Biomécanique du transport collectif de charges, vers une application clinique

Biomechanics of collective load transport, toward a clinical application

• Auteur / Autrice : Guillaume Fumery
• Direction : Pierre Moretto, Vincent Fourcassié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, biodiversité et évolution
• Date : Soutenance le 30/01/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherches sur la Cognition Animale (Toulouse ; 2003-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Homme -- Attitude et mouvement

Locomotion humaine

Mots clés libres

Analyse du mouvement humain

Biomécanique de la locomotion

Comportement collectif

Port de charges

Réhabilitation

Human movement analysis

Biomechanics of gait

Collective behavior

Load carriage

Rehabilitation

Résumé

Durant les 50 dernières années, de nombreuses études ont été menées sur la locomotion humaine et sur le transport de charges individuel. Même si elles apportent un cadre théorique précieux, ces études ne permettent pas de comprendre les mécanismes mis en place par les individus lorsqu'ils doivent porter un objet à plusieurs. Dans ce projet, nous nous sommes donc intéressé à l'aspect collectif du transport de charges et avons cherché à comprendre comment une dyade d'individus se déplace lorsque ceux-ci portent un objet ensemble. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps quantifié différents paramètres locomoteurs largement étudiés en biomécanique (approche cinématique, mécanique et dynamique), chez des individus sains transportant une charge légère. Nous avons étudié les individus se déplaçant de façon isolée, puis nous avons envisagé la dyade et la charge à transporter comme un seul système. Nous avons également fait varier la complexité du transport de charges en demandant aux sujets de réaliser une seconde tâche ou en faisant varier la masse de la charge transportée. Enfin, nous avons pu réaliser une étude préliminaire sur la collaboration entre un patient polyhandicapé et un patient cérébrolésé, dans le but d'inscrire l'étude du comportement collectif dans la rééducation des personnes en situation de handicap. Les résultats principaux de cette thèse fournissent un protocole solide d'étude du transport collectif de charges. Nous avons montré que les sujets qui transportent un objet à deux se déplacent de façon aussi économique que lorsqu'ils se déplacent seuls. L'ajout d'une tâche secondaire a quant à elle entraîné une détérioration du déplacement pendulaire du système composé des individus et de la charge. Lorsque la masse de la charge augmente, le déplacement du système est affecté. Pour des charges égales à 40% du poids corporel, nos résultats ont montré une détérioration du comportement pendulaire et une diminution de l'amplitude du centre de masse du système étudié. Enfin, concernant les personnes en situation de handicap, nous avons montré que la collaboration entre deux individus souffrants de déficience intellectuelle était moins intéressante d'un point de vue rééducatif que la collaboration avec un individu sain.

During the last 50 years, a number of studies have been carried out on human locomotion and individual load carriage. Although these studies provide a valued theoretical framework, they do not allow to understand the mechanisms implemented by individuals when they have to carry collectively an object. Our project deals with the collective aspect of load carriage and attempts to understand how a dyad of individuals moves when individuals have to carry an object together. First, we measured several locomotor parameters commonly studied in biomechanics (using a kinematic, mechanical and dynamic approach) on healthy individuals carrying a light load. We studied each individual within a dyad separately and then considered the system formed by the dyad and the load. We also performed experiments where we increased the complexity of the collective load carriage task by asking individuals to perform a second task in the same time or by changing the mass of the load. Finally, in order to find an application of our experimental protocol in rehabilitation studies, we performed a preliminary study on the collective transport achieved by two patients suffering from intellectual disability. The results of this thesis allow to construct a sound study protocol of collective load carriage. We show that two subjects carrying an object together walk as economically as when they are walking separately. Achieving a second distractive task at the same time leads to the deterioration of the pendular displacement of the center of mass of the system formed by the individuals and the load they carry. The displacement of this system is also impacted when the mass of the load carried is increased. For loads equal to 40% of the body mass, our results show a deterioration of the pendular behavior and a decrease of the amplitude of the center of mass of the system. Finally, for individuals suffering from an intellectual disability, we show that the collaboration between two pathological individuals is less interesting from a rehabilitation point of view than the collaboration with a healthy individual.