La vulnérabilité et la protection du rachis cervical chez les motocyclistes

Résumé

Depuis de nombreuses années, les motocyclistes sont très exposés et vulnérables sur les routes. Les accidents dont ces usagers sont victimes provoquent des lésions importantes, notamment au niveau du rachis cervical impliquant des atteintes neurologiques non négligeables. Les lésions du rachis cervical sont liées au plus haut taux de mortalité chez les motocyclistes. Lorsqu’elles ne sont pas mortelles, elles peuvent causer une tétraplégie, atteignant ainsi d’une manière irréversible l’intégrité physique des motocyclistes et entraînant en même temps des coûts de traitements significatifs à long terme. Chez le motocycliste, les types de lésions du rachis cervical sont encore mal connus aujourd’hui. Nous savons cependant que ces lésions sont majoritairement causées par un impact direct sur le casque lors de l’accident. Des dispositifs de protection existent et permettraient de réduire la vulnérabilité du rachis chez les motocyclistes en éliminant ou en réduisant la gravité des lésions. Cependant, l’absence de normalisations spécifiques pour ces dispositifs ne permet en aucun cas de prouver leur efficacité de protection. De plus, il semble que le principe de fonctionnement ne soit pas adapté à tous les types de deux roues motorisés et par conséquent, à leurs différents modes d’utilisation. À la lumière de ces observations, la question centrale de recherche suivante s’est posée: comment renforcer la protection du rachis cervical chez les motocyclistes sans impacter leur sécurité et satisfaction de conduite ? Pour y répondre, l’objectif général de ces travaux était d’élaborer une méthode permettant l’évaluation des dispositifs de protection du rachis cervical pour motocyclistes. Plus précisément, cette méthode utilisant la voie numérique et la voie expérimentale devait permettre d’évaluer deux aspects fondamentaux: la capacité d’un dispositif à protéger les motocyclistes contre les traumatismes du rachis cervical et la capacité d’un dispositif à maintenir une sécurité et satisfaction de conduite aux motocyclistes. Ce sont quatre grandes étapes associées à quatre objectifs spécifiques qui ont permis d’apporter des éléments de réponse à la question centrale de recherche énoncée précédemment. La première étape consistait à élaborer un cahier des charges permettant de formaliser le besoin et les exigences pour renforcer la protection du rachis cervical chez les motocyclistes sans impacter leur sécurité et leur satisfaction de conduite (O1). Point d’entrée de ces travaux de recherche, ce cahier des charges a permis de définir sept critères d’évaluation : le critère de protection qualitatif, le critère de protection quantitatif, le critère de visibilité sécuritaire de conduite, le critère d’encombrement, le critère de masse, le critère d’ajustement et le critère de dépassement. Les scores (0 à 5) de chacun des critères sont déterminés à partir d’un barème afin d’évaluer leurs performances. La deuxième étape de ces travaux visait à déployer une méthode pour évaluer les différents critères prioritaires liés à la capacité de protection et le niveau de sécurité/satisfaction de conduite des motocyclistes (O2). Cette méthode se distingue selon deux volets : un volet d’évaluation numérique et un volet d’évaluation expérimentale. Le volet numérique consiste à évaluer, à partir de modèles par éléments finis du corps humain, le critère de protection qualitatif et le critère de protection quantitatif. Les simulations numériques réalisées ont permis de représenter des cas de chargement représentatifs des traumatismes subis par les motocyclistes lors des accidents de 2RM. Basé sur une comparaison « avec dispositif/sans dispositif », ce volet se concentre d’une part sur le critère qualitatif qui prend en considération les types de lésions apparues au rachis cervical, d’autre part sur le critère quantitatif qui prend en considération les contraintes/déformations dans les différentes zones anatomiques. Le volet expérimental consiste quant à lui à évaluer les cinq autres critères. Le critère de visibilité sécuritaire de conduite est évalué grâce à l’analyse de la mobilité articulaire du cou « avec dispositif » et « sans dispositif » selon deux postures de conduite différentes (Scooter et moto de course). Les critères d’encombrement, de masse, d’ajustement et de dépassement sont évalués à partir de simples mesures sur les dispositifs testés. Les scores obtenus pour l’ensemble des critères sont finalement associés à des coefficients de pondération issus de l’élaboration du cahier des charges (maison de la qualité). Un niveau de performance final du dispositif peut donc être déterminé. La troisième étape visait à évaluer deux dispositifs de protection existants du rachis cervical à partir de la méthode développée (O3). L’application de la méthode d’évaluation développée a permis de faire un bilan complet des performances des dispositifs EVS et Leatt Brace, tous deux réputés et encore vendus aujourd’hui sur le marché des équipements de protection pour motocyclistes. Bien que présentant un niveau de performance convenable quant à la sécurité et la satisfaction de conduite, ces dispositifs, conçus pour réduire le risque de blessures du rachis cervical, semblent ne pas avoir l’effet escompté. Ils semblent même augmenter la vulnérabilité du rachis cervical dans certains cas de chargement, rendant leur utilisation contestée. En plus de permettre l’évaluation complète de ces deux dispositifs, cette étape a également favorisé l’identification des avantages et inconvénients de la méthode en vue de son amélioration. La quatrième et dernière étape de ces travaux visait à amorcer le développement de dispositifs de protection du rachis cervical pour motocyclistes (O4). Cette phase de développement préliminaire est menée en trois étapes avec une recherche de solutions, une présélection des concepts prometteurs et une concrétisation de leur design. Elle a permis d’initier la conception de deux dispositifs de protection qui ont pu être testés partiellement à partir de la méthode développée. Ce travail doit être poursuivi avec un raffinement des deux concepts permettant à terme leur évaluation complète. Ce n’est qu’à partir des résultats d’évaluation qu’un choix sera effectué pour finaliser ce travail d’innovation. Les résultats générés par ces travaux de recherche ont tout d’abord permis d’identifier avec précision les attentes autour de la protection du rachis cervical chez les motocyclistes. Ces attentes, traduites sous forme de critères, sont les clefs de la mise en place d’une évaluation complète des dispositifs de protection du rachis cervical. Ces sept critères qui caractérisent la capacité de protection, la satisfaction et la sécurité de conduite, ont pu être évalués à partir d’une méthode novatrice couplant un volet numérique et un volet expérimental. Appliquée sur deux dispositifs de protection existants, la méthode a mis en avant certaines lacunes en ce qui concerne leur capacité de protection. En effet, bien que la sécurité et satisfaction de conduite soient globalement convenables, leur utilisation semble dans certains cas augmenter la vulnérabilité du rachis cervical et les rend donc potentiellement non viables. Enfin, ces travaux ont permis d’amorcer le développement de nouveaux dispositifs qui ont pu être partiellement évalués grâce à la méthode développée. Un travail de raffinement est encore nécessaire afin de mener une évaluation complète pour sélectionner le concept final à concrétiser. Ces travaux de recherche permettent de faire un pas de plus vers l’amélioration de la protection du rachis cervical chez les motocyclistes. La méthode d’évaluation développée doit devenir un outil clef pour l’émergence de nouveaux dispositifs innovants et performants. Cet outil pourrait-il être un jour utilisé à des fins de normalisation ? Il semble encore être trop tôt pour le dire. La poursuite de son développement ainsi que son optimisation grâce à son application à plus grande échelle permettront de parfaire son fonctionnement. Enfin, cet outil pourrait être par ailleurs utilisé à plus grande portée avec une application dans d’autres disciplines pour lesquelles le rachis cervical est également vulnérable.

Date	22 juil. 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Yvan Petit (Directeur(-trice)), Pierre Jean Arnoux (Directeur(-trice)) & Éric Wagnac (Codirecteur(-trice))