Ce niveau d'analyse vise, en étroite relation avec le niveau d'analyse précédent, l'étude in vivo des caractéristiques du système musculo-articulaire associées à la capacité de production et de transmission de la force musculaire aboutissant à la réalisation d'un mouvement et d'une performance motrice dans le contexte de la vie quotidienne, professionnelle ou d'activités sportives. Il s'agit, à partir de méthodes originales développées au laboratoire, d'analyser et de modéliser, d'abord globalement puis en tentant de le dissocier, le comportement mécanique (e.g., force, viscoélasticité, géométrie) des structures mobilisées (e.g., muscle, tendon) soumises à différentes contraintes aiguës et chroniques. 

Cette approche biomécanique d'analyse du système musculo-articulaire s'appuie sur le développement de méthodologies novatrices basées sur l'utilisation de dispositifs disponibles au laboratoire ainsi que sur les outils présentés dans la partie précédente. La caractérisation des paramètres biomécaniques externes est réalisée à l'aide de dynamomètres isocinétiques (Biodex). La détermination de la géométrie et de l'architecture musculaire est réalisée à l'aide d'échographes basses fréquences ou ultrarapide (Philips HD3 - 50 à 100 Hz;Supersonic Imagine - 10 kHz). Les mesures ainsi réalisées permettent de caractériser indirectement (en mesurant les déplacements musculaires et tendineux) et moyennant certaines hypothèses, les propriétés mécaniques du muscle et du tendon. Une nouvelle approche nommée « supersonic shear imaging » (échographe Supersonic Imagine) permet d'appréhender la caractérisation des propriétés mécaniques locales du muscle en surmontant certaines limites associées à l'utilisation de l'élastographie impulsionelle jusqu'à présent mobilisée par notre équipe.