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1) Première définition :
Les TMS (Troubles musculo squelettiques) des membres supérieurs et inférieurs sont des troubles de l'appareil locomoteur qui regroupent des affections touchant les structures situées à la périphérie des articulations, traduit par des lésions douloureuses. Ces troubles surviennent le plus souvent dans le monde du travail, et sont multifactorielles : gestes répétitifs, mauvaise position de travail, etc.
Les différents facteurs responsables des TMS :

Les régions du corps les plus touchées sont principalement le cou, les épaules et les poignets, et elles affectent les tissus mou tel que les muscles, les tendons et les nerfs (compression du canal carpien dont je parlerai plus bas). Les TMS des membres inférieurs sont plus rares, et concernent principalement le genou. Les TMS regroupent plus d'une quinzaine de maladies : tendinopathie de la coiffe des rotateurs pour l'épaule, épicondylite pour le coude, etc. Les symptômes sont de la douleur, des raideurs, de la maladresse ou bien une perte de force. Tous les secteurs d'activités professionnelle sont touchées par ces pathologies, qui sont les principales maladies répandues dans les pays industrialisés. Ce risque est bien connu, car il était déjà présent au 19ème siècle. Depuis cette date, les TMS n'ont fait que se développer, à cause de changement dans l'organisation du travail. En effet, dans les métiers d'aujourd'hui, énormément de tâches imposent des gestes fins, précis et surtout répétitifs.

Pour être atteint d'un TMS, plusieurs facteurs rentrent en compte:

-Les facteurs individuels : qui sont liés aux caractéristiques intrinsèques des individus (le sexe, l'âge, les antécédents médicaux, etc). Il existe aussi une "sensibilité" individuelle, ce qui veut dire que certaines personnes pourraient développer une maladie, alors que d'autres, dans les mêmes circonstances de vie et de travail, n'en développeront pas.

-Les facteurs environnementaux : à l'intérieur de ce grand facteur, différents petits facteurs entrent en compte. Il y a tout d'abord le facteur biomécanique qui concerne la répétitivité des gestes, des efforts excessifs, le travail en position maintenue. Ces facteurs sont définis par différentes caractéristiques du travail, tel que l'aménagement du poste, ou bien l'organisation du travail. La répétitivité est définie par un nombre de mouvements par minute d'une articulation, ou par le nombre de fois où la main touche un élément de travail, ou par la durée du cycle de travail. Ensuite les efforts excessifs sont définis par le travail avec un outil, un assemblage de pièces ou un travail de précisions. Enfin, le travail en position maintenue est défini par le poste de travail, ses outils et et ses équipements. le port de gants, l'expositions aux vibrations, au bruit et au froid. L'organisation au travail, qui peut avoir un impact psychologique, joue aussi un rôle dans les facteurs environnementaux.

Les facteurs psychosociaux : ce facteur est principalement caractérisés par le niveau de stress des salariés. En effet, le stress amplifie énormément la perception de douleur et rend les opérateurs plus sensibles aux facteurs de risque de TMS. Les caractéristiques du travail déterminantes du niveau de stress peuvent être de plusieurs types : l’organisation au travail (autonomie, polyvalence...), le contenu du travail (forte exigence, monotonie au travail, exposition à des situations de violence...), le contexte économique et social de l'entreprise (instabilité des contrats de travil, incertitude sur l'avenir, manque de reconnaissance au travail...), et pour finir l'environnement au travail (ambiance sonore élevé, vibrations, mauvaise communication avec les autres salariés...).

2) Un fort impact sur le monde professionnel :

Tous les secteurs d'activités professionnelle sont touchées par ces pathologies, qui sont les principales maladies répandues dans les pays industrialisés. Ils sont une source de désorganisation majeure, peuvent entraîner une baisse de performance pour l'entreprise (diminution de la productivité, de la qualité…) et avoir un impact majeur en matière d'absentéisme et de turnover. Des solutions de prévention peuvent être mises en place, elles permettent non seulement de réduire le risque de TMS mais conduisent aussi à améliorer la qualité de vie au travail des salariés ainsi que la qualité des produits. La législation française encadre la prévention et la protection des salariés au travail en matière de santé et de sécurité. Plusieurs textes de référence sont importants à connaître pour un employeur.
Nombre de maladies professionnelles dans 15 pays européens :

La fréquence des TMS est importante (34 % des travailleurs déclarent souffrir de problèmes de dos), elles augmentent avec l'âge. D’après une étude de 2008 (je n'ai pas trouvé plus récent), un peu moins de 37000 TMS ont été indemnisé, en général par les cotisations des entreprises et l'Assurance Maladie. En 2009, pour le régime général de l'Assurance Maladie, les TMS représentent plus de 80 % de l'ensemble des maladies professionnelles ayant entraîné un arrêt de travail ou une réparation financière en raison de séquelles.

A cause des ces nombreuses maladies, au total, 8,5 millions de journées de travail ont été perdue, ce qui est énorme. Toutes ces journées perdues ont aussi engendrées des pertes économiques, elles s'élèvent à environ 787 millions d'euros, qui ont été couverts par les cotisations des entreprises. Les TMS coûtent donc très cher aux entreprises et à la France en général.

Dans une entreprise, un TMS survient à cause de la conjugaison de plusieurs facteurs, c'est à dire que la probabilité d'être atteint d'un TMS varie en fonction du nombre de facteurs de risque et/ou de leur intensité. Chaque employeur doit prendre les mesures nécessaires pour assurer la sécurité et protéger la santé physique et mentale des salariés.

3)Explication d'un TMS en particulier,  prévention et éventuelle guérison :

Le syndrome du canal carpien, qui touche la main et le poignet :

Le syndrome du canal carpien a pour symptôme des engourdissements et des fourmillements dans les doigts, et par une perte de force musculaire dans le poignet et la main touchés. Ces symptômes sont dus à une compression du nerf médian au niveau du poignet. Une répétition de mouvement au niveau du poignet, de mouvement qui demande une certaine force ou une posture contraignante peuvent faciliter l'apparition de ce symptôme et de ces effets douloureux.
Dans le poignet, le nerf médian et les tendons fléchisseurs des doigts traversent un « tunnel » nommé canal carpien et ce dernier est relativement restreint. Ce syndrome touche environ 11% des femmes et 3,5% des hommes. Il touche surtout les personnes d'une cinquantaine d'années, proche de leur retraite. Les symptômes sont d’abord légers et passagers, puis s’intensifient avec le temps.

Pour contrer ce syndrome, différentes alternative sont envisageable :

-Laissé reposer le poignet, afin de ne plus l'exposer à des charges, plus ou moins lourdes. De la glace peut aussi être appliqué, afin de soulager la douleur. Des anti-inflammatoires peuvent aussi avoir leur effet. Faire de la kinésithérapie.

-Si les symptômes persistent après plusieurs mois de traitement, une intervention chirurgicale sera à envisager, afin d'aténuer la compression du nerf.

-Parfois, il suffit de laisser faire la nature. En effet, des chercheurs ont observés, dans le cadre d'une étude, que dans le tiers des cas, le syndrome du canal carpien  disparaissait spontanément, sans aucun traitement.
Pour finir, l'apport d'une aide extérieur pour soulager ces douleurs, ou pour aider a porter des charges lourdes, peut être envisageable. Cette aide peut être par exemple, un exosquelette, qui va épouser le forme du corps ou de l'articulation, afin de l'aider au quotidien, pour différentes taches.

http://www.ast74.fr/fr/informations-sante-travail/dossier-thematiques/theme-3-risques-physiques/id-10-troubles-musculo-squelettiques-tms-pathologie-
https://www.ameli.fr/assure/sante/themes/tms/comprendre-troubles-musculosquelettiques
https://www.passeportsante.net/fr/Maux/Problemes/Fiche.aspx?doc=troubles-musculosquelettiques-main-poignet-pm-traitements-medicaux-du-syndrome-du-canal-carpien

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1.  Les organes locomoteurs

Le système locomoteur humain (ou appareil musculo-squelettique) est le système d'organes qui donne à l'homme l'aptitude à se déplacer se mouvoir physiquement. Il se compose du système musculaire, du squelette osseux et cartilagineux ainsi que les éléments rattachés (ligaments, tendons...).

Comme son nom l'indique, l'ensemble formé par tous ces éléments permet la locomotion (marche, course, nage), mais il a d'autres fonctions, comme la préhension, la communication verbale (phonation) et non verbale (mimique, salut).

Si l'appareil locomoteur a un rôle dans le mouvement et la motricité par les membres inférieurs , il a également un rôle dans l'absence de mouvement et le maintien de la posture (position debout ou assise).

Il permet par ailleurs le maintien de la structure et de la forme du corps humain et la protection de la plupart des viscères.

Enfin, l'appareil locomoteur joue également un rôle dans des fonctions plus vitales, comme la respiration (ventilation), des fonctions alimentaires (mastication et déglutition), la continence urinaire et fécale, ou encore les sens de l'audition et de la vision pour partie.

1. L’os :

C'est une substance vivante qui soutient le corps d’un vertébré et forme une enveloppe protectrice autour d’organes délicats, comme le cerveau.

L’os est constitué de cellules entourées par des couches de sels minéraux durs, comme le phosphate de calcium. Il est un peu flexible grace a une substance, le collagène, ce qui empêche la fracture.

La couche externe de l’os est dense : c’est l’os compact assurant la solidité. La couche interne, appelée os spongieux, est plus légère et moins dure. Dans certains os, les espaces de l’os spongieux sont remplis de moelle rouge qui produit les globules du sang : hématies et les lymphocytes. L'ensemble des os forme le squelette.

2.Muscle squelettique :

Organe de forme allongé, rattaché aux os, qui produit le mouvement chez les Vertébrés - les muscles extenseurs comme le triceps entraînent un mouvement d'extension, les muscles fléchisseurs comme le biceps entraînent un mouvement de flexion. Le tendon est la partie blanche qui relie le muscle a l'os

3/ Les Articulations.

Le lieu de réunion de deux ou plusieurs os est appelé une articulation.

On trouve quatre types d’articulation selon son degré de mobilité :
- Les articulations très mobiles appelées aussi diarthroses (hanche, épaule).

-Les articulations semi-mobiles appelées aussi amphiarthroses (corps vertébraux).

-Les articulations immobiles appelées aussi synarthroses (os du crâne).

- Les articulations qui ne constituent que des plans de glissements entre deux muscles appelées aussi syssarthroses (omoplates).

Les Ligaments et les Capsules.

Une bande qui est constituée d’un tissu conjonctif élastique et fibreux de couleur blanche est appelé un ligament. Une de ces caractéristiques principales est sa grande résistance. Ainsi donc leur rôle est de relier les deux pièces osseuses d'une articulation ou encore de suspendre ou fixer des organes. Le ligament ne doit pas être confondu avec le tendon qui lui permet de relier un muscle à un os de façon à lui transmettre le mouvement engendré par le muscle

-Le poignet se déplace dans deux plans principaux, latéral et vertical ; la hanche dans trois plans et le genou dans un seul.
-Les capsules articulaires sont des enveloppes de nature fibreuse (dures, mais souples) recouvrant les articulations. Elles permettent aux surfaces articulaires de maintenir la cavité de l'articulation, de garder le contact entre les deux extrémités des os de cette articulation, et de laisser l’articulation baigner dans le liquide synovial ( liquide visqueux, huileux, situé entre les os dans la cavité articulaire, facilitant le glissement des os entre eux) Cette capsule est constituée de fibres de collagène (une variété de protéines relativement solides et élastiques) associées à d'autres fibres, des fibres élastiques.

-Les ligaments (cordon fibreux, résistant, qui relie les os entre eux au niveau des articulations) et les capsules des articulations synoviales ont pour rôle d'unir les os mais aussi de participer à l'orientation du mouvement d'un os. Les ligaments et les capsules empêchent un mouvement trop important ou qui n'est pas désiré par un individu. Les ligaments et les capsules sont des facteurs de stabilité qui sont susceptibles d'être soumis à des tensions trop importantes entraînant alors leur étirement. Un ligament qui est étiré ne revient jamais à sa position initiale pareillement à une substance molle non élastique. Un ligament peut également se déchirer quand l'étirement et supérieure à 5 % de sa longueur à peu près, ce qui provoque une entorse, une opération peut s''imposer dans les cas les plus graves où les ligaments sont arrachés par  exemple l'entorse de la cheville)
En conséquence une articulation instable est donc le résultat de ligament inefficace

Certaines personnes, surtout les personnes âgées, souffrent de douleurs au niveau de certaines articulations : elles ont une arthrose du genou, au niveau des vertèbres cervicales ou lombaires...

Force musculaire

La force musculaire physique est la capacité d'un muscle d'exercer une force contre une résistance. Afin de la mesurer, il faut considérer la force maximale, la résistance lactique (capacité des muscles à fonctionner le plus longtemps possible sans oxygène). et l'endurance musculaire

La force musculaire peut être appréciée cliniquement par le médecin suivant le British Medical Research Council System sur une échelle allant de 0 à 5 :

0 : aucune contraction musculaire

1 : contraction musculaire sans mouvement

2 : mouvement dans le plan du lit

3 : mouvement contre la gravité

4 : mouvement contre résistance

5 : force musculaire normale

Mais en quoi dépens la force des articulation?

--force du muscle
En biomécanique, la loi de Kleiber montre la relation existant entre la puissance musculaire et la masse corporelle d'un individu. Grossièrement, la force d'un muscle est proportionnelle au nombre de fibres musculaires présente dans le muscle ou plus simplement, à sa section.La courbe représente ce que l'on appelle la relation force-longeur du muscle actif, Le sarcomère génère une tension plus ou moins elevé selon sa longueur. Il existe une longueur musculaire optimale (2 micro-mètres sur le graphe, Lo) correspondant au maximum de force (Po) que le muscle peut développer dans des conditions isométriques.La tension passive est la force de résistance du muscle lorsqu'on le soumet à un étirement.La force d'un muscle est donc la force active du sarcomère + la force passive de résistance du muscle mais elle peut aussi changer par rapport aux proportions de chacun des types de fibres qu'il contient (fibres de type I ou de type II).

--Force de l'articulation.Par exemple, dans le cas de la flexion du genou (figure 1), le point d'insertion (I) des ischio-jambiers se déplace autour du centre de rotation (O). La force résultante de ce groupe musculaire est représentée par la flèche pointant vers l'articulation de la hanche où se trouve le second point d'insertion du groupe musculaire. A mesure que cette flexion se fait, l'angle (a) varie de 35° en position 1, à 90° en position 2 et 120 ° en position 3.
Le bras de levier de la force est la plus petite distance reliant passant par O et perpendiculaire à la ligne d'application de la force. Il est maximal lorsque la jambe se trouve en position 2, c'est-à-dire lorsque la force résultante est perpendiculaire aux os de la jambe et que l'angle a est de 90°. Si l'on connaît la distance [OI], il est alors possible de calculer le moment de la force résultante, c'est-à-dire l'effet de rotation de cette force autour de l'axe de rotation passant par O. Si l'on considère que le point d'insertion des ischio-jambiers est situé à 5 cm de l'axe de rotation O et que la force résultante reste constante pendant le mouvement de flexion (100 N), le moment de la force sera alors égal au produit de la force par son bras de levier. Ce dernier est donné par les relations trigonométriques classiques. Le moment est respectivement égal :

pour la position 1 : 100 x sin(35) = 57.4 N

pour la position 2 : 100 x sin(90) = 100 N

pour la position 3 : 100 x sin(120) = 86.6 N

Le moment de la force (couple) est bien maximal lorsque le bras de levier est le plus grand. Pour chaque groupe musculaire, il est donc possible de définir la force maximale de rotation qu'il est capable de générer en fonction de l'angle articulaire. L'angle où ce maximum atteint peut varier d'un muscle à un autre en fonction de la distance entre son point d'insertion et l'axe de rotation comme l'illustrent les relations couple-angle pour le biceps (figure 2) et le quadriceps (figure 3)

L'entraînement sportif permet d'améliorer la force musculaire, notamment par le développement musculaire (musculation)1.

La diminution de la force musculaire peut aussi venir de l'atteinte du nerf (rupture, compression, etc.), ou d'une atteinte au niveau de l'encéphale (accident vasculaire-cérébral, masse comprimante, inflammation, etc.), plus précisément à l'intérieur de l'encéphale la lésion peut se trouver soit sur l'homonculus moteur ou d'autres aires motrices corticales, soit sur le trajet des fibres nerveuses comme la capsule interne contenant le faisceau pyramidal.

Il est très important de noter pour le clinicien, que les signes créés par ces différentes atteintes sont différents, ainsi de manière clinique ou pourra discerner une atteinte périphérique (sur le nerf ou la colonne vertébrale), d'une atteinte centrale (de l'encéphale), d'une atteinte musculaire, ou encore d'une atteinte de la plaque motrice

Cette série d'organes que compose le système locomoteur peut donc dysfonctionner.

http://prevost.pascal.free.fr/theorie/muscle/relFA.htm

https://www.youtube.com/watch?v=aJNjU8SI8b0

http://motricitehumaine.free.fr/squelette.php

http://wjulien.wixsite.com/tpe-exosquelettes/fonctionnement

https://fr.wikipedia.org/wiki/Appareil_locomoteur_humain

https://www.sciencesetavenir.fr/sante/la-revolution-des-exosquelettes-aura-t-elle-lieu_113371
https://www.theonet.fr
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance_lactique

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Diapositive -> sommaire du TPEE

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Aujourd'hui, des recherches thecnico-scientifique développe plusieurs exosquelettes biomécanique/motorisé pour trois principales raison, qui sont militaires/médicale/industrielle.

Exosquelette ou squelette externe. Opposition à l'endosquelette (squelette interne). Est un appareil externe du corps qui le supporte et le protège.
→ Quand ils sont portés par l'homme cela est appelé «peau robot humanoïde»

Robert Heinlein est le premier à utiliser l'exosquelette, dans la science fiction.

Depuis quelques années les militaires et la médecine investissent des millions d'euros/dollars dans des exosquelettes.
L'exosquelette est une structure mécanique qui double celle du squelette humain et qui lui donne des capacités physiques que la personne n'a pas ou n'a plus.
Il y a donc aujourd'hui des soldats de l'armée dit surhumains mais également des personnes qui ont retrouvé une capacité de marche normale pour des handicapés moteurs et pour d'autre une force pour porter des charges trop lourdes pour les capacités naturelles de l'Homme.

L'exosquelette est constitué de parties appelé « bras » qui sont fixés sur les jambes de la
personne.  Un système de double rotation se trouve au niveau du genoux afin de reproduire l'articulation au plus  proche possible du naturel, pour une marche plus adapté à la rééducation du patient et pour une meilleur facilité de marche par exemple. Le moteur qui alimente les deux bras des deux jambes qui sont reliés entre eux par différents câbles. Les bras sont fixés sur le patient à l'aide d'attache en bas des chevilles, aux genoux, en bas et en haut des cuisses.

Exosquelette médical

L'exosquelette biomécanique pour le médicale s'utilise à l'aide de cannes anglaises, le mécanisme pour le fonctionnement des bras ce trouve dans un sac à dos que porte le patient lors de l'apprentissage ou du ré-apprentissage de la marche.
Donne la possibilité à un paraplégique par exemple de remarcher. L'exosquelette placé sur les jambes du patients est contrôlable à partir d'une "montre". Or la paraplégie est l'incapacité d'effectuer le moindre mouvement, c'est donc l'exosquelette qui marche entièrement à la place de l'Homme
Atalante, le premier exosquelette médical à être capable de ce stabiliser, et donc qui n'oblige plus le patient à utiliser des cannes anglaises pour marcher, il  va débuter en essais cliniques.
L'exosquelette Re-Walk qui est actuellement commercialisé a fait remarcher des personnes paraplégiques, lourdement handicapés et qui est également le premier exosquelette à avoir été utilisé pour participer et à terminer un marathon, en 2012. On retrouve également l'éxosquelette Rex qui semble être très prometteur dans ce même domaine.

Exosquelette industriel

Des millions d'ouvriers dans l'UE souffrent de troubles musculo-squelettiques liés au travail. Plusieurs prototypes sont en ventes pour l'aide au travail.
Recherche → 12 organisations dans 7 pays
Module pour les bras :
Permet de soulever les charges + lourdes, 1 siège de voiture qui pèse 15kg pèsera 1kg avec l'exosquelette → protection de la colonne vertébrale
Module jambes :
Travailler en position accroupie → réduire les contraintes exercées sur le corps

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Gwendal LE GUELLEC
Autres  personnes du groupe: Maxime BARGUIL, Pyere-Yves LEDU
Thème : Articulation et organes locomoteurs
Discipline concerné : Physique et SVT
Sujet : L'articulation
Problématique : Comment avons-nous réussis à contrer de nombreux problèmes articulaire spécifique à l'homme en respectant les contraintes des articulations naturelles ?

Cette année,   nous avons choisis de faire les TPE de première ensemble car nous nous connaissons depuis longtemps, nous savions que l'on aurait bien travailler ensemble grâce à de précédentes expériences.

Nous avons décidé de choisir le thème articulations et organes locomoteur car nous voulions un thèmes avec d'SVT. De plus j'ai aimé particulièrement ce thèmes car je m'intéressais déjà au force, ce thème regroupait donc tout ce que je voulais.

Après de rudes difficultés à choisir notre problématique, nous nous sommes réparties les
tâches : je me suis chargée de la partie qui porte sur la première explication des articulations ainsi que les organes locomoteurs, et donc aussi de celle qui portait sur les forces articulaires. Maxime cherchaient une maladie de l'articulation qui pouvait l'immobiliser, et Pyere-yves a donc trouver la solution de l'exosquelette.

Nous recherchons les idées dans des livres au CDI, en regardant des vidéos, sur des sites Internet etc.

Nous avons créé une une plateforme de collaboration pour pouvoir travailler a la maison tout en voyant l'avancement des autres personnes. Nous avons aussi créé un groupe Facebook pour pouvoir parlé de ce qui était bien et de ce qui l'était moins dans certaines parties à la maison.

Nous avons été amené à réorganiser tout notre TPE, un de nos deux
professeurs nous a confirmé notre plan ainsi que notre problématique si rude à
trouver. Cette remise en cause fut comme une étape décisive pour réussir. Nous l’avons
surmonté et nous nous sommes remises au travail.

Nous avons beaucoup cherché pour pouvoir voir un exosquelette, appelé quelques hôpital spécialisé dans ceci mais il devait nous ternir au courant mais aujourd'hui, nous avons toujours pas eu de réponse.

J'ai bien aimé travailler sur ce thème. J'ai appris beaucoup de chose sur notre corps. J'ai effectué beaucoup de recherches, j'ai donc appris à sélectionner les éléments des différents sites et a regarder si ses éléments étaient aussi vrai dans d'autres sources, les livres du CDI par exemple.