Mécanismes Adaptatifs : des Organismes aux Communautés                        
                                                                                                                                                           
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ANALYSE DU MOUVEMENT
 
L’APPAREIL DE VIDEO-RADIOGRAPHIE :
Il en existe actuellement 2 de ce type en Europe et 1 au Canada. Il permet de visualiser de façon très précise le squelette d’un animal en mouvement. Une analyse cinématique fine et fiable du mouvement n’est possible qu’en utilisant ce type d’appareillage. Il est constitué d’un arceau Philips diagnost C mobile dans les trois directions de l’espace alimenté par un générateur Europa 2TS et muni d’un tube RX Philips SRO 25-50 et d’un amplificateur de luminance Thales th 9428 hp2 d’un diamètre utile de champ de 23 centimètres (MNHN/CNRS). L’instrument a été acquis en 1972 par des financements en provenance du CNRS (30 k€). Sa remise à niveau technologique (changement du tube et du générateur de RX) et son adaptation à la saisie numérique ont été réalisées entre 2002-4 via un financement Programme prioritaire du CNRS, Projet d’Imagerie du Petit Animal IPA/CNRS (20 k€). La partie vidéo peut assurée par l’une des caméras décrites plus bas.
   
LE FAXITRON :
Cet appareil permet d’obtenir des radiographies hautes résolutions d’animal immobile et est un complément indispensable pour les études longitudinales (maintient des animaux vivants). Dans une pièce attenante est implanté une second appareil de radiographie adapté à l’imagerie fixe haute définition. De très bonne qualité, mais n’étant plus sous garantie, il devrait être remplacé par un nouveau système (Tube foyer 0.3x0.3, 30-130 V, 0.2-5 max 300W). Le coût de l’opération (28 k€) doit être pris en charge par une ANR (Kameleon). Cet équipement, qui sera installé dans la même pièce radio protégée jouera un rôle complémentaire, et devrait entrer en activité durant le premier semestre 2009.
   
CAMERAS A GRANDES VITESSES :
La plateforme dispose de plusieurs caméras rapides dont certaines peuvent enregistrer jusqu’à 1000 images/seconde. Toutes ces caméras sont connectées à des stations d’acquisition fixes ou transportable sur le terrain (vidéoradiographie ou vidéo normale). En fonction de leur rapidité d’acquisition elles permettent de décomposer le mouvement (2 événements successifs pouvant être espacés de quelques millisecondes).
  • 1 Basler, A504kc (couleurs) avec une résolution maximale de 1280 x 1024 à 500 Hz, pouvant atteindre 2000 Hz avec une résolution de 640x512 (financement IPA, 32 k€).
  • 1 Redlake Motion Scope PCI, 1000S avec une résolution maximale de 520 x 420 à 1000 Hz -- 6 Prosilica GE680, GigE, 1/3" CCD, avec une résolution de 640 x 480, à 200 Hz (financement ANR Kameleon, 75 k€)
CAMERAS A VITESSES NORMALES:
En fonction de leurs rapidités d’acquisition elles permettent de décomposer le mouvement, ou de filmer différents types de comportements qui peuvent être analysé par la suite à l’aide de différents logiciels disponibles sur la plateforme.
  • 1 Prosilica EC 1380, 2/3" CCD, 1394a, avec une résolution de 1360x1024 basse vitesse haute résolution (financement MNHN/CNRS 3.6 k€).
  • 3 Caméras DV (caméscope) ; (Financement UMR-MNHN/CNRS, 2 k€) ▪ 1 Sony DCR TRV20E ▪ 1 Sony DSR PD100AP ▪ 1 Sony DCR HC24
TAPIS ROULANTS :
       
Pour un grand nombre d’expérimentation animal il est indispensable d’acquérir un grand nombre d’événements successifs (cycles locomoteurs par exemple) à des vitesses et sur des supports donnés. Ces mêmes dispositifs interviennent aussi dans les protocoles d’évaluations des performances (fatigabilité, stress, coordination etc...) La plateforme dispose de plusieurs dispositifs expérimentaux pour entraîner le mouvement des animaux. La plupart sont des prototype mais, d’autres plus standards ont été acquis grâce à divers financements.
  • 1 Tapis roulant petit/moyen animal (jusqu’à 10 K) pouvant être piloté par un ordinateur (financement CNRS Projet Robocoq Robea, 21.6 k€)
  • 1 Tapis roulant arboricole inclinable avec diamètre du support variable (financement ANR Kameleon, 2 k€).
  • 2 Tapis roulants dans chambre métabolique adapté au modèle de la taille d’une souris, et modèle de la taille d’un rat (ou microcèbe) avec ou sans stimulation électrique pouvant se connecter ou non à l’Oxymax* (financement IFR 101 et Dpt EGB MNHN, 110 k€).
PLATEFORME DE FORCE :
Elle permet la mesure fine des trois composantes des forces d’interactions qui sont générées entre l’animal et le sol. Elle peut être utilisable pour des petit/moyen animaux. Cette plateforme peut être modulable (longueur et hauteur) et être munie de 6 capteurs Kistler tri-axiaux 9327A, ayant une précision de 0.1 Newton (financement projet Robocoq Robea, 30 k€). On peut y adjoindre un vérin électrique cervo commandé Parker Automation permettant d’analyser les capacités d’un animal à récupérer son équilibre après perturbations (financement post-doctoral CNRS R. Hackert, 3.6 k€).
    
MESURE DU METABOLISME ENERGETIQUE :
L’appareillage disponible sur la plateforme permet de mesurer plusieurs composantes indispensables à la mesure ou à l’évaluation du métabolisme énergétique (en prise continue ou fractionnée) de petit/moyen animaux dans différentes conditions (repos ou activités diverses). Ce système modulable a été acquis en 2006 (financement IFR 101 et Dpt EGB MNHN, 90 k€),).
  • Système Oxymax Equal Flow, Columbus, 2 voies pour rat et souris avec une capacité de ventilation de 8LPM et Cellule de mesure paramagnétique
  • Interface d’acquisition PowerLab 4/25 et un analyseur de Gaz CO2/O2
  • 2 Chambres métaboliques pour rat et souris.
MESURE DE LA MORPHOLOGIE :
  • 1 MicroScribe – 3DX (financement UMR/CNRS, 3.5 k€) -- 2 MicroScribe dédiés à l’analyse morphométrique (5 k€)
  • 1 Desktop 3D Scanner NextEngine (financement UMR/CNRS, 3.5 k€) Une grande partie des aspects morphométriques intervenant dans les analyses du mouvement sont développés en collaboration avec M. Baylac (GDR Morphométrie, MNHN).
ÉQUIPEMENTS INFORMATIQUES ET LOGICIELS :
La salle d’analyse d’images de la plateforme dispose de cinq postes dédiés à l’analyse des données. Ils sont équipés des logiciels : SIMI Motion et Matlab. Deux applications ont été développées dans l’UMR 7179 pour des analyses spécifiques liées au mouvement.
  • "Loco" (P.A. Libourel) développé sous Matlab permet l’analyse automatisé ou manuel de différents paramètres comme le tracking de points remarquables, 4 l’analyse des forces, la correction de mire, les calculs de vitesses instantanées, etc ...
  • Aimkinematics (R. Hackert) est dédié plus spécifiquement à l’analyse cinématique du mouvement. Ces 2 logiciels restent la propriété scientifique et intellectuelle de l’UMR 7179. -- Un ordinateur portable de terrain qui, associé à une ou plusieurs caméras, permet, en milieu naturel, la capture et le stockage d’images numériques sur le mouvement des animaux.
APPAREIL D’ENREGISTREMENTS ELECTRO MYOGRAPHIQUE :
Un appareil d’enregistrement electromyographique a été acquis en 2008 et permet d’enregistrer l’activité musculaire au cours du mouvement. (ANR Locomo, 15 k€ )

INSTRUMENTS CONNEXES :
Divers instruments et équipements intervenant dans les dispositifs expérimentaux sont disponibles sur la plateforme comme un appareil hoptographique numérique, différents types d’éclairages, différents types de trépieds et autres appareils de mesures (pesons, tachymètre, balance, etc...)

HISTORIQUE DE LA PLATEFORME :
La plateforme technique d’étude du mouvement " De la structure au mouvement " fait suite à l’espace technique de l’équipe «Locomotion» de l’ancien Laboratoire d’Anatomie Comparée qui abritait depuis 1972 un appareil de cinéradiographie. Cet espace a été restructuré en 2002 à l’occasion d’une opération de rénovation et de réaffectation de l’atelier de moulage du MNHN. Les nouveaux espaces mis à la disposition de l’unité CNRs/MNHN (FRE 2696) ont permis l’installation d’une plateforme technique associant à l’espace rayons X existant une salle d’analyse et une salle technique polyvalente. Cette nouvelle répartition a permis le développement de nouveaux moyens nécessaires à l’analyse des mouvements et de leurs interactions avec d’autres fonctions (nerveuse, respiratoire, etc...) et la réactualisation de l’appareillage rayons X. Au cours des 10 dernières années les appareillages ont été modifiés et perfectionnés par le biais de fonds de roulement de l’unité CNRS/MNHN, et via un engagement contractuel avec le CNRS dans le cadre de projet prioritaire ou d’ANR. Ainsi en 1999, l’acquisition d’une caméra à grande vitesse se couplant à l’appareil de radiographie a remplacé la caméra 16 mm existante, permettant d’une part de baisser les coûts de l’expérimentation mais surtout de facilité l’obtention des données. Plus récemment, l’achat de 6 caméras numériques dans le cadre d’une ANR (Kameleon) a considérablement augmenté le nombre de données accessibles. Enfin, outre l’appareil de vidéoradiographie, la plateforme actuelle abrite un grand nombre d’autres appareillages semi lourds ou d’instruments dédiés à l’étude du mouvement et à d’autres disciplines s’y raccordant (morphologie, étude des forces, métabolisme, EMG). Les outils récemment acquis permettent d’axer les recherches méthodologiques en cours sur l’analyse tri-dimensionnelle des mouvements.

PLATEFORME MOUVEMENT ANIMAL :
Au cours de l’évolution, les animaux se sont adaptés à de nouvelles conditions de vie. Ces adaptations, liées à la conquête de nouveaux milieux et/ou des modifications de comportements par exemple, sont corrélées à l’utilisation de nouveaux mouvements. La réalisation de ces mouvements dépend de la physiologie de l’animal mais aussi de sa morphologie et des échanges de forces avec l’environnement. Pour comprendre la diversité des formes des animaux et des relations qu’ils entretiennent avec leur milieu, il indispensable de connaître les mouvements qu’ils exécutent et les conditions (énergétiques, biomécaniques) de leur réalisation. Il devient alors possible de lier les contraintes structurales et les pressions de sélection et ainsi d’expliquer les adaptations morphologiques. La vocation de la plateforme est de fournir les conditions d’analyse du mouvement des organismes, par la mise à disposition de caméras rapides et d’un appareil de vidéoradiographie à grande vitesse. Les appareillages associés, plateformes de force, appareil d’électromyographie, mesure du métabolisme énergétique, permettent d’enregistrer les conditions de sa réalisation. Les données obtenues peuvent être analysée grâce à des logiciels spécifiques développés sur la plateforme . Enfin une analyse de la forme des organismes est possible, par des microscribes et un scanner 3D, en relation avec la plateforme de morphométrie du Muséum. La plateforme a également pour objectifs de faire progresser les méthodes d’étude dans le domaine de la cinématique et de la biomécanique. La nature de cette mission impose une veille technologique permanente et une recherche méthodologique constante. Elle est pour cela associée à des programmes de recherches en informatique et en sciences de l’ingénieur.


            
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