La tensegrity - Nouvelle manière de voir la biomécanique

Pour ne pas continuer à polluer le post d'Yves sur le Squat, je mets ici un résumé de la tenségrity; en concurrence en ce moment avec la vision des forces instantannées appliquées aux leviers entrant en jeu dans les mouvements (notamment le squat).

La Tensegrity est la contraction de tension et intégrité
Grosso modo, on utilise usuellement le modèle newtonnien avec faisant des clichés à des moments précis des mouvements, rendant un calcul des forces appliquées assez simple et parlant; mais limitant puisqu'il n'y a pas de mouvements, de cinétiques, on ne fait pas apparaître les transferts de tension qui permettent l'intégrité du squelette.

Ce qui m'a fait flasher dessus est une démonstration sur les dinosaures (ouais, on va loin là!): le modèle newtonien (ou linéaire) implique, par calculs physiques qu'un animal d'une taille supérieure au lion n'est pas viable biomécaniquement et donc que les dinosaures avec un cou de 10 m de long n'ont pas pu exister (le raisonnement arrive à l'absurde, un peu comme les grecs avec le lièvre et la tortue avant de découvrir une nouvelle notion: le mouvement continu et non plus l'image arrêtée).

Pour résumer, cela s'approche plus de l'idée de Christophe Carrio au niveau de la santé du dos, mais en enlevant une donnée erronée: la formule de Euler (la solidité d'un axe est égale au nombre de courbures au carré + 1; soit R=N²+1). En effet, cette idée de la solidité de la colonne vertébrale n'a jamais été prouvée, réfléchie. Mais elle est appliquée et enseignée de manière certaine. Pourquoi? La formule de Euler est une formule anticipant le nombre de courbures que fera une poutre en bois (à l'époque; je suppose en acier maintenant) lors d'un flambage (on exerce une énorme force dessus pour qu'elle prenne une forme solide résistant à la déformation); supposant ainsi que la solidité de la poutre se renforce (au fur et à mesure de la perte de matière) en modifiant sa forme. Un anatomiste a posé une intérogation sur la possibilité de transposition (18ème siècle). 2 ans après cette question apparaît comme une vérité dans les encyclopédies et enseignements sans qu'aucune recherche n'ait été faite; notamment sur la condition des flèches de courbures (amplitude de la déformation) et surtout que la colonne est comme elle est (elle n'a pas été déformée de manière permanente par une force extérieure) et elle ne doit pas changer (sous peine de traumatismes plus ou moins important). L'autre problème est également le mouvement: la poutre ne bouge pas, ne s'incline pas, etc...

Afin de ne pas aller trop loin dans la disgression, voici sommairement l'idée:

Le dos (la colonne vertébrale + muscle = rachis) n'est pas un empilement de bloc avec des câbles qui maintiennent le tout uniformément; mais en ensemble de pièces rigides (vertèbres), reliées entre elles par des éléments actifs (mucles) et passifs (ligaments, disques). L'ensemble des forces ne s'additionnent pas, elles se complètent et la force finale peut dépasser la somme des forces ponctuelles; notamment grâces aux forces des éléments; aux synergies entrent-elles.

Pour donner une image habituellement utilisée, on pense à l'armature des bateaux à voile: de longs câbles matiennent l'ensemble de manière rigide pour éviter la casse; avec des pièces intermédiaires pour renforcer la solidité locale lors des mouvements; l'ensemble ayant des orientations d'applications différentes; permettant d'avoir des forces de résistances supérieures à la simple addition des forces unitaires. Et en resserrant l'ensemble des cordages, on augmente la résistance lors des gros coups de vents.

Voici une photo habituellement utilisée pour ce symbole (l'intérêt est l'illustration du symbole; pas le fonctionnement tel quel des cables qui serait alors erroné)


Le dos (rachis) est grosso modo du même niveau; en ayant 3 ou 4 couches de maintien (selon comment on les classifie):
- les muscles superficiels
- les muscles de la seconde couche
- les muscles de la troisième couche dans laquelle on inclus ou non les ligaments inter-vertébraux (pour avoir 3 ou 4 couches)

A ces éléments de renfort, nous ajoutons les vertèbres et différentes articulations (hanche, épaules notamment). Leurs formes et agencements permettent de renvoyer un grande partie de l'effort de soutien à des articulations plus fortes; moins sollicitées. Ainsi, lors d'une inclinaison avant du buste (squat par exemple), les muscles du dos n'ont que 30 à 55% de l'effort à fournir; le reste étant délester sur les articulations coxo-fémorales (insertion jambe-hanche).


Le reste de la force appliquée sur le dos (les 30 à 55% en fonction de l'inclinaison, de la forme de la colonne, etc.) s'applique majoritairement sur 1 articulation (la L5/S1). Le gros du danger pour le dos vient de là: l'application d'une force qui augmente de manière très importante (non linaire; plutôt une forme exponentielle) par rapport à la charge ET l'inclinaison.

Voici une photo illustrant l'application de la force de manière instantannée


La force S1 doit donc être supérieure (7 à 8 fois supérieure) à la force P1 (la longueur du désaxement est fonction de l'inclinaison et du positionnement de la charge; sa force en fonction de la somme des forces appliquées à l'ensemble du dos à ce moment précis). Pour une inclinaison de 20° (pas grand chose) à vide, S1 doit être d'environ de 200% le poids total du corps. C'est énorme. Et elle augmente avec la charge (et malheureusement pas de manière linéaire). Et en ajoutant le fait que la force appliquée sur l'articulation n'est pas S1; mais S1+P1, en statique, cela provoque des forces de résistances nécessaires pouvant aller jusqu'à 1200K!!!! La résistance des disques n'est que de 450-500 K chez un individu sain (ne parlons pas de ceux ayant des problèmes plus ou moins grave). En mouvement, cette force est multiplié (oui, multipliée) par le bras de levier de P1.

Ainsi, nous arrivons à donner raison aux calculs linéaires des leviers.

Faisons la séparation pour mettre en évidence l'unicité de l'organisme (pour ne plus réfléchir par segments dissociés).

- Même au repos, l'ensemble des ligaments intervertébraux sont sous tensions (important pour la suite).
- Les éléments mobiles (vertèbres) ne se touchent jamais.
- Les forces de maintien de chaque élément, des groupes d'éléments ou de l'ensemble de la colonne ne sont pas appliquées à 90° comme pour les bras de levier traditionnels; mais à 60°.

Reprenons ces 3 éléments.

La dissociation des éléments mobiles et tension des ligaments
C'est la raison d'être de la tenségrity. Les éléments mobiles ne se touchant jamais (silenc-bloc entre eux); des forces en permanence appliquées (toujours sous tension, même allongé en dormant) impliquent un jeu de mécano déformable, mais d'une solidité énormément plus grande qu'un simple empilement boulonné (donc que la modélisation utilisée par les dogmes habituels). Notamment, les ligaments, en étant tendus en permanence, absorbent une partie des forces puis retransfèrent celles-ci de manière élastique (ligaments jaunes, cf le principe de force élastique stockée puis restituée au changement de transition excentrique/concentrique). Plus ces ligaments seront tendus (raides), plus ils feront leurs offices d'absorption/restitution.

Pour limiter les efforts sur ces ligaments (notamment pour soulager la L5/S1 ou une autre articulation en cas de mouvement non traditionnel), les disques ecrasés (ce n'est pas une pathologie, mais un état normal de fonctionnement) durant une inclinaison se dirigent vers l'arrière (c'est pas un mouvement, mais un ballon donc on compresse un côté; le côté opposé gonfle). Cela pousse, dans un premier temps, le ligament qui est encore plus tendu, solidifiant l'articulation et absorbant encore plus de force. Après une certaine inclinaison (ou charge, c'est pareil pour cette articulation), le ligament dépasse la tension de fonction et le relâche. Cela provoque 2 choses:

- mise sous tension plus forte des muscles liés à ces ligaments
- désaxement (déplacement) de la vertèbre L4 libérant de la pression sur le disque; déplaçant le point d'application des forces pour limiter les risque pour la charnière cruciale L5/S1.

Ceci était un exemple de fonctionnement que l'on pourrait juger dangereux sur un cliché immédiat; mais qui est en fait une succession d'actions normales d'adaptation.

Maintenant l'angle d'application des forces.
Une modélisation des champs d'application des forces du dos peut-être représentée comme ceci, avec les 3 niveaux de maintien (du superficiel au profond; vus plus haut):


Chaque élément est un triangle; que l'on parle des muscles, application des muscles, liaisons de maintien (ligaments) pour pièces mécaniques (vertèbres) ou des ensembles entre eux. Cela permet un équilibre beaucoup plus stable que pour des formes différentes (rond, carré, etc.).
Cela donne des champs d'application de forces orientés à 60° les unes par rapports aux autres (grâce aux formes triangulaires). Et, comme l'annulus (l'enveloppe du disque vertébral, en gros) a ses fibres orientées à 60°; cela permet des annulations de force assez simples (nous arrivons au principe des armatures de mat sur les voiliers):


Tous ces éléments (pas pris un par un) font que le dos n'est pas une simple pièce mécanique.
En effet, le fait que les pièces mécaniques ne se touchent pas implique nécessairement que plus les éléments moteurs/maintiens se tendent, plus l'ensemble est solide. Donc ça plie et plus ca plie, plus c'est solide car on tend encore plus les éléments de maintien.
L'orientation des forces actives et passives ne sont pas à 90°; mais à 60°, donc dans la même orientation que l'annulus. La représentation classique des forces de levier ne s'applique donc pas et n'a pas le même impact qu'ici.

Je m'arrête là dans l'explication pour l'instant (un dossier est prévu après que j'ai terminé celui sur l'énergie élestique).
Mais l'idée est de réellement prendre dans son ensemble le système rachidien et non d'appliquer un modèle linéaire comme nous pourvons le faire sur une articulation simple.

Le modèle classique, optimisé par Delavier (réflexion sur les primates, suivie de l'évolution pour regarder d'où viennent nos caractéristiques; mise en parallèle avec les blocages que l'on retrouve) est donc un modèle plutôt nickel pour des systèmes simples (coude, genou, poignet - et encore) où la tenségrité n'est pas aussi importante que pour le dos et la multitude d'éléments (même si elle existe également sur ces articulations simples).

L'idée ici n'est pas de dire faite n'importe quoi sur le squat, le SDT, le rowing yates, etc. Mais simplement une réflexion sur les dogmes existants qui sont souvent suivis de manière aveugle par les débutants: je n'ai pas la morphologie (il faudrait revoir tous les indicateurs de morphologies en fonction de la tensegrité pour le savoir), je vais faire du squat partiel, très lourd, bien sur). Cela n'empêche pas que si tous les adeptes de la musculation appliquaient les principes de Delavier, nous éviterons l'immense majorité des blessures, usures ou autres traumatismes liés à la musculation.

Les mouvements, soit tu les fais complets ou pas du tout (dans l'idée; après le partiel est une technique d'approche, d'optimisation; mais pas une méthode d'exécution). Rien ne justifie une réduction ou absence d'un mouvement. A la rigueur un manque de souplesse; et encore de manière temporaire, le temps de remédier à la chose. Après, on décide de faire l'exercice ou non; mais pas de manière tronquée pour de fausses excuses (sauf, toujours si c'est un objectif ponctuel de renforcement localisé ou de travail d'une qualité en retard); mais pour des raisons d'objectifs, d'intérêts du mouvement pour ce que l'athlète souhaite comme résultats.

Cela renvoit également à l'intégrité du corps, à l'anatomie fonctionnelle: le corps, dans son ensemble est fait pour s'adapter. Pour cela il possède les mécanismes de régulations (comme nous venons de le voir). Mais si à l'intérieur du mécano il y a des déséquilibres, des manques. Tout s'écroule. L'organisme va se spécialiser. C'est à dire qu'en faisant du partiel uniquement; il va limiter ses souplesses articulaires; il va limiter les modes de fonctionnement d'un muscle (perte de mobilité par non entraînement d'un usage du muscle. Par ex si X est rotateur externe, adducteur, etc. et que l'on ne travaille que la rotation externe; un déséquilibre va arriver et une blessure viendra à la suite; sur le court/moyen ou long termes).

Par contre, cela n'implique pas que l'on ne puisse pas se blesser. Ceci pour les raisons suivantes:
- déséquilibre musculaire
- mauvaise exécution
- usure

Dans l'usure, j'inclus à la fois l'usure immédiate liée à des erreurs (hernies, tendinites, malnutrition) mais également les plus dangereuses: les usures de l'âge que l'on accélère avec les lourdes charges et/ou les répétitions importantes non parfaitement exécutées et/ou par l'usage d'exercice favorisant ces usures (le squat par exemple).

En effet, lorsque l'os est atteint, la tensegrity se réduit (les articulations se touchent, les os sont moins rigides, etc.). En tendant encore plus les cordages (muscles et ligaments), nous n'augmentons plus la force de maintien. On écrase les surfaces osseuses les unes sur les autres sans création de force supplémentaire. Bonjour le résultat qui est alors irrémédiable.

En conclusion, je ne critique pas la méthode Delavier (ou autre) qui permet d'éviter une énorme partie des problèmes; je préfère inclure la notion de performance (nous ne sommes pas dans une activité loisir pour la plupart d'entre nous). Cela nous oblige à des équilibres risques/bénéfices pour progresser (le sport de performance n'est pas fait pour préserver la santé). Et dans cet état d'esprit, je préfère regarder l'ensemble du corp et non un seul aspect poussé à l'extrême (uniquement pour cet équilibre risque/performance).