Les prothèses en fibres de carbone
Une prothèse est un dispositif artificiel destiné à remplacer une partie anatomique de l’organisme, une portion de membre ou un membre complet, un organe, une articulation.
Les prothèses d’Oscar Pistorius sont en carbone et spécialement conçues pour la course. Elles proviennent de la marque Ossur, et correspondent au modèle Flex-foot Cheetah (Guépard en anglais), utilisé pour les sprints chez les athlètes handisports. (C’est le choix préféré d’une large majorité) Elles remplacent le pied, la cheville et le mollet.
Le logo de la marque Ossur
Les prothèses Flex-foot Cheetah
Pourquoi ce nom ? Les scientifiques qui ont créé ces prothèses se sont inspirés des pattes du guépard, animal le plus rapide au monde.
Ci-dessous, les liens vers les documents officiels d’Ossur concernant ces prothèses.
PDF 1 Ossur Flex-foot Cheetah
PDF 2 Ossur Flex-foot Cheetah
Le carbone est choisi comme matériau pour sa légèreté, rigidité et son retour d’énergie. Il est aussi assez solide, il faut une force élevée pour l’amener à sa rupture. C’est le matériau optimal actuellement. Celles-ci sont très légères, du fait qu’elles soient entièrement constituée de carbone : chaque prothèse pèse 512g (et coûte en moyenne 20 000 euros).
Ces prothèses sont constituées de fibres de carbone, filament de l’ordre de quelques micromètres. Des milliers de fibres sont enroulée afin former un fil, qui est ensuite tressé ou tissé pour former une sorte d’étoffe, vendue en rouleau.
La fibre tréssée des prothèses comporte les fibres longitudinales, plus longues et en plus grand nombre. Le tout est entouré de fibres de verre, afin d'éviter que les lames ne se brisent.
Ci dessus : les fibres longitudinales sont ici représentés en bleu, et à droite voici un rouleau de fibres de carbone tréssés que l'on peut acheter par exemple.
Une prothèse comme celle-ci peut être décomposée en trois parties : l’emboîture qui fait l’intermédiaire entre la prothèse et le moignon, le manchon entre l’emboiture et la partie en carbone, et le pied prothétique qui permet le contact avec le sol.
Il est utile de préciser que les emboitures doivent être conçues sur mesure afin qu’il n’y ait aucun mouvement, même minime dans l’emboiture, qui est attaché au moignon à l’aide d’une ventouse.
Le carbone de la prothèse, matériau composite, est composé alors des fibres de carbones mais aussi de résine.
Ceci permet aux lames de posséder à la fois les qualités de la résine et celle des fibres de carbone, c'est-à-dire qu'elles sont élastiques, légères et assez dures pour ne pas être cassantes.
L'épaisseur de ces couches dépend seulement du poids du coureur (chaque lame correspond à un poids, et est sur mesure comme dit précédemment), la taille du coureur n'intervient pas dans cette caractéristique car toutes les prothèses font la même taille hauteur.
On rappellera notamment l’autre polémique lancée par Oscar Pistorius, qui critiquait les lames plus longues de ses adversaires, qui selon-lui les avantageaient. Voici d'ailleurs à ce propos des articles interessants :
Article Liberation et Article Le Monde
De plus, il y a une courbure de la lame maximum que l'on ne peut pas dépasser (risque de casse). La mesure de cette courbure ainsi que la résine qui compose les prothèses ne sont pas données, il y aurait alors un risque de plagiat : ces lames sont brevetées.
Cette association a notamment révolutionné l’équipement sportif, comme dans le tennis, le golf ou encore le ski.
Des pelles d'aviron en carbone par exemple
On peut ensuite comparer une de ces prothèses avec un pied valide.
Le déplacement de l’énergie est le même pour un pied normal et une prothèse en carbone. En effet, une pression est appliquée sur sa prothèse, l’élasticité du carbone (voir expérience) lui permet de stocker cette énergie et de le propulser ensuite en avant (énergie cinétique, c'est à dire l'énergie que possède un corps du fait de son mouvement).
Les prothèses imitent le rôle élastique des tendons, mais il n’y a pas d’équivalent du talon car les athlètes courent sur les pointes de pieds.
Cependant, on note que, chez un athlète valide, de l'énergie est nécessaire pour activer les muscles.
Schéma récapitulatif
