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Métrologie des astreintes : Evaluation de la capacité d adaptation motrice en fonction de l âge.

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(1)

48 ème

congrès international.

Société d’Ergonomie de Langue Française .

Archivé électroniquement et disponible en ligne sur :

www.ergonomie-self.org www.informaworld.com/ergo-abs

Texte original*.

Métrologie des astreintes : Evaluation de la capacité d’adaptation motrice en fonction de

l’âge.

Martine GILLES, Pascal WILD, Jean-Charles GUELIN, & Kévin DESBROSSES

Département Homme au Travail, INRS Lorraine, 1, rue du Morvan, CS60027, 54 519 Vandoeuvre Cedex, France

martine.gilles@inrs.fr

Résumé. Le vieillissement des salariés doit être pris en compte dans la conception des postes de travail. En effet, l’évolution normale de la physiologie musculaire fait que les capacités motrices changent en fonction de l’âge.

Cette étude, réalisée en laboratoire, portait sur l’adaptation motrice lors d’une tâche impliquant fortement les membres inférieurs telle que souvent observé dans le milieu industriel. Elle a permis de montrer les limitations rencontrées par les seniors, d’une part par le type de mouvement à exécuter et d’autre part, par la cadence d’exécution.

Mots-clés : métrologie, prévention, âge, adaptation motrice.

Strains recording: Motor capacity adaption according to age.

Abstract. Increasing age of workers should be taking into account in the work station conception. It is known that functional capacities and muscle properties physiologically change with ageing. This experiment wanted to to investigate motor adaptation. It was set up to have a large involvement of the lower limbs as often observed in the industry. Our results showed that senior workers can be limited by the kind of movement and the rhythm to do it.

Key words: metrology, prevention, ageing, motor adaptation.

*Ce$texte$original$a$été$produit$dans$le$cadre$du$congrès$de$la$Société$d’Ergonomie$de$Langue$Française$qui$s’est$tenu$à$Paris$du$28$au$30$

août$2013.$Il$est$permis$d’en$faire$une$copie$papier$ou$digitale$pour$un$usage$pédagogique$ou$universitaire,$en$citant$la$source$exacte$du$

document,$qui$est$la$suivante$:$

Gilles,$M.A.,$Wild,$P.,$Guelin,$JPC.$&$Desbrosses,$K.$(2013).$Métrologie$des$astreintes$:$Evaluation$de$la$capacité$d’adaptation$motrice$en$

fonction$de$l’âge.$

Aucun$usage$commercial$ne$peut$en$être$fait$sans$l’accord$des$éditeurs$ou$archiveurs$électroniques.$Permission$to$make$digital$or$hard$

copies$of$all$or$part$of$this$work$for$personal$or$classroom$use$is$granted$without$fee$provided$that$copies$are$not$made$or$distributed$for$

profit$or$commercial$advantage$and$that$copies$bear$this$notice$and$the$full$citation$on$the$first$page.$

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INTRODUCTION

En France, comme dans la plupart des pays européens, la population en âge de travailler vieillit.

Ce phénomène s’explique d’abord par les évolutions démographiques, notamment les conséquences du

«papy-boom», de la baisse de la natalité et de l’augmentation de l’espérance de vie. D’autres évolutions sont d’ordre sociologique ou socio- économique. Les jeunes rentrent de plus en plus tard sur le marché du travail compte tenu, notamment, de l’allongement de la durée des études et du chômage.

Les seniors sont maintenus plus longtemps au travail avec la disparition des aides aux départs anticipés ou le recul de l’âge de la retraite (DARES, 2011).

Face à ces constats, il est donc légitime de s’interroger sur les relations entre le travail et le vieillissement. Or, les enquêtes sur les conditions de travail de ces dernières années montrent notamment que certaines contraintes physiques, comme le fait de porter ou déplacer des charges lourdes, concernent toujours autant de salariés (Coutrot & Wolf, 2005, Coutrot et al., 2006). Concernant plus spécifiquement la population senior, les données de l’enquête Santé et Itinéraire Professionnel (SIP) montrent des liens étroits entre les parcours professionnels passés et l’état de santé des personnes au moment de l’enquête (Bahu et al., 2010).

Ainsi, différentes études ont montré que l’augmentation des difficultés de déplacement avec l’avancée en âge due aux détériorations des articulations des hanches et des genoux, pourrait être liée au travail (Maetzel et al., 1997, Rossignol et al., 2005, Werner et al., 2011). Il est aussi connu qu’avec l’âge, les muscles extenseurs des genoux perdent en force et que les propriétés extensibles des tendons diminuent (Kubo et al., 2007). Enfin, il a été montré que les salariés âgés ont un plus grand besoin de récupération que les plus jeunes en cas d’efforts soutenus (Kiss, de Meester & Braeckman, 2008).

Ces données physiologiques montrent la fragilisation potentielle des seniors qui les rend plus susceptibles de développer des TMS que les juniors. Cette tendance générale doit toutefois être nuancée par le parcours individuel de chacun qui fait intervenir de nombreux facteurs indépendants comme le style de vie, l’éducation, la pratique d’exercices physiques, le statut socio-économique, le stress… Il est donc important de prendre en compte l’âge du salarié mais il semblerait tout aussi important d’évaluer si la demande physique occasionnée par le poste n’excède pas les capacités physiques que peut fournir le salarié (Okunribido et al., 2011).

L’objectif de la présente étude était d’évaluer si une même tâche réalisée par des salariés de trois groupes d’âges croissants donnait lieu à des adaptations motrices différentes selon leur âge. Par ailleurs, il s’agissait d’étudier si l’augmentation de la cadence de travail produisait les mêmes réponses en fonction du groupe d’âge. Etait-il possible de mettre en évidence

des configurations de situations de travail potentiellement limitantes pour l’activité des travailleurs seniors en bonne santé ?

MÉTHODE

Soixante cinq hommes droitiers répartis en 3 groupes d’âge dont les caractéristiques sont présentées dans le tableau 1 ont participé volontairement à l’expérimentation. Ils exerçaient tous ou avaient tous exercé un métier considéré comme « physiquement difficile ». Leurs fonctions impliquaient souvent soit des ports de charges, soit une activité dans le BTP ou en menuiserie ou en atelier de mécanique… Ils ont été recrutés soit par l’intermédiaire d’une agence d’intérim soit par petites annonces publiées dans les journaux locaux. Tous les sujets ont donné leur consentement libre et éclairé pour participer à cette étude qui a fait l’objet d’une autorisation délivrée par le comité consultatif de protection des personnes dans la recherche biomédicale.

Caractéristiques Junior Médian Senior Age (ans) moyen

étendue 32,6

30-35 47,1

45-50 61,8 60-65 Poids (kg) moyen

étendue 74,9

53-103 78,1

60-110 81,2 62-106 Taille (m) moyenne

étendue 1,77

1,55-1,87 1,74

1,63-1,91 1,74 1,65-1,88

Nombre de sujets 20 22 23

Tableau 1 : Caractéristiques des groupes de sujets Un bilan des capacités fonctionnelles de chaque sujet a été réalisé en amont de cette phase expérimentale.

Les capacités d’adaptation physique ont été évaluées à l’aide d’une tâche de montage réalisée de façon cyclique. Les conditions d’exécution de la tâche ont été voulues proches de celles que l’on peut rencontrer lors du travail à la chaîne. Un cycle de montage nécessitait de(Figure 1):

- prendre un socle accroché à un cylindre tournant à une vitesse imposée,

- se déplacer sur 2 mètres et déposer le socle sur un plan de travail dont la hauteur était réglée en fonction des caractéristiques anthropométriques des sujets,

- collecter une poignée et 2 écrous situés dans des bacs placés sous le plan de travail. Aucune consigne n’a été donnée sur la posture à adopter pour collecter les pièces.

- positionner la poignée sur les 2 tiges filetées solidaires du socle et la fixer à l’aide des 2 écrous - retourner vers le cylindre afin d’y accrocher la pièce

assemblée et d’y collecter un nouveau socle vide.

Les sujets ont procédé aux montages durant deux sessions expérimentales de vingt minutes chacune répartie sur deux matinées successives. Pour chaque session, une cadence différente était imposée par la vitesse de rotation du cylindre : soit confortable (C) à

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25s par cycle d’où un quota maximum de 49 pièces à assembler ; soit rapide (R) à 20s par cycle et un quota maximum de 60 pièces. L’ordre de passation de ces 2 cadences a fait l’objet d’un tirage au sort. Pour chaque classe d’âge, autant de sujets ont commencé par la cadence C que par la cadence R. Faire des réserves de pièces détachées et prendre de l’avance ou du retard sur le rythme de travail n’étaient pas autorisés.

Chaque sujet a effectué un entrainement à l’assemblage sur 10 pièces avant le début de l’expérimentation.

a)

b) Figure 1 : Situation expérimentale : a) espace de travail; b) pièces à assembler

L’analyse présentée ici est limitée à la partie du cycle de montage concernant la collection des pièces détachées entreposées sous la table de travail. Les déplacements des sujets ont été mesurés via les 37 marqueurs passifs placés sur des repères anatomiques qui leurs sont propres, à l’aide d’un système optoélectronique de type Vicon 460®. L’analyse cinématique a porté sur les mesures de l’amplitude de flexion, de vitesses de flexion et d’extension et de la durée de collection des pièces au sol. L’analyse des mouvements repose aussi sur la conception d’un modèle biomécanique de dynamique inverse de type Hanavan (1964) basé sur l’enregistrement des déplacements des marqueurs couplé aux 67 mesures anthropométriques de chaque sujet et aux mesures de la dynamique au niveau du sol. Cette modélisation permet de calculer dans un espace calibré, les déplacements en trois dimensions de 14 segments (pieds, jambes, cuisses, bassin, abdomen, thorax, bras, avant-bras et tête) et de leurs centres articulaires nécessaires à la mesure des angles d’Euler de flexion- extension des articulations des genoux et des hanches et de l’abduction-adduction des hanches selon les recommandations de la Société Internationale de

Biomécanique (Wu & Cavanagh, 1995, Wu et al., 2002).

Les analyses statistiques univariées de chacune des variables cinématiques et des angles articulaires ont été effectuées à l'aide d'un modèle linéaire multi- niveau ajusté par maximum de vraisemblance comprenant trois effets aléatoires : inter-sujets, inter- sujet x cadences et intra-cadence ainsi que les facteurs groupes d'âge, cadences et leurs interactions considérés comme effets fixes. La normalité approximative des distributions des effets aléatoires a été vérifiée sur les histogrammes des résidus. Ces descriptions nous ont amenés à procéder pour certaines variables à une transformation logarithmique. Les paramètres estimés par ce modèle sont d'une part, les variances à chacun des trois niveaux et d'autre part, les estimations des effets fixes qui sont respectivement l'effet du groupe d'âge pendant les essais "confortables", l'effet de la cadence (rapide vs confortable) dans le groupe d'âge le plus jeune et les deux paramètres d'interactions, soit la différence entre l'effet de la cadence dans le groupe d'âge médian (respectivement groupe d'âge sénior) et l'effet de la cadence dans le groupe d'âge juniors.

RÉSULTATS

La durée de la phase de collection est déterminée par les déplacements verticaux du sacrum. Ainsi, elle débute avec l’inflexion vers le bas du sacrum et finit lors de son retour en position verticale initiale. Cette phase comprend 3 temps consécutifs (Figure 2) :

- 1) descente du sacrum,

- 2) période durant laquelle le sacrum est à son point le plus bas.

- 3) remontée du sacrum

Figure 2 : Exemple de déplacement vertical du sacrum lors de la collection des pièces détachées pour un sujet senior en cadence confortable ; (1) descente en position accroupie pour collecter les pièces ; (2) collection des pièces ; (3) remontée en position debout.

Assemblage

Distributeur de socles

Table de montage

Capteurs de forces

Vicon system

Stocke de pièces détachées

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L’analyse statistique du déplacement vertical du sacrum a montré l’existence de 2 groupes dans la distribution des données. Le premier groupe présentait une amplitude de descente supérieure à 0,25 m. Les mesures angulaires ont montré une correspondance avec les sujets ayant une amplitude importante de flexion des genoux. Le second groupe dont l’amplitude de descente du sacrum était inférieure à 0,25 m, correspondait aux sujets ayant une faible amplitude flexion des genoux. Ce second groupe correspondait à 12 % des effectifs totaux et comprenait 2 juniors, 1 médian et 6 seniors. Les mouvements effectués pour collecter les pièces par chacun des deux groupes étant clairement différents, il a été décidé d’exclure les sujets du 2ème groupe de la suite des analyses statistiques.

Les valeurs moyennes de chaque variable analysées en fonction du groupe d’âge sont présentées dans le tableau 2 pour la cadence C et le tableau 3 pour la cadence R. Ces valeurs sont obtenues à partir du groupe fléchissant les genoux uniquement.

Cadence C Junior C Médian C Senior C Margin

(Std E)

Margin (Std E)

Margin (Std E) Amplitude de

flexion (m) 0,51

(0,02) 0,49

(0,02) 0,44 (0,02) Vitesse de flexion

(m.s-²) 0,53

(0,02) 0,46

(0,02) 0,40 (0,02) Temps accroupi (s) 1,05

(0,14) 1,36

(0,13) 1,29 (0,13) Vitesse d’ex-

tension (m.s-²)

0,44 (0,02)

0,39 (0,02)

0,34 (0,02) Flexion genou

droit (d°) 119,45

(3,30) 116,04

(3,15) 105,95 (3,18) Flexion genou

gauche (d°) 110,46

(3,07) 112,80

(2,94) 100,00 (2,97) Flexion hanche

droite (d°) 135,50

(4,98) 146,57

(4,76) 145,36 (4,87) Flexion hanche

gauche (d°)

145,20 (3,90)

148,86 (3,73)

144,12 (3,83) Abduction hanche

droite (d°)

19,95 (5,47)

3,32 (5,23)

3,90 (5,35) Abduction hanche

gauche (d°)

17,68 (5,40)

-4,86 (5,40)

1,72 (5,35) Tableau 2 : Valeurs de margins obtenues pour chaque variable en cadence C. La margin correspond à la valeur des moyennes prédites du modèle pour des combinaisons de covariables données. Pour ces analyses, toutes les covariables ont été utilisées donc la margin est très proche de la moyenne.

L’analyse du déplacement vertical du sacrum sur ce même groupe a permis d’observer que les seniors présentaient une amplitude de flexion significativement plus faible (p<0.005) que celles des deux autres groupes alors que les médians et les juniors ne présentaient pas entre eux de différence significative. Pour les juniors, une diminution significative de l’amplitude de descente (p<0.001) a été observée lors du passage de cadence C à R. Il

n’existe pas d’interaction entre les facteurs âge et cadence. Couplé à l’analyse des composantes de la variance, ces deux observations suggèrent que tous les groupes d’âge ont le même type d’adaptation lors du changement de cadence de C à R.

Il a été observé que la vitesse de flexion présentait une diminution significative pour les médians (p<0.005) par rapport aux juniors et pour les seniors (p<0.001) par rapport aux juniors et aux médians.

Pour les juniors, il n’est pas observé de variation de la vitesse de flexion lors du changement de cadence. Par contre, il existe une interaction entre les facteurs âge et cadence (p<0.001) aussi bien pour les médians que pour les seniors. Couplées à l’analyse des composantes de la variance, ces observations suggèrent que les juniors ne modifient pas leur vitesse d’une cadence à l’autre alors que les médians et les seniors augmentent significativement (p<0.01) les leurs. Elles restent toutefois toujours inférieures à celle des juniors en cadence rapide.

Cadence R Junior R Médian R Senior R Margin

(Std E) Margin

(Std E) Margin (Std E) Amplitude de

flexion (m) 0,47

(0,02) 0,46

(0,02) 0,43 (0,02) Vitesse de flexion

(m.s-²)

0,53 (0,02)

0,50 (0,02)

0,44 (0,02) Temps accroupi (s) 0,91

(0,14)

1,16 (0,13)

1,31 (0,13) Vitesse d’ex-

tension (m.s-²) 0,46

(0,02) 0,42

(0,02) 0,36 (0,02) Flexion genou

droit (d°) 117,76

(3,30) 118,70

(3,16) 105,34 (3,16) Flexion genou

gauche (d°) 111,00

(2,94) 109,63

(2,94) 100,67 (2,94) Flexion hanche

droite (d°)

145,74 (4,98)

134,96 (4,77)

145,61 (4,78) Flexion hanche

gauche (d°)

145,31 (9,90)

149,25 (3.74)

142,69 (3,75) Abduction hanche

droit (d°)e

16,60 (5,48)

18,24 (5,24)

16,43 (5,25) Abduction hanche

gauche (d°) 22,51

(5,41) 19,36

(5,18) 13,89 (5,19) Tableau 3 : Valeurs de margins obtenues pour chaque variable en cadence R. La margin correspond à la valeur des moyennes prédites du modèle pour des combinaisons de covariables données. Pour ces analyses, toutes les covariables ont été utilisées donc la margin est très proche de la moyenne.

Le temps passé accroupi diminue significativement (p<0.001) pour les juniors et les médians de la cadence C à la cadence R. En cadence C, il n’existe pas de différence significative de ce temps en fonction des groupes d’âge. Seule une interaction entre les facteurs âge et cadence est observée pour les seniors.

Couplées à l’analyse des composantes de la variance, ces observations suggèrent que si les juniors et les médians diminuent le temps passé accroupi pour

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collecter les pièces en passant de la cadence C à R, les seniors ne semblent pas diminuer ce temps.

L’analyse de la vitesse d’extension pour revenir debout montre une diminution significative (p<0.005) de celle des seniors par rapport aux juniors et aux médians. Pour les juniors, il n’est pas observé de variation de la vitesse d’extension lors du changement de cadence. Il existe une interaction entre les facteurs âge et cadence (p<0.001) pour les seniors mais pas pour les médians. Couplées à l’analyse des composantes de la variance, ces observations suggèrent que les juniors et les médians ne modifient pas leur vitesse d’une cadence à l’autre, alors que les seniors augmentent (p<0.001) la leur. Elles restent toutefois toujours inférieures à celle des juniors.

Il a été observé une diminution significative (p<0.005) de l’amplitude de flexion des genoux droit et gauche des seniors par rapport aux deux autres groupes. Pour les juniors, il n’a pas été observé d’effet lors du changement de cadence. Il n’a pas été observé d’interaction entre les facteurs âge et cadence.

Couplées à l’analyse des composantes de la variance, ces observations suggèrent que tous les groupes ont le même comportement lors du changement de cadence.

Les seniors ont donc une flexion des genoux inférieure (p<0.005) à celles des juniors dans les deux cadences.

Il n’a pas été observé de variations significatives des amplitudes de flexion des hanches droite et gauche aussi bien pour le facteur âge que pour le facteur cadence.

L’abduction des hanches est significativement diminuée pour les seniors (à droite p<0.003 et à gauche p<0.03) et pour les médians (à droite et à gauche p<0.03) par rapport aux juniors en cadence C uniquement. A droite comme à gauche, il a été observé une interaction (p<0.05) entre les facteurs âge et cadence mais l’importance des composantes de la variance minimise la significativité de l’effet.

D’une façon générale, les résultats montrent que les seniors ont plus de difficultés que les médians et les juniors pour effectuer la collection des pièces détachées. Les éléments permettant d’expliquer cette observation sont une amplitude de flexion des genoux plus faible, couplée à une vitesse de flexion et d’extension réduite et un temps en posture accroupie qui ne peut être adapté à une cadence qui augmente.

DISCUSSION

Les résultats montrent que les seniors présentent des difficultés à s’accroupir pour effectuer la collection des pièces détachées. Ils sont principalement limités par une amplitude de flexion des genoux plus faible voir même inexistante puisque 26% d’entre eux ne s’accroupissent pas. Par contre, les hanches ne semblent pas présenter de limitations du mouvement

par la flexion mais plutôt par une diminution de l’amplitude d’abduction. Ces résultats corroborent avec l’observation de la diminution des capacités musculaires avec l’âge affectant plus particulièrement le membre inférieur (Viitasalo et al., 1985, Duchateau et al., 2006). Une des explications possibles concernant les seniors ne s’accroupissant pas, pourrait être un évitement à devoir utiliser un surcroit de force pour remonter en posture debout accompagné ou non, de la difficulté à mobiliser les genoux. La perte d’amplitude du mouvement s’accompagne d’une diminution de la vitesse d’exécution du geste aussi bien dans l’action de descendre que de celle de remonter. Ces pertes de vitesse d’action peuvent être interprétées par le ralentissement des vitesses de contraction et de relaxation observées au cours du vieillissement musculaire (Porter et al., 1995, Frontera et al., 2000, Macaluso & de Vito, 2004). Mais il est important de noter que si les seniors sont capables d’augmenter leur vitesse d’action lorsque la cadence augmente, les juniors quant à eux, effectuent leurs mouvements à vitesse identique quelle que soit la cadence.

La dernière variable qui semble être un élément limitant important pour les seniors est la capacité à réduire le « temps de suspension » en position accroupi. En effet, les juniors sont capables d’enchaîner la flexion et l’extension jusqu’à réduire au minimum le temps passé accroupi. A l’inverse, il semble que ce temps soit relativement incompressible pour les seniors. Ce phénomène cohérent avec les diminutions des propriétés contractiles des muscles observées avec l’âge (Porter et al., 1995, Frontera et al., 2000, Macaluso & de Vito, 2004) souligne les types d’actions qui peuvent mettre en difficulté les seniors lors d’exécution de mouvements impliquant fortement les membres inférieurs.

CONCLUSION

Cette étude a permis d’observer de façon objective une action limitante pour les séniors alors qu’elle ne constitue pas le cœur de l’action à réaliser. Les différentes mesures effectuées sur l’adaptation motrice de salariés de 3 classes d’âge exécutant une tâche de montage ont montré que toutes actions sollicitant particulièrement les membres inférieurs risquent de mettre en difficulté les salariés les plus âgés. Ces observations sont encore renforcées si l’on tient compte des excellentes capacités fonctionnelles caractérisant le groupe de seniors ayant participé à cette étude. Il est alors probable que pour des seniors présentant des problèmes articulaires des membres inférieurs, les limitations observées puissent devenir trop réductrices pour permettre une exécution correcte de la tâche demandée. Par ailleurs, l’augmentation des cadences mettra de surcroit en difficulté les seniors qui se verront dans l’incapacité de suivre le rythme.

Ces observations confirment l’importance de la de la prise en compte dès la conception du poste de travail

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des différences fonctionnelles qui apparaissent avant 60 ans. L’organisation du poste engendre ici des difficultés dans l’exécution du travail en introduisant des actions secondaires, contraignantes sur le plan de la motricité. Par ailleurs, cette étude souligne comment l’accélération de la cadence augmente l’effort et cela quelque soit la tranche d’âge considérée. Ces deux observations sont autant de leviers dans la prévention des TMS pour tous, mais plus particulièrement dans le cas des seniors qui sont déjà fragilisés par la diminution de leurs capacités fonctionnelles et l’usure des années.

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