Characterization of individual muscle activation signatures and their mechanical and structural consequences
Caractérisation des stratégies individuelles d’activation musculaire et de leurs conséquences mécaniques et structurelles
Résumé
Each individual is unique, with distinctive
characteristics by which he/she can be identified, leading to the
notion of a personal signature. The first part of my research
demonstrated the existence of individual signatures of muscle
activation during different motor tasks (e.g., walking, pedaling,
strengthening/rehabilitation exercises). It demonstrates that
certain individuals favor the activation of certain muscles over
others, for a given movement. The second part of my research
demonstrated that these individual muscle activation signatures
could contribute to a force imbalance between synergist
muscles, the amplitude of which varied greatly between
individuals. In addition, a close relationship was observed
between the distribution of activation and the distribution of
damage for a given muscle. However, the absence of
consideration of the force-velocity and force-length
relationships by muscle activation limits our ability to predict the
distribution of damage between muscles. We have developed
and patented an approach that consider those muscle
constraints for estimating the intensity and volume of a muscular
effort. The product of these two variables enables us to calculate an
internal muscular load that should be closely linked to the
amplitude of structural alterations and adaptations subsequent
to acute and chronic muscular effort respectively. This
hypothesis forms the scientific basis of my research
perspectives, which are articulated on two levels. The first is
to determine in laboratory settings whether the distribution of
internal muscle load i) predicts the distribution of muscle
damage, ii) predicts the distribution of muscle hypertrophy, iii)
is altered in individuals with a history of tendinopathy and
muscle strain injury. The second is to develop a smart textile
that can be used to estimate internal muscle load under
ecological conditions. Its development will enable prospective
studies to be carried out on large cohorts through continuous
data monitoring in relevant environments. This work will
provide a better understanding of the etiology of tendinopathy
and muscle strain injury, and offer a technical solution for
optimizing prevention strategies and rehabilitation programs.
Chaque individu est unique, c'est-à-dire qu'il
existe des caractéristiques distinctives permettant
d'identifier un individu parmi d’autres, que l'on peut
considérer comme une signature. La première partie de mes
travaux de recherche a permis de démontrer l’existence de
signatures individuelles de l'activation musculaire pendant
différentes tâches motrices (e.g., marche, pédalage,
exercices de renforcement/rééducation). Ces travaux
démontrent que certains individus favorisent l’activation de
certains muscles par rapport à d’autres, pour un mouvement
donné. La deuxième partie de mes travaux de recherche a
démontré que ces stratégies individuelles de l’activation
musculaire pouvaient participer à un déséquilibre de force
entre des muscles synergistes, l’amplitude duquel variait
considérablement d’un individu à l’autre. Aussi, ces travaux
révèlent une relation étroite entre la distribution de
l’activation et la distribution des dommages à l’échelle d’un
muscle. Toutefois, la distribution de l’activation musculaire
ne permet pas comparer les dommages entre les muscles
puisqu’elle ne considère pas les relations force-vitesse et
force-longueur des différents muscles. Nous avons donc
développé et breveté une approche qui considère les
différentes contraintes imposées aux muscles afin d’estimer
l’intensité et le volume d’un effort musculaire. Le produit de ces deux variables permet de calculer une
charge interne musculaire qui devrait être étroitement liée
à la distribution des altérations et des adaptations
structurelles subséquentes respectivement, à un effort
musculaire aiguë et chronique. Cette hypothèse constitue
le support scientifique de mes perspectives de recherche
qui s’articulent en deux niveaux. Le premier vise à
déterminer en conditions de laboratoire si la distribution de
la charge interne musculaire i) permet de prédire la
distribution des dommages musculaires, ii) permet de
prédire la distribution de la distribution de l’hypertrophie
musculaire, iii) est altérée chez des individus ayant un
historique de blessure musculaire ou de tendinopathie
d’Achille. Le second vise à développer un textile connecté
permettant d’estimer la charge interne musculaire en
condition écologique. Son développement permettra de
mener des études prospectives sur de larges cohortes à
travers un suivi continu des données dans des
environnements pertinents. Ces travaux permettront de
mieux comprendre l’étiologie des tendinopathies et de la
blessure musculaire, et de proposer une solution technique
permettant d’optimiser les stratégies de prévention et de
rééducation.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)