Mesurer les sollicitations musculaires avec l’EMG

Le système musculaire : moteur du corps humain.

L’organisme humain est composé de plusieurs systèmes interconnectés qui assurent ses fonctions vitales. Le système musculaire, spécifiquement, se distingue par son rôle de moteur. C'est lui qui permet les mouvements volontaires et involontaires.

Les types de tissus musculaires
Le système musculaire est constitué de trois types de tissus principaux :

• Le tissu musculaire squelettique : Ce sont les muscles que nous activons volontairement, comme le biceps ou le quadriceps, pour produire des mouvements.
• Le tissu musculaire lisse : Ces muscles se trouvent dans les organes comme les intestins ou les vaisseaux sanguins. Ils travaillent de manière autonome pour maintenir les fonctions vitales.
• Le tissu musculaire cardiaque : Le cœur est, lui aussi, un muscle, composé de tissu spécialisé (le myocarde). Il garantit la circulation du sang.

Ces différents types de tissus travaillent ensemble pour assurer la mobilité, la circulation sanguine, la digestion et bien d’autres fonctions essentielles.

Focus sur les muscles squelettiques Les muscles squelettiques sont reliés aux os par des tendons. Ils sont responsables de la mise en mouvement des parties osseuses. Leur contraction est contrôlée par le système nerveux, qui envoie des signaux électriques, appelés influx nerveux, depuis le cerveau via la moelle épinière.

Ces signaux nerveux sont transmis aux muscles par des éléments spécialisés appelés unités motrices. Ils permettent une contraction coordonnée. Mais comment peut-on mesurer cette activité électrique ? C’est là que l’EMG entre en jeu.

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Qu’est-ce que l’électromyographie (EMG) ?

L’électromyographie est une méthode permettant d’enregistrer l’activité électrique des muscles. Pour comprendre ce terme, il suffit de décomposer son étymologie :

• Électro- : Relatif à l’électricité.
• Myo- : En lien avec les muscles.
• Graphie : Qui implique l’écriture ou l’enregistrement.

Ainsi, l’électromyographie (aussi appelé électromyogramme) enregistre et représente graphiquement l’activité électrique des muscles.

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Comment fonctionne l’EMG ?

L’EMG repose sur l’utilisation d’électrodes. Ces derniers captent les signaux électriques produits par les muscles lors de leur activation. Il existe deux types principaux d’électromyographie :

• L’EMG de surface : Des électrodes sont placées directement sur la peau. Cette méthode non invasive est largement utilisée pour étudier les muscles superficiels.
• L’EMG invasive : Des électrodes à aiguilles sont insérées dans le muscle. Cette méthode permet d’analyser les muscles profonds avec précision. Toutefois, elle est plus invasive et nécessite des compétences spécialisées.

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Dans les deux cas, les électrodes captent les potentiels d’action transmis par les unités motrices au muscle. Ces signaux sont ensuite regroupés pour former un signal EMG. Celui-ci est représenté sous forme de courbes graphiques. Ces courbes permettent d’évaluer différents paramètres de l’activité musculaire.

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Applications de l’EMG :

Analyse de la fatigue musculaire

L’EMG permet de détecter la fatigue musculaire en étudiant les variations du signal électrique au cours d’un effort prolongé. Par exemple, une augmentation de la fréquence des signaux ou une diminution de leur amplitude peut indiquer une fatigue.

Évaluation de la performance sportive

Les athlètes et leurs entraîneurs utilisent l’EMG pour optimiser les entraînements. En mesurant la sollicitation des différents muscles lors d’un mouvement, ils peuvent adapter les exercices. Ainsi, ils améliorent leur efficacité et réduisent les risques de blessure.

Diagnostique médical

Dans le domaine médical, l’EMG est utilisé pour détecter des pathologies neuromusculaires telles que :

• La sclérose latérale amyotrophique (SLA).
• Les neuropathies.
• Les dystrophies musculaires.

Ergonomie et prévention des troubles musculosquelettiques (TMS)

Les ergonomes utilisent l’EMG pour analyser les mouvements des travailleurs et identifier les postures ou gestes à risque. Cette analyse aide à prévenir les TMS en adaptant les outils ou les méthodes de travail. Elle peut se faire en complément de l’analyse de situation de travail.

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Limites de l’EMG de surface :

Bien que l’EMG de surface soit une méthode rapide et non invasive, elle présente certaines limites, notamment :

• Difficulté à analyser les muscles profonds : Les électrodes de surface captent principalement l’activité des muscles situés directement sous la peau. Pour étudier les muscles profonds, il est souvent nécessaire d’utiliser des techniques plus invasives. Dans ce cas, les électrodes à aiguilles ou l’imagerie médicale (IRM ou échographie) sont préconisés.
• Interférences : Les signaux EMG peuvent être affectés par des interférences électriques externes ou par des mouvements de la peau. Ces perturbations peuvent altérer la précision des résultats. Ils nécessitent donc une expertise pour leur interprétation correcte.
• Variabilité interindividuelle : Les signaux EMG dépendent de nombreux facteurs comme l'épaisseur de la peau, la répartition de la graisse ou encore la morphologie musculaire. Cela peut rendre les comparaisons entre individus plus complexes.

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L’avenir de l’EMG : vers une intégration dans les technologies de pointe.

Avec les avancées technologiques, l’EMG se démocratise et s’intègre dans des dispositifs modernes, notamment dans ⤵️

Les vêtements connectés
Des textiles intégrant des capteurs EMG permettent de surveiller l’activité musculaire en temps réel.
Ces vêtements sont utilisés pour :

• optimiser les performances sportives,
• surveiller la réhabilitation des patients,
• prévenir les blessures dans un cadre professionnel.

Les prothèses et exosquelettes
Les données recueillies par l’EMG sont cruciales pour contrôler les prothèses myoélectriques ou évaluer le soutien des exosquelettes. En captant les signaux musculaires résiduels, ces dispositifs peuvent interpréter l’intention de mouvement et y répondre avec précision.

L’intelligence artificielle et le machine learning
L’EMG combiné à l’IA permet de développer des modèles prédictifs pour diagnostiquer plus rapidement des pathologies. Elle améliore également la précision des gestes dans des tâches chirurgicales ou robotiques.

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Découvrir l’EMG en image :