac­ tio n - Ce qui vient à l ’ appui'de c e tte opinion, c ’ e st que:

iaa 9 . . o » i ‘ 10 W l l e que s o it la

} » l e c «K rtté d t <icu

( ,„ • $ ,* oause 48 18 paraly318 d8s 8jrt8n-_ . ^ se u rs, meme en dehors du s a tu

r-I . cU t^ctcoiv eU

û. . > . . v i nisme, on peut retrou ver l a

dé-“rO trCt. jw o o U w flJ

fi/) . formation en question; 2** c e tte

» déformation d isp a ra ît quelque

temps après l a d isp a ritio n de l a p a ra ly sie des extenseurs.

RSSISTANC2 DBS OS AU CTSAILL’iMENT ST A LA TORSION.- La ré ­ sista n ce des os au cisaillem en t et à l a to rsio n est bien moins impor­ tante à considérer bien que l a forme de ce rta in e s fra ctu re s indique qu’ i l y a eu des e ffo rts de to rsio n produits en meme temps que d’ au­ t r e s . Qu’ i l nous su ffis e d’ indiquer que l à encore l a ré sista n ce à l a to rsio n e st proportionnelle au diamètre de l ’ o s .

ARCHITffiCTOKB DBS^jEPTPHf SÆS. - Nous avons vu que le s épiphy-ses des os par l ’ augmentation progressive de le u r diamètre le u r don­ nent l a forme optima pour r é s i s t e r à une compression dans le sens de le u r axe ("Fig. 1 8 ). Jlais l à ne se borne pas le u r rô le et le s d is­ p osition s anatomiques qu’ e l l e s présentent sont en rapport avec le s

v*p4rO»

e ffo rts mécaniques qu’ e lle s ont à supporter.

Tout d’ abord l ’ étendue des su rfaces a r tic u la ir e s est tou­ jou rs considérable dans un plan perpendiculaire à l a d ire ctio n des pressions'. I l en ré s u lte une diminution d’ autant plus grande de la p ression par unité de surface au niveau de l ’ a rtic u la tio n et par

conséquent des conditions de moindre fatig u e et de m eilleure n u trir tio n . De plus c e tte p ression relativem ent fa ib le par unité de sur­ fa c e , empêche l a synovie d’ ê tre chassée d’ entre le s c a rtila g e s a r

-F ig . 2 2 . T

suivant A B ,e s t p a ra llè le à l a

t i t u l a i r e s dont e lle fav orise le glissem ent. On peut donc conclu­ re que l a cause de l a s i grande étendue re la tiv e des surfaces a r­ t ic u la ir e s a pour cause le rôtie mécanique de ces su rfaces.

De p lu s, si l ’ on f a i t une coupe suivant l ’ axe de 3 ’ o s ,t on trouve dans le s dispositions des travées osseuses une adapta­ tio n encore plus marquée du rôle mécanique des épiphyses. Ordinai­

rement en. e f f e t ,( P i g ; 22) on cons­ ta te que ces travées a ffe cte n t deux d isp osition s p rin cip a le s. Un premier système de travées surface a r tic u la ir e et chacune des

travées a la» forme d'une--voûte plus ou moins surbaissée. Le deuxiè­

me système, forme comme la s ni l i e r s de ces nombreuses voûtes.

I ls

vont s ’ appuyer soit sur le tissu compact de la diaphysej C D jso it

sur une travée en voûte plus épaisse que les autres ï ï . Oe sont

là d’ excellentes dispositions mécaniques pour ré sis te r aux efforts

de compression appliqués sur la tête a rtic u la ire .

4 2

-4ne Leçon

H2CAMQ02 DES ARTICULAIT ONS.

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A rticu la tio n s mobiles et immobiles.- Amplitude du mouvement. Sa v a ria tio n avec l a grandeur des surfaces en c o n ta c t. C lassi -f ic a tio n géométrique des su r-faces a r t i c u l a i r e s .- A rticu latio n s en sp h ère.- Rôle de l a pression atmosphérique.- A rticu latio n s dérivées du c y lin d re

.-Apres l'é tu d e des o s, tig e s rig id e s con stitu an t le s le v ie rs de l'organism e, nous devons étud ier le s points d’ appui ou centres de ro ta tio n de ces leviefcs, c 'e s t - à - d i r e le s a r tic u la tio n s .

Au point de vue mécanique on peut donc d é fin ir le s a r tic u ­ la tio n s le s cen tres de ro ta tio n des le v ie rs formés par le s o s.

Dans c e tte étude des a r tic u la tio n s , i l convient tout d’ a­ bord de fa ire une d is tin c tio n et de l a i s s e r de côté le s a r tic u la ­ tio n s qui ne permettent aucun mouvement (synarthroses ) , ou qui ne permettent que des mouvements fo rt lim ités (amphiarthroses ) , aux os

q u 'e lle s u n issen t. Ges a r tic u la tio n s , d ites Immobiles par le s ana­ tom istes, sont co n stitu ées par des su rfaces a r tic u la ir e s réunies e n t r 'e l l e s , par du tis s u ca rtila g in e u x ou fibreux qui s'opposent à le u r lib re mouvement. Nous ne nous occuperons donc i c i que des a r ­ tic u la tio n s con stitu ées par des os n’ ayant e n tr’ eux que des rapports

-de con tig u ïté ou de co n ta c t, et 3ib res de toute union ca rtila g in e u ­ se ou conjonctive* Oé sont l à le s seuL'efi -vraies a r tic u la tio n s , le s a rtic u la tio n s mobiles; e lle s ont re-çu le nom de diarthrose s .

Oherchons dans l a d escrip tio n anatomique de c^s d iartrh o r se s , le s renseignements que nous pouvons u t i l i s e r au point de’vue de le u r étude mécanique. Une d iarth rose e st une a rtic u la tio n dans laq u elle le s surfaces épiphysaires encroûtées d’ un c a r tila g e d it c a r tila g e a r t i c u l a i r e , sont parfaitem ent p o lie s et s ’ épousent exac­ tement-. Le frottem ent de ces surfaces a r tic u la ir e s e st considérable ment diminué par 3 ’ é ta t l i s s e de ces dernières et par 1 ’ in te rp o si­ tio n d.*un liquide onctueux et f ila n t appelé l a synovie, liquide cons titu é par de l ’ albumine, de l a mucine', de l a g ra is s e , et une grande quantité d’ eau. Oette synovie qui augmente l ’ adhésion e n tr? e lle s des su rfaces a r t i c u l a i r e s , Joue dans l a machine humaine le meme rô­ le que 3 ’ huile'dans le s rouages de nos moteurs in d u s trie ls .

lo rsq u ’ une d iarth ro se fonctionne, i l est absolument néces­ sa ire que l a con tigu ïté des su rfaces re s te permanente et que le vo­ lume de 1.*a rtic u la tio n n’ àugmente p as- S’ i l y a éaartement des sur­ faces ou augmentation de volume, 1.’ a r t ic u lâ t ion pe fonctionne plus normalement, et i l peut y av o ir lu x a tio n .

Ijorsqu’ une a r tic u la tio n se meut, on peut mesurer l ’ ampli­ tude, ou comme on le d i t , l ’ excursion du mouvement produit CBeaunis et Bouchard, Anatomie d e s c rip tiv e ). Oette amplitude se mesure par l a distance angulaire ou 31néaire qui sépare le s deux p osition s ex­ trêmes que peut o-ccuper l ’ os mobile. Prenons comme exemple