TMS ET ACTIVITE DE TAILLE DE LA VIGNE - UniversitÃ© d'Angers

CONCEPTION D’INSTRUMENTS 

DE TAILLE DE LA VIGNE: 

APPROCHE INTERDISCIPLINAIRE 

Pr Yves Roquelaure 

CHU Angers 

«DU ERGONOMIE ET SANTE AU TRAVAIL 

DU Ergonomie et santé au travail 

1

OUTILS ET PRESERVATION 

DE LA SANTE 

• Evolution des fabricants d ’outils : le phénomène « TMS » 

– qualité 

– performance technique 

– sécurité 

– critères ergonomiques 

• Rupture du lien artisanale entre le geste de l ’utilisateur et 

l’outil 

• Programme de conception d ’outils « ergonomiques » 

– développement interne : Fiskars ® 

– cabinet extérieur : Ergonomi design gruppen 


2

APPROCHE ERGONOMIQUE 

• Outils tenus en main 

DES OUTILS 

– laboratoire de recherche : INRS (projet Acome) 

– industriels : 

• peu de démarche structurée 

• problème de marché économique ? 

• Outils symboliques 

• recherche plus active 

• ergonomie des « logiciels » 


3

Méthodologie de gestion des projets de développement de produits 


4

Les outils de l’ergonome 

Projet initial 

Analyse de l ’environnement 

Cahier des charges 

Prototype 


Développement 

5





Spécification, maquettage 

Prototype 



6





Spécification maquettage 

Evaluation et tests 

Prototype 



7

Evaluation, tests du prototype 

expertise ergonomique 

Critères 

Recommandations 

Test de reconnaissance 

Test oculomoteur 

banc d ’essai 


Test d ’exploration en temps limité 

Test de classification 

Test de scénarios 

8

INTRODUCTION 

• Demande industrielle 

– DEVILLE SA : « filiale » du groupe suédois Bahco (ex Sandvik) 

– Leader mondial des sécateurs pour professionnels 

– Compétences ergonomiques utiles à la conception de sécateurs 

• Origine de la demande 

– 1. Viticulture : secteur très touché par les TMS 

– 2. Politique de conception d’outils ergonomiques (label ERGO ® ) 

• Programme ergonomique 

Programme ergonomique 

– 1. Prévenir les TMS par la conception des outils de taille 

– 2. Choix d’un développement en interne des outils 


9

PROGRAMME DE CONCEPTION 

D’OUTILS « ERGO ® » 

• Origine suédoise 

– Ergonomi Design Gruppen (O. Bobjer) 

– Groupe Sandvik (C. Jansson) 

• Intégration de l’ergonomie dès le début du projet de 

conception 

• Série de 11 étapes de conception 

• Processus itératif 

– boucles de « conception - validation - re-conception » 

– produit final 


10

PROGRAMME « ERGO » 

(Bobjer et Jansson, 1995) 

Etape 1. Spécifications préliminaires des outils 

Etape 2. Analyse du marché 

Etape 3. Contexte scientifique 

Etape 4. Fabrication de prototypes 

Etape 5. Tests utilisateurs n° 1 

Etape 6. Evaluation et modifications des prototypes 

Etape 7. Tests utilisateurs n°2 

Etape 8. Recommandations conceptuelles finales 

Etape 9. Spécifications du produit final 

Etape 10. Tests utilisateurs 3. Préparation au 

lancement 

Etape 11. Suivi statistique 


11


DE SECATEURS « ERGO ® » 

• Respect du programme ERGO ® en 11 points 

• Adaptation à l’approche francophone de l’ergonomie 

• Articulation de la démarche de conception autour de la 

démarche d’analyse du travail du viticulteur 

• Techniques biomécaniques 

• Réflexion méthodologique: thèse d’ergonomie (A. Laville) 


12

Le projet ERGO SANDVIK - BAHCO 

Spécifications 

préliminaires 

Analyse du 

marché 

Études de marché 

Analyse du besoin 

Recherche 

bibliographique 

Conception du 

prototype 1 

Test utilisateur 1 

Évaluation des 

prototypes et 

modifications 

Études de faisabilité 

Avant projet 


Recommandation 

finale 


du produit 



Préparation de 

la production 

Préparatifs de 

lancement 

Suivi 

Préparation de la 

commercialisation 

Exploitation 


13

• Cahier des charges ergonomique 

Études de marché 

Analyse du besoin 

Recherche 

bibliographique 

Le sécateur ERGO BAHCO-PRADINES 

• Analyse fonctionnelle 

• Créativité Conception – Recherche du de concepts 

• Analyse de 

• Prototypage 

l’activité de taille prototype 1 

Spécifications • Tests utilisateur courts (analyse 

• Étude anthropométrique 

préliminaires subjective et évaluation des effets 

• Études biomécaniques 


(définition de la gamme de tailles) 

des 

en situation réelle Test 

prototypes 

utilisateur 

sur les gestes 

1 

et 

postures) 

du • Étude produit matériaux (nature et 

Analyse du • Prototypage - Évolution répartition) 

• Analyse technique 

marché 

(Affinage Évaluation des options) des 

• Développement final (Plans, 

de l’existant 

• Tests Test utilisateur 3 

prototypes 

utilisateur courts 

et 

modèle numérique) 

(analyse subjective) 

modifications • Dépôt de brevet 

• Analyse sémantique • Tests biomécaniques en 

situation réelle 

(protection mondiale) 

Études de faisabilité 

Avant projet 

• Études biomécaniques en laboratoire 

• Études bibliographiques 

• Études épidémiologiques 

• Collaboration avec le MSA 

(études anthropométriques et 

épidémiologiques) 

Recommandation 

finale 


• Prototypage - combinaison 


(mixage des options) 

• Tests utilisateur courts 

(analyse subjective) 

• Prototypage - Évolution 

• Tests utilisateurs longs 

(Hémisphère sud) 


Préparation de 

la production 

• Études packaging et 

présentoirs de vente 

Préparatifs de 

lancement 

Suivi 

• Tests et suivi statistique, 

évaluation à long terme 

Préparation de la 

commercialisation 

Exploitation 

• 1ère Génération de produit 

• 2ème Génération de produit 

14

SECATEUR ERGONOMIQUE 


PXR Bahco Pradines 

15

CHOIX D’UNE APPROCHE 

MULTIDIMENSIONNELLE 

• Prise en compte des propositions fondamentales de 

l’ergonomie 

• variabilité des contextes et des individus 

• prise en considération des compétences des opérateurs 

• Complémentarité des approches ergonomique / 

biomécanique / épidémiologique / psychologique / 

anthropologique 

• Rôle pivot de l’analyse de l’activité pour articuler les 

points de vue sur la situation de travail 


16

METHODOLOGIE GENERALE 

• Programme de R & D multidisciplinaire 

– inscrit dans la durée (5 ans) 

– articulé avec un programme de recherche ergonomique 

– finalité industrielle : conception de produits 

• Travail collectif 

– avec les ingénieurs de DEVILLE SA 

– avec des étudiants (ENSAM, UTC) 

– avec des chercheurs 

– INRS (M Aptel, L Claudon) 

– UTC (PH Dejean) 

– UCL (J Malchaire) 

– UQUAM (N Vezina) 


17

APPROCHE PLURIDISCIPLINAIRE 

• Ingénieurie de conception / design industriel 

• Clinique médicale (TMS, SCC,…) 

• Epidémiologie 

– analyse des données existantes (groupe de travail MSA) 

– étude épidémiologique chez les vignerons champenois (MSA) 

• Ergonomie 

– analyse de l’activité dans plusieurs vignobles français 

– analyse de la tâche dans la plupart des vignobles mondiaux 

• Biomécanique 

– en laboratoire 

– en situation réelle de travail 


18

TMS (troubles musculosquelettiques 

• Pathologies d’hypersollicitation du membre 

supérieur 

– muscle myalgies 

– tendon épicondylite, tendinopathie de l’épaule 

–nerf 

syndrome du canal carpien 

• origine multifactorielle 

– facteurs de susceptibilité individuelle 

–facteurs professionnels 

• dénominateurs communs 

–la relation avec le travail 

– la douleur 


19

SYNDROME DU CANAL CARPIEN 

• Compression du nerf médian à la base de la main 

– commande des 3 premiers doigts 

– sensibilité de la moitié externe de la paume 

• Symptômes 

– Fourmillements nocturnes et/ou diurnes 

– Maladresse 

– Troubles de la sensibilité et/ou déficit moteur 

• Augmentation de la pression dans le canal 

carpien 


20

Le Canal Carpien 

ligament 

annulaire 

nerf 

médian 

tendons 

os du 

carpe 

gaine 

synoviale 

nerf 

cubital 

nerf 

tendons 

médianligament 

annulaire 

os du 

carpe 

nerf 

cubital 


21

Canal carpien 


22

Synovite 


23

Syndrome du Canal Carpien 

S.C.C. 

Compression du nerf médian au niveau 

de son passage dans le canal carpien 

Fourmillements, 

engourdissement douloureux 

souvent nocturne 

« Paralysie » des 3 premiers doigts 


24

Nerf médian dans le canal carpien 

• cinq régimes de pression interviennent : 

– pression de l'artère systémique extrinsèque ou épineurale (Pa), 

– pression du système capillaire intrinsèque (Pc), 

– pression intrafasciculaire (Pf), 

– pression du système veineux épineural (Pv), 

– pression à l'intérieur du tunnel (Pt). 

•gradient (Sunderland, 1978): 

P a > P c > P f > P v > P t 


25


26

250 

A 

B 

C 

200 

150 

100 

50 

0 

REPOS GRIPP EXTENSION FLEXION 

PIC (mmHg) chez des sujets normaux (A) ou présentant 

un syndrome du canal carpien, avant (B) ou après (C) 

intervention chirurgicale. (d'après Gelberman et al., 1981) 


27

Pression intra-canalaire 

POIGNET DOIGTS Contraintes* 

EXTENSION EXTENSION +++ 

EXTENSION FLEXION + 

FLEXION EXTENSION +++ 

FLEXION FLEXION + 

NEUTRE ** NEUTRE - 

NEUTRE ET FORCE NEUTRE + 

(Armstrong, 1995) 


28

MODELISATION GENERALE DU RISQUE 

DE TMS LIES AU TRAVAIL 

Facteurs 

psychologiques 

et sociaux liés 

au travail 

Charge 

musculosquelettique 

(intensité, répétition, durée) 

+/- 

+/- 

+ 

+/- 

Caractéristiques 

individuelles 

physiques, psychologiques, 

professionnelles, sociales 

+/- 

Probabilité 

de TMS 

29 

DU Ergonomie et santé au travail

FACTEURS DE RISQUE NIVEAU DE RISQUE 

PREUVE 

Travail répétitif (1) + 2 - 15 

Travail en force (2) + 2 – 15 

Postures extrêmes (3) +/- 2 – 6 

Vibrations « main-bras » +++ > 3 

Combinaison (1,2,3) +++ 2 – 15 

+++ fortes preuves, + preuves convaincantes, +/- preuves insuffisantes 

(Bernard, 1997) 


30

CUMUL DES FACTEURS DE RISQUE 

Nombre de SCC TEMOINS O.R. I.C. 95 % 

facteurs de 

risque* N (%) N (%) 

0, 1 ou 2 4 (6) 30 (46) 1 0.1 – 6 

3 24 (37) 32 (49) 6 2 – 25 

4 25 (39) 2 (3) 94 13 – 94 

5 ou 6 12 (19) 1 (2) 90 8 - 367 

* : étude cas - témoins. 6 facteurs de risque : force ≥ 1; absence de changement d ’activité et/ou pause > 

20 % temps de travail; absence de changement de poste régulier; opérations élémentaires brèves (< 11 

sec); approvisionnement manuel du poste ; parité ≥ 3 


31

Modèle multifactoriel du SCC (Leclerc et coll., 1997) 

VARIABLES O.R. (IC 95 %) P 

Sexe féminin 2.0 (1.2 - 3.5) 0.01 

Age ( < 30 ans) 

30 – 39 

40 - 49 

50 et + 

Secteur (assemblage) 

Confection 

Agro-alimentaire 

Conditionnement 

Problèmes psychologiques 

légers 

sévères 

2.0 (1.2 - 3.5) 

2.2 (1.3 - 3.8) 

2.2 (1.1 - 4.1) 

2.2 (1.4 - 3.5) 

1.2 (0.7 - 2.3) 

1.9 (1.1 – 3.4) 


0.03 

0.003 

1.1 (0.7 - 1.6) 0.03 

2.5 (1.6 - 3.8) 

Absence de satisfaction au travail 1.4 (1.0 - 1.9) 0.05 

Dépendance organisationnelle 1.4 (0.96 - 2.0) 0.08 

Appuyer avec la main 1.5 (1.0 - 2.1) 0.03 

Outils vibrants 1.4 (0.9 - 2.0) 0.11 

Durée de cycle 

30-60 sec 

10-30 sec 

< 10 sec 

1.7 (0.98 - 2.8) 

1.5 (0.9 - 2.4) 

1.9 (1.1 - 3.0) 

0.07 

Contraintes extérieures (entreprise) 1.5 (1.0 - 2.2) 0.04 

32

EPIDEMIOLOGIE DES TMS 

DANS LA VITICULTURE 

1. Première cause de maladie professionnelle (85 %) 

2. Incidence annuelle élevée : 4/1000 travailleurs (1998) 

3. Lien entre TMS et conditions de travail 

– prédominance des TMS du poignet du côté dominant 

– apparition des paresthésies pendant la taille de la vigne 

– relation « dose - effet » entre paresthésies et durée de la taille 

– risque diminuée de moitié par le sécateur électrique 


33

TMS ET ACTIVITE DE TAILLE DE LA VIGNE 

• Enquête MSA (1995) : 679 viticulteurs salariés (Delemotte, 1996) 

–TMS 28 % 

– SCC 10 % 

• Viticulteurs Bordelais : 607 salariés (Ladépèche, 1998) 

– douleurs main-poignet 35 % 

– paresthésies nocturnes 13 % 

– douleurs de l’épaule 1 % 

• Viticulteurs champenois : 587 salariés (Roquelaure et al, 2000) 

– paresthésies 37 % 

– douleurs de l ’épaule 5 % 

– lombalgies 52 % 


34

SOLLICITATIONS BIOMECANIQUES 

PENDANT LA TAILLE DE LA VIGNE 

• Nombre de ceps taillés par jour (Delemotte, 1996) 

– 500 - 750 44 % 

– 750 - 1000 31 % 

– > 1000 12 % 

• Nombre de coupes par jour 

– 5 000 - 7 500 18 % 

– 7 500 - 10 000 21 % 

– 10 000 - 12 500 17 % 

– > 12 500 27 % 

• Absence de pause en dehors des repas 75 % 


35

CHRONOLOGIE DES PARESTHESIES DE 

LA MAIN DOMINANTE 

Onset and recovery of hand paresthesias 

Num be r of cas e s 

80 

60 

40 

20 

0 

-20 

-40 

-60 

-80 

-100 

J F M A M J J A S O N D 

Month of the year 

onset 

recovery 

537 ouvriers vignerons de champagne (1996) 

Roquelaure et al. Am J Ind Med 2001;40:639-45 36 


Relation dose - effet : prévalence des TMS du 

poignet en fonction de la durée de la taille 

Prévalence (%) 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

< 60 60 - 90 90 - 120 > 120 jours 


Delemotte et al., ICOH 371996

Facteurs de risque de paresthésies 

chroniques de la main 

FACTEURS OR IC 95% P 

Genre féminin 2.3 (1.3 - 3.0) 0.004 

Excès de poids (IMC > 27) 1.6 (1.1 - 2.5) 0.03 

Travail à la tâche 2.0 (1.2 - 3.3) 0.01 

Affûtage des lames à la pierre sèche 1.7 (1.1 - 2.7) 0.03 

Utilisation d'un sécateur électrique 0.5 (0.2 - 1.6) 0.09 


38

APPORTS DE L’APPROCHE 

EPIDEMIOLOGIQUE POUR LA 

CONCEPTION 

1. Responsabilité de la taille de la vigne dans l ’apparition 

des TMS des viticulteurs 

2. Justification du programme de conception de sécateurs 

« ergonomiques » 

3. Possibilité d’action sur la santé grâce aux 

caractéristiques des instruments de taille 

4. Diversité des populations utilisatrices 


39

APPROCHE ERGONOMIQUE DE 

LA TAILLE DE LA VIGNE 

PRINCIPAUX OBJECTIFS 

1. Modélisation de la tâche de taille 

– dans différents vignobles 

– avec types de sécateurs 

2. Modélisation de l’activité avec un sécateur manuel 

3. Evaluation des contraintes biomécaniques 

4. Recommandations pour les designers 

40 


Analyse de l’activité de taille de la 

vigne 

• 1. Modèle de la tâche de taille de la vigne 

• 2. Analyse du travail dans différents vignobles 

• 3. Analyse du travail avec différents outils de taille 

• 4. Modèle de l’activité de taille avec un sécateur 

manuel 

• 5. Analyse des contraintes biomécaniques 

• 6. Recommandations pour le designer 


41

Characteristics of the vineyard 

and firms studied 

• Detailed work analysis 

Firm Vineyard Type of pruning Type of 

organisation 

Number of 

pruners 

1 Anjou Guyot Val de Loire Artisan 2 

2 Beaujolais Guyot simple Family 5 

3 Champagne Cordon de Royat Industrial > 200 

4 Beaujolais Gobelet Family 2 

• Rapid task analysis : > 100 workers 

• biomechanical assessment 

• prototypes assessment 


42

Model of the vine stock based on the 

functionality of the branches 

• Old canes : 

– cane of the previous year 

– 1 year old wood with moderate diameter (3 - 15 mm) 

– fast and unprecise cutting 

• New cane 

– cane of the year 

– young wood ( < 1 year) with small diameter (3 - 5 mm) 

– very precise cutting 

• Old wood (2 - 30 years) 

– base of the vine stock and side shoots 

– large diameter ( > 15 mm) 

– meticulous cutting to avoid wood injuries 

43 


Multidimensional aspect of Pruning activities 

Vine 

Variety of vine plant 

•Productivity 

•Age 

•Dimensions 

•Morphology, Hardness 

•Row layout 

•Density of stocks 

Environment 

Soil characteristics 

(gradient, state , nature) 

•Temperature 

•Humidity 

•Wind 

Equipment 

Secateur(manual, assisted) 

•Two handed shears 

•Pre-pruner 

•Harvesting machine 

•Tractor 

•Seats 

•Gloves 

Cultivation 

techniques 

•Pruning style 

•Pre-pruning (manual, mechanical) 

•Harvesting (manual, mechanical) 

•Fixing to trellis 

•Vine care 

VINE 

PRUNING 

Firm 

•Size ( small or large) 

•Autonomy, co-operative 

•Manager’s status 

•Socio-economic organisation 

•Terms of pay 

Work organisation 

•Individual work / collective 

•Specialisation or versatility of pruners 

•Length of pruning time 

•Working hours 

•Time constraints 

•Alternation of tasks 

•Prescription rules 

•Modalities of control on labour 


Work force 

•Age 

•Seniority 

•Qualifications 

•Experience acquired 

•Full time / part time / seasonal 

•State of health 

44

Vine pruning activities 

• The pruner is only one element of the work situation 

Work organisation 

Operator 

Vine 

Pruner 

Health 

Work group 

Poles of situation of vine pruning activities. 


45

Main characteristics of the pruning task 

VINE PRUNING CHARACTERISTICS 

1. The secateurs are used intensely by the dominant hand 

2. Biomechanic strain is very high for the hand, upper limb and spine 

3. Vine pruning is a difficult task for which the operating conditions can change depending on the 

vineyard, vine plant, vine driving modes and viticulturist. Nevertheless, the task analysis shows that is 

possible to build a functional modelisation of vine pruning. This model distinguishes in each stock : 

(a) a first functional area including the previous years’ shoots which have a moderate diameter, (b) a 

second area of old wood including the trunk and its sideshoot or sideshoots, (c) a third area of young 

wood including the future canes on which the fruit will grow. 

4. The vine pruning uses complex perceptive and motor strategies, with probable variations from one 

vine stock to another and from one operator to another. 

5. Work organisation is variable from one vineyard to another 

6. The population of secateur users is diversified on an anthropometrical and socio-professional 

aspect, and has different levels of experience. 

7. Four illnesses are linked to the use of secateurs 

. carpal tunnel syndrome 

. finger flexor tendinitis 

. epicondylitis 

. the shoulders’ rotators cuff tendinitis 


46


47

MODELISATION DES CEPS 

EN 3 ZONES FONCTIONNELLES 

Nouvelle 

baguette 

“N”(1 an) 

Ancienne 

baguette 

“N-1” (2 ans) 

Pied et bras 

(> 2 - 30ans) 

48 


MODELISATION DU CEP BASEE 

SUR LA FONCTIONNALITE DES 

BRANCHES 

Nouvelle 

baguette 

3 

Ancienne 

baguette et 

1 

2 

Pied et bras 


49

MODELISATION DE L’ACTIVITE DE TAILLE 

Explorer le cep 

Analyser la morphologie du 

cep 

Repérer l’ancienne 

baguette 

Sélection de la 

baguette 

Repérer les 

gourmands 

Dégager l’ancienne 

baguette 

Nettoyer la 

baguette 

Nettoyer le 

tronc et les bras 

Passer au cep suivant 


50

ASYMETRIE DES ZONES DE COUPE 

DANS LE CEP 

ZONES DE COUPE DES SARMENTS 

(PLAN FRONTAL) 

6 % 6 % 0 % 

HAUTE 

29 % 

19 % 

3 % 

MOYENNE 

10 % 

27 % 

0 % 

BASSE 

LATERALE FACE HOMOLATERALE 


51


52

MODELISATION DE LA COUPE 

D’UN SARMENT DE VIGNE 

Exploration visuelle de la 

zone du sarment « n » à tailler 

Déplacement latéral et 

/ ou antéro-postérieur 

Transport de la main 

vers le sarment à 

couper 

Coupe du sarment « n » 

Action des 

doigts sur les 

poignées du 

sécateur 


53

“Cutting a vine shoot with a manual pruner” 

The operator 

1. Holds the secateur in his right hand 

2. Visually explores the cutting zone before pruning it 

3. Does successive cuts while respecting the vine shoot’s functionality 

4. Adopts an accurate body placing strategy before pruning each functional zone when the stock is 

large enough 

5. Favours cuts in the maximum visual and hand reach zone 

6. Accurately places the secateur on the vine shoot, then flexes his fingers to work the lower handle 

and the secateur blade 


54

Caractéristiques de l ’activité de taille en 

fonction du type de taille 

Système de taille 

« Guyot Val de 

Loire » 

« Guyot 

Simple » 

« Gobelet » « Cordon 

de Royat » 

Vignoble Anjou Beaujolais Beaujolais Champagne 

Sécateur manuel manuel manuel manuel 

Nombre de coupe par cep 20 15 20 30 

Zone optimale 52 64 15 48 

Déplacement +++ +++ - +++ 

Postures du poignet non < 20 % < 20 % < 20 % < 20 % 

neutres 

Posture générale debout debout fléchi Agenouillée debout 


55

Caractéristiques de l ’activité de taille en 

fonction du type d’instrument de taille 

Instrument de taille 

Manuel Pneumatique Electrique 

Opérateur Femme Homme Homme 

Age (année) 28 30 40 

Durée moyenne de taille d'un cep (sec) 20 - 25 15 - 20 15 - 20 

Nombre moyen de coupes par cep 12 - 18 10 - 15 10 - 15 

Coupes dans la zone optimale 

60 % 40 % 40 % 

d’atteinte 

Déplacements +++ + + 

Postures du poignet non neutres < 20 % > 60 % > 60 % 

La vigne est taillée selon le mode "Guyot simple". Les coupes sont réparties entre les 

zones de l'ancienne baguette (36 %), du tronc et des bras (36 %) et de la nouvelle 

baguette (27 %). 


56

Generalisation of the ergonomic 

model of pruning activities 

The operator : 

1. always prunes holding the secateur in his dominant hand; 

2. always prunes one stock after the other; 

3. does a visual exploration of the stock before pruning it; 

4. breaks down the task into sub-tasks according to the pruning of each functional zone of the stock: 

- Thinning out the new cane or canes; 

- Thinning out the stump and sideshoots; 

- Thinning out the old cane or canes. 

5. checks on stock balance and alignment in the row; 

6. adopts a precise positioning strategy before pruning each functional zone when the stock is large enough; 

7. favours cuts in the optimal reach zone both manually(1) and visually(2); 

8. tends as much as possible to prune with the wrist and hand in a lesser biomechanical position of strain; 

9. carefully positions the secateur on the vine shoot, then flexes his fingers to work the secateur’s lower handle and 

blade; 

10. controls the intensity of his gripping effort according to characteristics of the vine shoots (hardness, diameter, 

temperature) and biomechanical conditions of movement (segmental posture, hand span). 

57 


CONCLUSION OF THE 

ERGONOMIC STUDIES 

• Pruning grapevines is a complex task requiring repetitive and 

forceful hand exertion. 

• Variability of the task depending of the characteristics of the vine 

and workers. 

• Validation of a model of pruning activity with manual pruner 

valuable whichever the vine, the vinestock except “Gobelet 

system” and vine requiring pruning with two-handed pruner. 

• Workers’ pruning strategy to place the wrist in a posture of 

lesser strain during cutting. 

• Frequency of the cut with the wrist bent in ulnar deviation. 


58

UTILISATION DE TECHNIQUES 

BIOMECANIQUES EN SITUATION 

REELLE DE TRAVAIL 

• Électromyographie : activation des fléchisseurs des doigts 

• Goniomètres électroniques : position du poignet 


59

STRATEGIE D ’ALLEGEMENT DES 

CONTRAINTES DU POIGNET 

Coupe (%) 

60 

40 

20 

0 

Angle>30% 

Angle Moy 


60

FORCE DE PREHENSION 

• Activité EMG des fléchisseurs des doigts 

Vignoble 

Force 

(%) 

Force 

(daN) 

Temps de 

coupe (%) 

Cadence 

(coupe/sec) 

saumur 27 16 22 0.6 

saumur 23 14 32 0.8 

saumur 20 11 28 0.7 

anjou 28 13 27 0.7 

bonnezeaux 25 13 26 0.4 

pauillac 27 10 22 0.6 61 


Force de préhension au moment des coupes 

% des coupes 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

FLEXION / EXTENSION DU POIGNET 

wrist flexion / extension 

% 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

Flexion (%max) 

90 F 70 F 50 F 30 F 10 F 10E 30E 50E 70E 90E 

F / E 

Extension (%max) 

Roquelaure et al. Int Arch Occup Environ Health 2002 


63

DEVIATION RADIALE / 

CUBITALE DU POIGNET 

déviation radiale/ cubitale 

% des coupes 

80 

60 

40 

20 

0 

radiale 

S4 

S3 

S2 

-90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 

cubitale 

90 

classe d'angle (% max) 

Roquelaure et al. Int Arch Occup Environ Health 2002 


64

CHARGE MUSCULOSQUELETTIQUE 

ET ZONE DU CEP TAILLEE 

Durée (s) EMG (%) 1 Angle (%) 2 

Cep entier 0.9 30 -7 

Ancienne 0.8 25 -8 

bâguette (1) 

Vieux bois (2) 0.8 35 -9 

Nouvelle 

2.0 25 -7 

bâguette (3) 

Effet "cep" - +++ ++ 

Effet "zone 

fonctionnelle" 

+ + - 

1. EMG en % de EMGmax2. Valeur négative = extension du poignet 


65

CARACTERISTIQUES DE L’ACTIVITE 

DE TAILLE EN FONCTION DU TYPE DE 

SECATEURS 

Manuel Pneumatique Electrique 

Coupes par cep 12 - 18 10 - 15 10 - 15 

Coupes dans la zone optimale d’atteinte 60 % 40 % 40 % 

Déplacements +++ + + 

Postures du poignet non neutres < 20 % > 60 % > 60 % 


66

APPORTS DE L’ANALYSE DE 

L’ACTIVITE POUR LA CONCEPTION (1) 

1. Modélisation de l’activité du tailleur 

• comportements des viticulteurs 

• schémas d’utilisation des sécateurs 

• régulation des contraintes 

• hypothèses pour la conception 

asymétrie des coupes⇒ 

outils asymétrique 


67

ESSAIS DE PROTOTYPES DE 

FORMES DIFFERENTES 

68 



L’ACTIVITE POUR LA CONCEPTION (2) 

2. Identification des facteurs de risque de 

TMS dans l’activité des opérateurs 

• répétitivité des coupes 

• intensité des efforts de préhension 

• position du poignet au moment des efforts de coupe 

• mode de préhension de l’instrument de taille 

• organisation du travail +++ 

• froid, humidité, gants… 


69


BIOMECANIQUE EN SITUATION 

REELLE DE TRAVAIL (1) 

1. Quantification fine de l’intensité et de la 

répétitivité des efforts de coupe 

– travail musculaire quasi-statique intermittent des fléchisseurs des 

doigts 

– force moyenne = 20 - 28 % FMV (12-18 daN) 

– postures extrêmes en flexion / extension du poignet : rares 

– déviations cubitales du poignet ( > 40 %) : fréquentes 


70




2. Analyse des stratégies de régulation des 

astreintes construites par les opérateurs 

– fréquence des positions de moindres contraintes en flexion / 

extension 

– limitation du cumul des facteurs de la CMS (force, posture) 

3. Complémentarité avec l’analyse de l’activité +++ 

– interprétation des enregistrements guidée par l’analyse de l’activité 

– enrichissement de la compréhension des régulations 

– limites des observations participantes / sensations haptiques 


71



EXPERIMENTALE POUR LA 

CONCEPTION 

1. Relation « empan - couple » 

→ plage étroite de fonctionnement optimal du sécateur 

2. Confort procuré par les poignées et la géométrie 

du sécateur 

3. Effet démultiplicateur des poignées «tournantes» 

4. Comparaison des prototypes 


72

SECATEUR 

EXPERIMENTAL 

Couple externe 

5 capteurs de pression 


73

RECOMMANDATIONS POUR LE 

DESSIN DU SECATEUR (points 8/9) 

1. Réduire les postures non-neutres du poignet et 

de la main, augmenter l’efficacité de l’outil 

– inclinaison verticale de la lame pour limiter la déviation 

cubitale du poignet 

– angulation latérale (gauche) de la lame pour placer le 

poignet en position neutre et améliorer la dextérité 

– respect de l’empan de la main (ouverture < 80 mm) 

2. Privilégier la facilité d’usage 


74



3. La forme des poignées doit : 

– respecter la forme de la main (zones sensibles / à risque) 

– réduire la pression sur la paume (canal carpien) et les 

doigts 

– diminuer les frottements de la base du pouce 

– être confortable (revêtement élastomère) 

– ne pas glisser (revêtement élastomère) 

75 


Anthropometric characteristics of 

vineyard workers 

Men 

Women 

Dimensions (mm) 

Length Width Length Width 

Average σ 

Average σ 

Average σ Average σ 

English civilians (1) 189 10 87 5 174 9 76 4 

Military USA (2) 197 9 90 4 179 8 77 4 

English workers (3) 191 8 88 4 174 7 77 5 

Military France (4) 189 9 87 5 172 9 77 4 

Vine growers (5) 187 11 87 6 - - 

(1) English working population (Pheasant, 1988) ; 

(2) American military population (Garret et coll. (1971); 

(3) English workers population (Kember et coll., 1981) ; 

(4) Sample of French military (688 men and 328 women), ERGODATA bank (Coblenz, 1992); 

(5) Sample of 66 male vine growers from the main viticultural French and German districts (average age = 43 + - /- 14 years; 

average seniority = 21 +/- 14 years). 

76 


Design of the handle - hand interface 

• shape must be adapted to the palm 

High 

Level Pressure sensitiveness WMSD Risk 

• Base of thumb 

• Thenarian muscles 

• Unciform bone zone 

(hypothenarian) 

• Base of the palmar side of the hand 

• Unciform bone zone (hypothenarian) 

• Palmar side of fingers (joint) 

• Palmar arches 

Average • Palmar side of fingers • Palmar side of the hand (except palmar 

arches) 

Low • Palm • Pulp of the fingers 


77



4. Possibilité d’adapter l’outil à la main et au type 

de taille 

– système modulaire 

– 3 tailles de lame (diamètre des sarments à tailler) 

– 3 tailles de poignées + gaucher 

– poignée inférieure rotative ou non 

5. Utiliser un outil adapté au style de taille 

6. Expliquer les principes de la prévention des TMS 

aux utilisateurs 

78 


DESSIN FINAL : modèle ERGO PXR 

Revêtement élastomère 

Forme poignée supérieure optimisée 

Inclinaison de la lame 

Poignée inférieure tournante 

Géométrie lame optimisée 


Angulation gauche de la lame 

79


80

SYSTEME DE MESURE DE LA MAIN : 

3 TAILLES (Bahco( 

Bahco) 


81

PREMIERE ETAPE 

Analyse du type de 

taille et de vigne 

DEUXIEME ETAPE 

Mesure de la longueur 

et de la largeur de la 

main 

TROISIEME ETAPE 

1. Choix de la taille 

- lame 

- poignées (L, M, S) 

2. Choix poignée inférieure 

fixe ou tournante 

3. Choix dureté du ressort 


82

EVALUATION BIOMECANIQUE DU 

SECATEUR ERGONOMIQUE (point 10) 

ERGO 

REFERENCE 


Roquelaure et al. Applied Ergon 

83

EVALUATION OF THE ERGONOMIC 

PRUNING SHEARS PXR 

• 1) Biomechanical methods 

> Subjects : 

– five experienced vineyard workers (Anjou-Saumur, Muscadet, Pauillac) 

– aged 40.2 (SE 2.9) years, mean handgrip force 54.5 (SE 5.5) daN 

> Task : 

– pruning of about ten to twenty vine stocks with two models of pruning shears 

• Reference : manual pruning shears without revolving handle: Bahco Pradine P1 

model 

• PXR ERGO : manual ergonomic pruner with revolving handle 

> Judgement criteria : 

– hand-wrist musculoskeletal strain 

• wrist postures during real pruning conditions 

• force required to cut branches 


84

Influence de la géométrie du sécateur 

référence inclinaison angulation 

40 

% 

30 

20 

10 

0 

14 31 23 8 26 11 27 29 22 

F/E < 20% DR/DC < 20 % EMG %Fmax 

Inclinaison vertical Angulation gauche (sujet droitier) 


85

FORCE DURING CUTS 

% 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 

s EMG % 

P1 

ERG 

psEMG > 15% : 57.8% vs. 72.6% P < 0.001 


86

WRIST FLEXION / EXTENSION 

Wrist flexion / extension 

% 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

90 F 70 F 50 F 30 F 10 F 10E 30E 50E 70E 90E 

Wrist F/E 

P1 

ERG 

pF/E < 60% max : 90.1% vs. 87.1% P = 0.02 


87

WRIST DEVIATION 

25 

Wrist deviation U/R 

% 

20 

15 

10 

5 

P1 

ERG 

0 

90U 70U 50U 30U 10U 10R 30R 50R 70R 90R 

U/R 

pF/E < 50% max : 79.5% vs. 43.1% P < 0.001 


88

EVALUATION BIOMECANIQUE 

DU SECATEUR ERGONOMIQUE 

0 10 20 30 40 50 60 

% of cuts 

pU/R < 20% 

*** 

pF/E < 20% 

*** 

pU/R&F/E < 20% 

pU/R< 20%&sEMG

EVALUATION BIOMECANIQUE DU 

SECATEUR ERGONOMIQUE 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

*** 

*** 

73 58 49 51 40 54 

sEMG>15% F/E

HAND-WRIST STRAIN 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

*** 

NS 

*** 

72,6 57,8 49,3 51,1 39,6 54,2 

sEMG>15% F/E

EVALUATION DU SECATEUR PXR EN 

SITUATION REELLE DE TAILLE 

(points 10-11) 

11) 

• Coopération MSA et Bahco-Pradines 

• Méthodes psychophysiques 

> 22 vignerons français expérimentés + Italie et Allemagne 

> test long (2 mois) en situation réelle 

• Diminution des douleurs : 40 % des sujets 

• “Retours favorables” depuis le lancement du produit 

en 2000-2001 

92 


DIMINUTION DES DOULEURS LORS 

DES TESTS LONGS AVEC PXR 

LESS PAIN WITH ERGO PRUNER 

% 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

79 

69 

40 

Hand Forearm/Elbow Shoulder 


93

EFFICACITE LORS DES TESTS 

LONGS 

Efficiency 

% 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

56 

work easier 

44 

work faster 

work easier 

work faster 


94

SECATEUR PREFERRE A LA FIN 

DES TESTS 

Pruner prefered 

50 

47 

40 

% 

30 

20 

10 

24 

29 

ERGO 

SAME 

OWN 

0 

ERGO SAME OWN 


95

ERGONOMIE DE 

CONCEPTION D’OUTILS 

• Intégration de l’ergonomie dès le début du projet 

de conception 

• Série de 11 étapes d’inspiration « Human Factor » 

• Boucles de « conception - validation - 

reconception » 

• Adaptation à la conception de sécateurs 

– articulation de la démarche de conception autour de la 

démarche d’analyse du travail du viticulteur 

– techniques biomécaniques 

• enrichissement des données d ’observations et des entretiens 

• données chiffrées pour les concepteurs 


96

INTEGRATION DE 

L’ERGONOMIE DANS LE 


• Aide à la conception et co-conception des instruments 

• Connaissance sur l ’homme au travail 

– altération de la santé des viticulteurs 

– facteurs de risque de TMS 

– ergonomie des outils tenus en main 

• Compréhension du travail du viticulteur 

– modélisation 

– hypothèses de conception 

• Procédure d ’évaluation des instruments 

– méthodes subjectives 

– techniques biomécaniques 

• Relations avec le réseau de préventeurs 

97 


APPROCHE MULTIDIMENSIONNELLE 

DES ACTIVITES AVEC INSTRUMENTS 

• Justifiée par la pluralité des points de vue sur la situation 

d ’activité avec instruments 

• L’opérateur n’est pas le fruit du déterminisme d’un 

« système Homme - machine » mais le co-auteur avec 

autrui de son propre devenir 

• prise en compte des propositions fondamentales de 

l’ergonomie 

– variabilité des contextes et des individus 

– prise en compte de l’activité de régulation 

– prise en compte des compétences des opérateurs 

– prise en compte de la subjectivité des opérateurs 


98

LES SECATEURS POUR TAILLER LA VIGNE : UN 

CAS FAVORABLE A UN PROGRAMME DE 

CONCEPTION ERGONOMIQUE 

• Utilisation circonscrite à la taille de la vigne 

• Tâche ne nécessitant qu’un ou deux outils (sécateur, 

cisaille) 

• Tâche très répétitive 

• Sollicitations biomécaniques importantes 

• Tâche quasi-artisanale 

• pas d ’insertion dans un processus industriel complexe 


99

LE PROGRAMME DE 

CONCEPTION EST UNE CO- 

CONSTRUCTION 

• Connaissances 

– spécifiques sur l’ergonomie des outils tenus en main 

– conception d’instrument 

• Savoir-faire 

– analyse des activités avec instruments 

– techniques d’évaluation biomécanique 

– techniques d’évaluation des qualités d ’usage des instruments 

– articulations de connaissances de statut différent 

– intégration des connaissances dans le processus de conception 


100


L’ACTIVITE POUR LA 

CONCEPTION (1) 

1. Modélisation de l’activité du tailleur 

• caractérisation des comportements des viticulteurs 

• mise en évidence de stratégies d’allègement des contraintes 

• caractérisation des schémas d’utilisation des sécateurs 

• hypothèses pour la conception 

2. Identification des facteurs de risque de TMS 

dans l’activité des opérateurs 

• répétitivité des coupes 

• intensité des efforts de préhension 

• position du poignet au moment des efforts de coupe 

• mode de préhension de l’instrument de taille 

• autres (organisation du travail, froid, humidité, gants…) 


101

APPORTS DE L’ANALYSE 

DE L’ACTIVITE POUR LA 

CONCEPTION (2) 

3. Variabilité des opérations du tailleur 

– variabilité des conditions de réalisation du travail 

• caractéristiques techniques de la taille de la vigne 

• caractéristiques des instruments de taille 

– diversité des populations utilisatrices 

– différences inter-individuelles 

4. Limites de l’approche technocentrée des 

instruments 

5. Aide à la conception des bancs d’essais 


102




1. Quantification fine de l’intensité et de la 

répétitivité des efforts de coupe avec les 

sécateurs manuels 

• techniques EMG et goniométriques ambulatoires 

• travail musculaire quasi-statique intermittent des fléchisseurs des 

doigts 

• force moyenne = 20 - 28 % FMV (12-18 daN) 

• postures extrêmes en flexion / extension du poignet : rares 

• déviations cubitales du poignet ( > 40 %) : fréquentes 


103




2. Analyse des stratégies de régulation des 

astreintes construites par les opérateurs 

– fréquence des positions de moindres contraintes en flexion/extension 

– limitation du cumul des facteurs de la CMS (force, posture) 

3. Complémentarité avec l’analyse de l’activité 

– interprétation des enregistrements biomécaniques guidée par l’analyse de 

l’activité 

– enrichissement de la compréhension des régulations mises en œuvre par les 

opérateurs 

– limites des observations DU participantes Ergonomie et santé / sensations au travail haptiques 

104


EPIDEMIOLOGIQUE POUR LA 

CONCEPTION 

1. Responsabilité de la taille de la vigne dans l ’apparition 

des TMS des viticulteurs 

2. Justification du programme de conception de sécateurs 

« ergonomiques » 

3. Possibilité d ’action sur la santé grâce aux 

caractéristiques des instruments de taille 

4. Diversité des populations utilisatrices 


105



EXPERIMENTALE POUR LA 

CONCEPTION 

1. Etude de la relation « empan - couple » 

• plage étroite de fonctionnement optimal du sécateur 

2. Etude du confort procuré par les poignées et 

la géométrie du sécateur 

3. Etude de l’effet démultiplicateur des 

poignées « tournantes » 

4. Comparaison des prototypes 


106

CONCEPTION 

OUTIL 

Caractère modulaire 

Dimensionnement 

POIGNEES 

Formes 

Revêtement 


technologiques 

TETE DE COUPE 

Puissance de coupe 

Géométrie 


technologiques 

NIVEAU 

D’APPROCHE 

Bibliographique 

Anthropométrique 

Analyse du travail 

Biomecanique 

Epidémiologique 

Bibliographique 


Biomécanique 

Epidémiologique 


Ergonomique 

Ingénieurie 

DOCUMENTATION Ergonomique 


107

INTERET DE L’APPROCHE 

MULTIDIMENSIONNELLE 

• Principe de l’interdisciplinarité 

– complémentarité des points de vue 

– décloisonnement des méthodes 

– vision non dogmatique des disciplines 

• Approche dynamique 

– aller-retour entre les disciplines 

– boucles de « conception - validation - reconception » 

• Coopération Ergonomes / Concepteurs 


108

Approche multidimensionnelle de la relation santé - travail 

Niveau explicatif 

local non intégré à 

l’activité 

Physiologie / 

Biomécanique 

Données locales 

fondamentales 

Intégration des 

variables locales 

et générales 

Analyse de 

l’activité 

Organisation du 

travail 

Activité de 

travail 


général 

Epidémiologie 

Données 

macroscopiques 

générales sur les 

populations exposées 

Facteurs de risque 

généraux 


109

Dynamique de l’approche 

multidimensionnelle 

Intégration des 

variables par 

l’analyse de 

l’activité 

Niveau explicatif local 

non intégré 

(physio) 


général 

(épidémio) 


110

APPROCHE INTERDISCIPLINAIRE DE LA 

SITUATION D’ACTIVITE AVEC INSTRUMENTS 

• Une approche dynamique 

• Des boucles d’analyse itérative 

–compréhension des stratégies d’allègement des contraintes 

analyse de l’activité ⌦ 

biomécanique 

–apport des instruments assistés 


épidémiologie 

–absence d ’influence de l’angulation du sécateur sur la position du poignet 


biomécanique 

• Un décloisonnement des modes de pensée de chaque discipline 


111

CONCLUSION 

• Intérêt d’une démarche multidimensionnelle 

inscrite dans la durée pour la conception des 

instruments 

• Application à d’autres outils (protocole simplifié) 

• Poursuite des réflexions méthodologiques 

– Importance des coopérations ergonomes / concepteur 

– Difficultés de l’interdisciplinarité 

– Compréhension réciproque des spécificités des 

disciplines 


112

Approche multidimensionnelle de la relation 

Santé - Travail 

• Complémentarité des approches ergonomique / 

biomécanique / épidémiologique / psychologique / 

anthropologique 

• Vision non dogmatique des disciplines constitutives de 

l’ergonomie 

– Interdisciplinarité basée sur le décloisonnement des méthodes 

– Articulation des approches de l’homme au travail autour de la prise 

en compte de la santé des opérateurs 

– Rôle pivot de l’analyse de l’activité 


113

LES SECATEURS : UN CAS FAVORABLE 

A UN PROGRAMME DE CONCEPTION 

ERGONOMIQUE 

• Utilisation circonscrite à la taille de la vigne 

• Tâche ne nécessitant qu’un ou deux outils 

• Tâche très répétitive 

• Sollicitations biomécaniques importantes 

• Tâche quasi-artisanale 

• Pas d’insertion dans un processus industriel 

complexe 


114

CONCLUSION 

• Intérêt d’une démarche multidimensionnelle de 

conception 

• Durée suffisante pour réaliser le programme de 

R & D 

• Application à d’autres outils (protocole simplifié) 

– sécateurs « grand public » 

– sécateurs à deux mains (viticulture, arboriculture) 

– cueille-rose , etc... 


115

MODELE 

« GRAND 

PUBLIC » 


116

APPLICATION AUX SECATEURS « DEUX MAINS » 

EN VITICULTURE 


117

APPLICATION AUX SECATEURS 

« DEUX MAINS » EN ARBORICULTURE 


118

CONCLUSION 

• Nécessité de poursuivre les réflexions 

méthodologiques 

• Coopération des acteurs 

– ergonomes / concepteurs 

– concepteurs / commerciaux 

• Difficultés de l’interdisciplinarité 

– Compréhension réciproque des spécificités des 

disciplines 

– Attitude non dogmatique des acteurs 


119

TMS ET ACTIVITE DE TAILLE DE LA VIGNE - UniversitÃ© d'Angers

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