Analyse clinique de la marche humaine PDF - AQA 2024

Module S.PH.370.1004 MI, tronc et locomotion Analyse clinique de la marche humaine Damien Currat Maître d’enseignement A [email protected] 1A BSc – 13.11, 28.11 et 2.12.2024 | 1  Table des matière...

Module S.PH.370.1004 MI, tronc et locomotion Analyse clinique de la marche humaine Damien Currat Maître d’enseignement A [email protected] 1A BSc – 13.11, 28.11 et 2.12.2024 | 1  Table des matières Bibliographie Adams, J. & Cerny, K. (2018). Observational Gait Analysis: A Visual Bibliographie p. 2 Guide. Thorofare: SLACK, Incorporated. Auvinet, B. (2022). Manuel d’exercices de la marche pour l’adulte Introduction p. 3 et le senior. Montpellier : Sauramps Medical. Apprentissage de la marche p. 4 Cavagna,G., Heglund N. & Taylor R. (1977) - Mechanical work in terrestrial locomotion - two basic mechanisms for minimizing energy expenditure. Am J Physiol. Nov;233(5):R243-61. Définitions p. 5 Perry, J. & Burnfield, J. (1992). Gait Analysis: normal and pathological function. Thorofare: SLACK, Incorporated. Historique p. 8 Rose, J. & Gamble, J. (2006). Human walking (3rd ed.). Laboratoire d’analyse de marche p. 13 Philadelphia : Lippincott. Saunders, J., Inman, V. & Eberhart, H. (1953). The major Paramètres spatio-temporels p. 16 determinants in normal and pathological gait. J. Bone Joint Surg. 35-A:543 Cycle de marche p. 18 The Pathokinesiology Service and the Physical Therapy Department, Rancho Los Amigos Medical Center, (1996). Fonctions de base de la marche p. 29 Observational Gait Analysis, ouvrage collectif. Downey: California. Les 6 déterminants de la marche p. 33 Whittle, M. (2007). Gait Analysis: an Introduction (4th ed.) London: Elsevier. Analyse détaillée du cycle de marche p. 43 Analyse dynamique de la marche p. 68 | 2  Combien de pas fait-on, en moyenne, par jour ? Brève introduction La personne moyenne fait entre 3 000 et 5 000 pas par jour. Une personne sédentaire peut faire seulement entre 1 000 à 3 000 pas quotidiennement. La longueur de la foulée d'une personne moyenne est d'environ 75 cm. Cela signifie qu'il faut un peu plus de 1 300 pas pour marcher 1 kilomètre, et 10 000 enjambées équivalent à 7,5 km. Mille pas est l'équivalent d'environ 10 minutes de marche rapide. Combien de calories allez-vous dépenser si vous faites 10’000 foulées par jour ? date de 1964, vient d'un fabricant de podomètre Nombre de pas par jour Vous utiliserez typiquement entre 300 et 400 calories en marchant 10 000 pas. – 10’000 : activité recommandée http://www.regimesmaigrir.com/actualites/article.php?id=1271 – de 10’000 à 12’500 : sujet actif – < 12’500 : sujet très actif – de 5’000 à 10’000 : sujet faiblement à modérément actif – > 5’000 : sujet inactif – > 3’000 : sujet sédentaire (risque accru de maladies) Auvinet (2022), p. 157 | 3  Enfance Cinq paramètres clés Apprentissage de la démontrent un changement L’enfant apprend à marcher entre sa marche première et sa deuxième année de cohérent à mesure que la vie. démarche arrive à maturité : Enfant de 14 mois Position de " garde Il lui faut beaucoup d’entrainement 1. la durée de l’appui unipodal haute " avec épaules pour arriver à ne pas tomber. augmente avec l’âge et la en abduction et coudes fléchis maturation ; L’acquisition de la marche est le produit de la maturation simultanée 2. la vitesse de marche augmente du système musculo-squelettique et avec l’âge et la longueur des du système nerveux. membres ; Enfant de 3 ans À l'âge de 3 ans, la plupart des 3. la cadence diminue avec l’âge et Bras abaissés ; caractéristiques cinématiques adultes la longueur des membres ; base de sustentation diminuée (par rapport sont présentes : cependant, la à enfant de 14 mois) maturation continue jusque vers 7 4. la longueur des pas augmente ans lorsque le schéma de marche avec l’âge et la longueur des adulte est présent. membres ; 5. le rapport entre la distance inter- malléolaire et la largeur du bassin Enfant de 7 ans, diminue avec l'âge et la avec une démarche maturation. d’adulte (Perry, 2010, p. 342-343) | 4  En langage courant Définitions (dictionnaire) Définitions de la Mettre un pied devant l’autre et Foulée marche recommencer. Espace compris entre deux appuis pas besoin d'apprendre les def d’une personne ou d’un animal qui Marche (dictionnaire) court ou qui marche. Action de marcher (1508). A la course, la foulée décrit communément l’enjambée, c’est- Mode de locomotion naturel à à-dire, l’espace couvert entre deux l’homme et à certains animaux, appuis successifs (= un pas). constitué par une suite de pas. Enjambée Pas (dictionnaire) Grand pas. Action de faire passer l’appui du corps d’un pied à l’autre, dans la Distance représentant l'écartement marche (1080). des jambes en marchant d'un bon pas. En langage professionnel La marche utilise une séquence répétitive de mouvements des membres pour faire avancer simultanément le corps tout en maintenant la stabilité de la posture (équilibre) (Perry, 2010, p. 3). La marche humaine est une locomotion [cyclique] qui met alternativement les deux jambes en jeu avec en permanence au moins un pied en contact avec le sol, afin d’assurer le soutien et la propulsion du corps (Whittle, 1991). La marche humaine est la répétition d'une suite élémentaire de mouvements des membres inférieurs qui vise à faire progresser le corps selon la trajectoire désirée, tout en garantissant la stabilité du corps durant l’appui. toujours un pied au sol lors de la marche | 5 Traduction Anglais / Français un cycle = deux pas = trois empreintes Anglais Français Définition Stride or Stride Length Longueur du cycle ou Distance entre deux contacts au sol du même membre inférieur Cycle de marche Correspond à la succession de deux pas Step or Step Length Pas Distance entre la pose d’un talon au sol et la pause du talon controlatéral au sol Angle des pas Pas gauche incorrectement représenté (cf. p. 19) Pas droit Cycle de marche pas légèrement divergent | 6 Terminologie Appui unipodal Double appui Oscillation Durée pendant laquelle un seul Durée pendant laquelle les deux Durée pendant laquelle le pied pied est en contact avec le sol. pieds sont simultanément en n’est plus en contact avec le sol. Elle Dans la marche, elle est égale à la contact avec le sol. est égale à la durée d’appui unipodal durée d'oscillation du pied du pied controlatéral. controlatéral. Contact initial Contact terminal Centre de pression Instant dans le cycle de marche, Instant où le pied quitte le sol. Point d'application sur lequel où le pied effectue le premier s'applique la résultante des forces contact avec le sol ; il représente de réaction au sol. le début de la phase d'appui. cheminement du centre de gravité qui se pied touche le sol en premier avec le talon projette centre de gravité oscille | 7  Historique Hippocrate Galilée Aristote (vers 460 av. J..-C. – Léonard de Vinci (1564 - 1642) ( 384 av. J.-C. – 377 av. J-C.) (1452 - 1519) 322 av. J.-C. ) « La marche est le meilleur remède pour l’homme » Giovanni Borelli Isaac Newton Ernst H. Weber Wilhelm E. Weber Eduard F. Weber Jacqueline Perry (1608 - 1679) (1643 - 1727) (1795 - 1878) (1804 - 1891) (1806 - 1871) (1918 - 2013) | 8 Historique Eadweard MUYBRIDGE Etienne-Jules MAREY Photographe - pseudonyme Médecin d'Edward James Muggeridge 1830 (Londres) – 1904 (Londres) 1830 (Beaune) – 1904 (Paris) 1ères études scientifique du mouvement | 9 Historique Le derby d'Epsom (Géricault, Salie Gardner au galop (Muybridge, 1878) 1821, musée du Louvre) Conception erronée des mouvements du galop du cheval La jument ne quitte le sol que dans les photographies 2, 3 et 4, au moment où ses postérieures se regroupent avec les antérieures. Dans les phases d'extension, un pied au moins est toujours au contact du sol. Fusil photographique de Marrey (1882) | 10 Historique MUYBRIDGE MARREY Homme qui marche Saut à la perche Homme en combinaison noire, avec bandes réfléchissantes | 11 Historique laboratoires de marche Plateforme de force mécanique (Elftman, 1938) Mesure de pression plantaire (Marey, 1878) Plateforme de force pneumatique (Amar, 1916) | 12 Laboratoire d’analyse de la marche Systèmes d’analyse du Laboratoire d’analyse de marche mouvement Goniomètrie Brève introduction Mesures cinématiques : Systèmes inertiels Déplacements (mètre) (accéléromètres) Bien que la démarche soit propre à chaque vitesses (mètres*seconde-1) ; Systèmes magnétiques individu (on reconnait parfois des personnes cadence (nb pas/unité de temps) ou des proches, de loin, à leur démarche), on Systèmes acoustiques Longueur, largeur du pas (mètre) peut dégager des caractéristiques Systèmes optoélectroniques Accélérations des segments communes (phases, tâches fonctionnelles, (Vicon®) corporels (mètres*seconde-2) séquences ; cf. infra). Notre état Capteurs de pression (GaitRite®, Variations angulaires dans les 3 psychologique peut également altérer notre Zebris®) plans de l’espace des différentes démarche, selon que l’on soit enthousiaste articulations (hanche, genou, ou déprimé, par exemple. cheville principalement) Paramètres spécifiques au cycle de marche Pourquoi analyser la marche ? Mesures cinétiques: Pour reproduire → Etude de la cinétique : plateformes de force Forces, moments, puissances Pour comprendre intersegmentaires exercées par le → Étude de la physiologie : pied sur le sol (Newton) Pour soigner – Pour traiter Enregistrement de l’activité musculaire (EMG) Activité des muscles superficiels Pour évaluer des résultats des membres inférieurs pied --> accélère et ralentisse car pied au sol un moment donné | 13  Extrait de données issues de laboratoire de marche Variations des forces de réaction Exemple de normes basées sur les mesures du sol lors d’un saut vertical cinématiques : A. Sujet debout variation des amplitudes articulaires dans le B. Mouvement de flexion plan sagittal pour la hanche, le genou et la C. Saut vertical cheville au cours d’un cycle de marche. D. Tracé des forces verticale de réaction du sol durant la séquence de mouvements Hanche Genou Cheville | 14  Force de réaction du sol lors d’un cycle de marche MI droit : traits pleins MI gauche : traitillés Adams (2018), p. 92 | 15 Paramètres spatio- temporels à vitesse libre - Adultes - cadence diminue tout au long de la vie --> donc temps de cycle augmente FEMMES (IC 95 %) HOMMES (IC 95 %) Cadence Temps du Longueur Vitesse Âge Cadence Temps du Longueur Vitesse (pas/min) cycle (s) du cycle (m/s) (années) (pas/min) cycle (s) du cycle (m/s) (m) (m) 103-150 0.80-1.17 0.99-1.55 0.90-1.62 13-14 100-149 0.81-1.20 1.06-1.64 0.95-1.67 100-144 0.83-1.20 1.03-1.57 0.92-1.64 15-17 96-142 0.85-1.25 1.15-1.75 1.03-1.75 98-138 0.87-1.22 1.06-1.58 0.94-1.66 18-49 91-135 0.89-1.32 1.25-1.85 1.10-1.82 97-137 0.88-1.24 1.04-1.56 0.91-1.63 50-64 82-126 0.95-1.46 1.22-1.82 0.96-1.68 96-136 0.88-1.25 0.94-1.46 0.80-1.52 65-80 81-125 0.96-1.48 1.11-1.71 0.81-1.61 | 16 Whittle 2007, p. 223)  Enfants (IC 95 %) Âge Cadence Temps du Longueur Vitesse Paramètres spatio- (années) (pas/min) cycle (s) du cycle (m) (m/s) temporels 1 127-223 0.54-0.94 0.29-0.58 0.32-0.96 à vitesse libre 1.5 126-212 0.57-0.95 0.33-0.66 0.39-1.03 - Enfants - 2 125-201 0.60-0.96 0.37-0.73 0.45-1.09 2.5 124-190 0.63-0.97 0.42-0.81 0.52-1.16 3 123-188 0.64-0.98 0.46-0.89 0.58-1.22 3.5 122-186 0.65-0.98 0.50-0.96 0.65-1.29 4 121-184 0.65-0.99 0.54-1.04 0.67-1.32 5 119-180 0.67-1.01 0.59-1.10 0.71-1.37 6 117-176 0.68-1.03 0.64-1.16 0.75-1.43 7 115-172 0.70-1.04 0.69-1.22 0.80-1.48 8 113-169 0.71-1.06 0.75-1.30 0.82-1.50 9 111-166 0.72-1.08 0.82-1.37 0.83-1.53 10 109-162 0.74-1.10 0.88-1.45 0.85-1.55 11 107-159 0.75-1.12 0.92-1.49 0.86-1.57 | 17 12 105-156 0.77-1.14 0.96-1.54 0.88-1.60  une fois que la marche est initié --> cyclique Cycle de marche Le cycle de marche correspond spatialement à la succession de 2 pas. Pour définir le cycle de marche, le slogan suivant peut être appliqué : 1 cycle = 2 pas = 3 empreintes. Par convention, le cycle de marche normale débute lorsque le talon d'un pied se pose et se termine lorsque ce même talon se pose à nouveau de manière consécutive sur le sol. Le cycle de marche est habituellement normalisé de sorte que le contact initial du pied* représente 0% (début du cycle) et que le contact suivant du même pied représente 100% (fin du cycle). *Contact du pied (foot contact) et non contact du talon (heel contact) car, bien que dans la marche normale, le talon soit la première partie du pied à entrer en contact avec le sol, dans le cas de certaines pathologies (p. ex. marche digitigrade), d’autres parties du pied (p. ex. les orteils) peuvent entrer en contact avec le sol en premier. Pas droit Pas gauche Gauche Gauche Ecartement longueur des pas --> même des talons mais pas le cas dans les situations pathologiques Angle du Droite pas ≃ 15° Cycle de marche WHITTLE, M. (2007) Le cycle de marche d’un membre inférieur est décalé de 50% par rapport à l’autre membre inférieur | 18 Pour chaque membre inférieur, on Phases distingue : 1. une phase d’appui L’appui est la période complète au cours de laquelle le membre 2. une phase d’oscillation inférieur est au sol et l’oscillation commence lorsque le pied quitte 3. un temps où les deux pieds touchent le sol le sol. Le poids du corps est transféré d’un membre inférieur sur et où le poids du corps est transféré d’un l’autre lors des périodes de double appui (ou double contact). pied sur l’autre Appui Oscillation 60 % du cycle 40 % du cycle Le corps avance au-dessus du pied au sol le membre inférieur passe d’arrière en avant en-dessous du corps PERRY, J. (1992). p. 20 PERRY, J. (2010). Gait Analysis Normal and Pathological Function (2nd ed.). Slack (p. 22) | 19  EXAMEN 1. double appui de réception Cycle de marche propulser le pied en avant pour rattraper le moment où pied droit retard qu'il a pris décolle du sol MIG OSCILLATION G APPUI G Double 1. DA de 2. DA de 1. DA de appui réception propulsion réception MID APPUI D OSCILLATION D % MIG 50 62 100 = 0 12 50 % MID 0 12 50 62 100 CT DO CT initial homolatéral final = initial DO CT controlatéral controlatéral DA : double appui membres doit et gauche ont un décalage de 50% CT : contact du talon DO : décollement des orteils Tableau d’après WHITTLE, M. (2007). Gait Analysis, an introduction (4th ed.). London : Elsevier (p. 54) 20 Tâches la marche est organisé pour minimiser la dépense énergétique on est très endurant à la marche fonctionnelles Au cours d’un cycle de marche, le membre Les tâches fonctionnelles sont des événements qui inférieur réalise successivement trois tâches : favorisent une progression vers l'avant en douceur et une stabilité des membres, avec un déplacement minimal du 1. Acceptation du poids du corps centre de gravité, ce qui permet de limiter la dépense 2. Appui monopodal énergétique (Adams (2018), p. 35). 3. Avancée du membre oscillant 1. Acceptation du poids du corps 2. Appui monopodal 3. Avancée du membre oscillant Période au cours de laquelle le Période au cours de laquelle le Période au cours de laquelle le poids du corps est rapidement corps progresse au-dessus du membre inférieur est déchargé et le transféré sur le membre inférieur. membre inférieur en appui pied quitte le sol. monopodal stable. L’impact du choc du talon sur le sol Le membre inférieur est accéléré est absorbé. A la fin de l’appui monopodal, le par rapport au corps. poids du corps est transféré sur Les deux pieds sont en contact avec Le pied passe d’arrière en avant du l’avant-pied car le talon se soulève le sol. corps pour préparer le prochain du sol. pas. Le corps continue sa progression Un seul pied est en contact avec le en-dessus du pied. Le pied est, la majeure partie de sol. cette fonction, sans contact avec le La stabilité du corps est assurée. sol. | 21  EXAMEN Phase d’appui Séquences de 62% du cycle de marche 1. Contact initial (CI) : 0-2 % marche Le moment où le pied entre en contact avec le sol. séquence pas de durée égales 2. Réaction à la mise en charge (RmC) : 2-12 % Après avoir divisé le cycle de marche en Le poids est rapidement transféré sur le membre inférieur étendu, c’est la première période de double appui. 2 phases et 3 tâches fonctionnelles, on le divise encore en 8 séquences : 3. Mi-appui (MiAp) : 12-31 % Le corps progresse sur le membre stable en appui monopodal. début du cycle de marche 4. Appui terminal (ApTer) : 31-50 % La progression sur le membre d’appui continue, le corps avance au-delà du membre et le poids est transféré sur l’avant-pied. 5. Préoscillation (PréOs) : 50-62 % Le membre est rapidement déchargé lorsque le poids est transféré sur le membre controlatéral, c’est la deuxième période de double appui. Phase d’oscillation 38% du cycle 6. Début d’oscillation (DébOs) : 62-75 % La cuisse commence à avancer pendant que le pied quitte le sol. 7. Mi-oscillation (MiOs) : 75-87 % La cuisse continue à avancer pendant que le genou commence à s’étendre. Le pied est au-dessus du sol. WHITTLE, M. (2007). Gait Analysis, an introduction (4th ed.). 8. Fin d’oscillation (FinOs) : 87-100 % London : Elsevier (p. 52) Le genou s’étend. Le membre se prépare pour toucher le sol lors du contact initial. | 22 on en compte 7 mais y en a 8 --> première séquence tellement courte (2% du cycle de marche) Abréviations usuelles et traduction Anglais - Français Variante 1 Variante 2 Stance Phase Phase d’appui Phase d’appui IC Initial Contact CI Contact initial CI Contact initial LR Loading Response RmC Réaction à la mise en charge RC Réponse à la charge MS Mid Stance MiAp Mi-appui MA Milieu d’appui TS Terminal Stance ApTer Appui terminal FA Fin d’appui PS Pre Swing PréOs Pré-oscillation PPO Pré phase oscillante Swing Phase Phase d’oscillation Phase oscillante ISw Initial Swing DébOs Début d’oscillation DPO Début phase oscillante MSw Mid Swing MiOs Mi-oscillation MPO Milieu phase oscillante TSw Terminal Swing FinOs Fin d’oscillation FPO Fin phase oscillante ---------------------------------------------------- ---------------------------------------------------- HS Heel Stricke AT Attaque du talon TO Toe Off DO Décollement des orteils | 23  Phases, séquences, EXAMEN tâches fonctionnelles pré-oscillation: phase de transition et pourcentages Acceptation du poids du corps : 0 % – 12 % Division du cycle de marche Contact initial, 0-2 % Cycle de marche Réaction à la mise en charge, 2-12 % Appui monopodal : 12 % – 50 % Phases Appui Oscillation Mi-appui, 12-31 % Appui terminal, 31-50 % Avancée du membre oscillant : Séquences CI RmC MiAp App Ter Pré Os Déb Os Mi Os Fin Os 50 % - 100 % Préoscillation, 50-62 % Début d’oscillation, 62-75 % Tâches Acceptation Appui Avancée MI fonctionnelles poids corps monopodal oscillant Mi-oscillation, 75-87 % Fin d’oscillation, 87-100 % Appui Oscillation Double Double appui Appui monopodal appui Appui monopodal 0 2 12 31 50 62 75 87 100 % | 24 Division du cycle de marche (Anglais) séquences tâches fonctionnelles | 25 Détail des séquences Phase d’appui 1/3 Contact initial Réaction à la mise en charge Mi-appui 0 – 2 % (2 %) 2 – 12 % (10 %) 12 – 31 % (19 %) Cette séquence inclut le moment Cette séquence commence avec le Cette séquence commence où le pied entre en contact avec le contact initial lorsque l’autre pied se soulève sol et la réaction immédiate au Elle se termine au moment où Elle se termine quand le poids du début du transfert de poids. l’autre pied se soulève pour corps est aligné au-dessus de l’oscillation. l’avant-pied. Objectifs : Objectifs : Objectifs : Démarrer la phase avec un absorber le choc ; poursuivre la progression du roulement du talon ; corps sur le pied au sol ; assurer la stabilité en appui ; Atténuer l’impact. assurer la stabilité du membre poursuivre la progression du inférieur et du tronc. corps. | 26 Détail des séquences Phase d’appui membre grisé celui dont on parle 2/3 Appui terminal Pré-oscillation 31 – 50 % (19 %) 50 – 62 % (12 %) Cette séquence commence Cette séquence commence lors du lorsque le talon se soulève. contact initial de l’autre pied. Elle se termine lorsque le pied Elle se termine avec la levée des controlatéral touche le sol. orteils. Le poids du corps passe en avant de la base de sustentation. Objectifs : Objectifs : Transférer le poids sur l’autre membre inférieur poursuivre la progression du corps Positionner le membre inférieur au-delà du pied en appui pour l’oscillation | 27  POURCENTAGE à SAVOIR Détail des séquences Phase d’oscillation 3/3 Début d’oscillation Mi-oscillation Fin d’oscillation 62 – 75 % (13 %) 75 – 87 % (12 %) 87 – 100 % (13 %) Cette séquence commence lorsque Cette séquence commence Cette séquence commence le pied (orteils) quitte le sol. lorsque le membre inférieur lorsque le tibia est vertical. oscillant est en face du membre Elle se termine lorsque le pied se Elle se termine lorsque le pied inférieur d’appui. trouve en face du membre inférieur touche le sol. d’appui. pieds côte à côte Elle se termine lorsque le membre inférieur est en avant et que le tibia est vertical Objectifs : Objectifs : terminer l’avancement du membre Objectifs : garder le pied sans contact avec le inférieur oscillant sol Poursuivre l’avancement du préparer le membre inférieur pour ramener le membre inférieur membre inférieur oscillant reprendre l’appui sur le sol oscillant en-dessous du corps garder le pied sans contact avec le sol | 28 Marche normale longueur des pas sont égales Pré requis de la marche Mécanismes qui minimisent la normale dépense énergétique 1. Appui stable sur le sol. Stabilisation articulaire passive 2. Passage du pas correct en phase “plantar flexor-knee extension oscillante (passage des orteils à couple”. raz le sol). 3. Pré positionnement du pied pour Muscles biarticulaires avec double fonction. Les fonctions de le contact initial du pied au sol. 4. Longueur adéquate du pas. Étirement musculaire pré contraction (état de pré charge). base de la marche 5. Conservation d’énergie. Déplacement du centre de gravité à minima. élévation du centre de gravité = Les fonctions de base de Gage (1991) très couteux en énergie la marche 1. Générer une force de propulsion. 2. Maintenir la stabilité en position debout. 3. Absorber le choc lors du contact initial. vitesse préférentielle dépend du contexte et de la situation 4. Minimiser la dépense d’énergie. plus on va vite, plus certaines séquences se réduisent par ex: course plus de phase de double appui | 29  marche: succession de déséquilibres vers l'avant qui sont contrôlés 1. Générer une force 2. Maintenir la de propulsion stabilité debout L’activité des muscles s’ajuste en permanence aux modifications de la base de sustentation et aux amplitudes articulaires Roulements : 1 2 3 4 Chute vers l’avant juste avant l’acceptation du 1. 4 phases de roulement --> génération de la poids du corps (env. 1 cm) force de propulsion chute vers l'avant --> gagne de l'énergie sans avoir besoin d'en fournir Accélération du membre inférieur lors de la phase d’oscillation 2. contraction des muscles fessiers qui se transfère au quadriceps --> contraction excentrique du triceps sural (quand tibia passe de l'arrière vers l'avant), contraction membre au sol doit être concentrique du triceps sural qui permet de accéléré --> flexion du faire avancer le membre | 30 genou, très peu de dépense énergétique 3. Absorber le choc 3. attaquer le sol avec flexion dorsale, dès qu'il touche le sol il s'aplati lors du contact initial dès que talon touche le sol --> légère flexion du genou qui absorbe le choc inclinaison du bassin --> qui permet d'aller chercher le distance qui nous manque a) La cheville passe rapidement en b) Le genou se fléchit légèrement c) Abaissement du bassin du côté flexion plantaire lors de lors de l’acceptation du poids du oscillant lors de l’acceptation du l’acceptation du poids du corps corps poids du corps du côté en appui | 31 4. Minimiser la Le déplacement vertical du centre de gravité est d’environ 3-4 cm consommation d’énergie Le déplacement vertical du centre de gravité est limité par cinq mécanismes qui se produisent lors de la phase d’appui : 1. Rotation pelvienne (dans le plan transversal) 2. Inclinaison du bassin (dans le plan frontal) 3. Flexion du genou en phase d’appui 4. Roulement autour de la cheville 5. Roulement autour de l’avant-pied Un 6ème mécanisme vient minimiser la consommation d’énergie, en limitant le Il est intéressant de noter qu'à leur déplacement vertical déplacement latéral du centre de gravité maximal, la tête et le centre de gravité sont légèrement plus bas que lorsque le sujet se tient debout sur ses deux pieds. En d’autres termes, lors d’une marche en douceur, Ces 6 mécanismes ont été décrit par Sanders une personne est légèrement plus petite que sa taille et al. en 1953 et diffusés sous l’appellation des 6 déterminants de la marche. Ils ont ensuite réelle, de sorte que si elle traversait un tunnel dont la été repris avec de légères modifications par hauteur correspondait exactement à sa hauteur debout, Inman et al. (1981) et Rose & Gamble (1994). elle pourrait le faire sans crainte de se heurter la tête. Saunders JB., Inman VT. & Eberharl HD. The major determinants in normal and pathological gait. J. Bone Joint Surg. 1953;35-A:543. | 32 Inman VT., Ralston HJ. & Todd F. Human Walking Williams and Wilkins, 1st edition, p. 6-14, 1981. Rose, J. & Gamble, J. (2006). Human walking (3rd ed.). Philadelphia : Lippincott  Les 6 déterminants a. Si le bassin n’effectue pas de rotation, l’entier de la longueur du pas provient de l’arc d’extension-flexion de la hanche. de la marche b. La rotation pelvienne, dans le plan transversal, réduit l’angle d’extension-flexion (pour une longueur de pas identique), 1. Rotation pelvienne réduisant ainsi le déplacement vertical du bassin. A. Le bassin accompagne le membre inférieur de l’arrière vers l’avant lors de la phase d’oscillation a. b. A. Whittle (2007) p. 89 diminution de l'élévation du centre de gravité --> minimise la dépense énergétique pas posté B. Mobilité pelvienne rotation du bassin La rotation pelvienne accompagnant l’avancée du les personnes qui MI oscillant augmente la longueur du pas. Au début n'ont plus ce décalage augmente de la phase oscillante, le bassin est en rotation leur dépense postérieure (= pas postérieur du bassin), puis passe énergétique en position neutre et se retrouve en rotation B. antérieure à la fin de la phase oscillante (= pas antérieur du bassin). | 33 Perry (2010), p. 22 pas anté  Mouvements du bassin dans les 3 plans de l’espace 2. Inclinaison du bassin Plan sagittal : Plan frontal : Plan transversal : Bascule Inclinaison Rotation (≃ 4°) (contro-latérale) (≃ 10°) (≃ 4°) Perry (2010), p. 123 plan sagittal A la marche, la hanche en phase d’appui s’élève (voir arc de cercle image page précédente), mais le centre de gravité ne s’élève pas autant, grâce au mécanisme d’inclinaison du bassin dans le plan frontal (mais aussi dans les autres plans). Pour que ce mécanisme soit possible, il faut, bien entendu, que le genou en phase d’oscillation puisse fléchir, et ainsi raccourcir le membre oscillant (phénomène non représenté sur le schéma ci-contre !). deux hanches à la même chute du bassin --> hauteurWhittle (2007) p. 90 centre de gravité ne s'élève pas autant | 34 que la hanche 3. Flexion du genou Troisième, quatrième et cinquième déterminants de la marche en phase d’appui 4. Roulement autour de la Ils concernent tous l'ajustement de la longueur effective du membre inférieur, en l'allongeant au début (correspond au 1er roulement [voir la description des cheville 4 roulements page suivante] ; image 1) et à la fin de la phase d'appui (correspond au 3ème roulement ; image 4), en le raccourcissant au milieu, afin 5. Roulement autour de de maintenir la hauteur des hanches aussi constante que possible. Le troisième "déterminant" est la flexion du genou (image 2) suivi d’une l’avant-pied extension subtotale (image 3) en phase d'appui (correspond au 2ème roulement). 1. 2. 3. 4. Whittle (2007) p. 91 | 35  Perry (2010), p. 33 Les 4 roulements (rockers) de la cheville et du pied RETENIR LES 4 ROULEMENTS 1. Autour du talon 2. Autour de la cheville 3. Autour de l’avant-pied 4. Autour de l’hallux lors lorsque le pied lorsque le pied est à plat lorsque le talon se soulève de la phase de pré- touche le sol sur le sol oscillation Contraction excentrique des Contraction Contraction excentrique fléchisseurs plantaires de Mise en tension excentrique des des fléchisseurs plantaires cheville passive du LFH fléchisseurs dorsaux de cheville de cheville →Propulsion →Accélération du MI →Avance le corps oscillant →Amortissement L’avancée du tibia est transmise au fémur (et au bassin), par l’intermédiaire du quadriceps qui, en plus de limiter la flexion du genou, transfère une partie de la chute du corps vers | 36 l’avant, préservant une partie de l’énergie pour avancer. 6. Déplacement latéral du Les cinq premiers déterminants de la marche concernent tous centre de gravité la réduction du déplacement vertical du centre de gravité. Le sixième concerne le déplacement latéral. marcher avec une grande base de sustentation --> pas économique car oscillations d'un côté à l'autre on marche avec les pieds qui sont presque sur une ligne --> très étroit Si les pieds étaient à la largeur des hanches, le corps devrait basculer d'un côté à l'autre pour maintenir l'équilibre pendant la marche (a). En gardant une base de sustentation étroite, seul un petit mouvement est nécessaire pour préserver l’équilibre (b). La réduction de l'accélération et décélération latérale entraîne une diminution de l'énergie musculaire. a. b. Whittle (2007) p. 92 | 37  Le déplacement latéral du centre de gravité est d’environ 2-3 cm de chaque côté. Perry (2010), p. 123 Le déplacement latéral du centre de gravité est limité par un mécanisme : le valgus physiologique du genou. Base de sustentation Le valgus élargie ou système fémur obliques --> rapprochent les genou par rapport à la largeur des hanches physiologique du sans valgus du genou : genou permet de valgus physiologique --> réduction de la base le déplacement de sustentation réduire la base de latéral du centre de sustentation, tout gravité est en conservant une important. largeur de hanche plus importante que l’écartement des pieds ; le déplacement du centre de gravité en est réduit. Rose & Gamble (2006) p. 12 | 38  Déplacement vertical du centre de gravité Durant un cycle complet de marche, le déplacement vertical du CdG suit une trajectoire sinusoïdale double, d’une amplitude de 4.89 cm (± 1.03). La trajectoire est la plus élevée durant l’appui monopodal (MiAp à 30 % du cycle de marche), et est la plus faible durant le double appui (RmC et PréOs, respectivement à 5 et 55 % du cycle de marche). Des vitesses plus rapides augmentent le déplacement vertical du centre de gravité. Déplacement latéral du centre de gravité Lors d’une marche normale à vitesse confortable, le déplacement latéral du CdG suit une trajectoire sinusoïdale simple d’une amplitude de 3.29 cm (± 1.29) Le déplacement est maximal à 30 % du cycle de marche, soit vers la fin du MiAp. Adams (2018), p. 37 | 39 Résumé des déplacements du centre de gravité Déplacement du centre de gravité dans les trois plans de l’espace Sur le schéma de gauche, les déplacements réels ont été largement exagérés. A. Déplacement latéral dans le plan transversal B. Déplacement vertical. C. Déplacements combinés de A et B projetés sur un plan perpendiculaire au plan de progression Rose & Gamble (2006) p. 3 Trajectoire normale du CdG (cercle noir et blanc) illustrée par un cycle de marche commençant par le pied droit. Du point central en bas lors du double appui (contact initial droit), le CdG se déplace vers le haut et latéralement (mi-appui droit), redescend au milieu (contact initial gauche), monte à nouveau latéralement (mi-appui gauche ), et redescend une seconde fois (deuxième contact initial droit). Perry (2010), p. 42 | 40  Jambe, cheville Modélisation en bois de l’articulation talo-crurale et pied Rose (2006) p. 15 (axe incliné de 25° par rapport au sol) Le pied est fixe et la jambe est déplacé de sa position neutre (A) à une position de dorsiflexion relative (B) ; notez que la jambe a subi une rotation médiale. En C, la jambe a été déplacée en position de flexion plantaire relative par rapport au pied ; notez que la jambe a subi une rotation latérale. La jambe est fixe et le pied mobile. Notez que lors de la dorsiflexion, le pied pointe vers Articulation sous-talienne et l'extérieur et lors de la flexion transverse du tarse Rotation de la jambe accompagnée plantaire, il pointe vers l'intérieur. d’une pro-supination du pied. (A) : une rotation médiale de la jambe entraine une pronation du pied. (B) : une rotation latérale de la jambe entraine une supination du pied. Rose (2006) p. 16 Deux pièces de bois ont été reliées par une charnière dont l'axe est positionné entre l'élément vertical (jambe) et l'élément horizontal (pied) à 45 degrés. Notez qu’en A, la rotation médiale et latérale de la jambe autour d'un axe vertical entraîne la rotation du pied autour d'un axe horizontal. En B, une articulation pivotante a été insérée dans le pied pour représenter l'articulation transversale du tarse, permettant ainsi à l'avant-pied de rester à plat au sol. | 41 Rose (2006) p. 15  Mouvements ducalcanéus Perry (2010), p. 64 A. Contact initial (CI) Alignement du tibia, du talus et du calcanéus B. Réaction à la MeC Le décalage latéral du calcanéus par rapport à l'axe d'appui du tibia entraîne un valgus du calcanéus de l’ordre de 5°, entrainant une RM du tibia. C. Appui terminal (ApTer) Lors de l’ApTer, le calcanéus se rapproche d’une position neutre, et maintient cet alignement tout au long de l'oscillation. Variation del’amplitude delasous-talienne légèrement en supination (lorsdelacourse) Position neutre Pronation de 6-8° au contact du talon Supination de 6-8° au moment de la PréOs - DébOs Nicola T. (2012). The Anatomy and Biomechanics of Running. Clin Sports Med 31, 187–201 | 42  Analyse détaillée du Moment d’une force : cycle de marche Produit de la force par la longueur du bras de levier sur laquelle elle s’exerce. dans le plan sagittal En biomécanique, on distingue deux types de moments : Le moment externe (créé par le poids du corps) Le moment interne (créé par des muscles ou des ligaments) Quelques définitions Moment : F * D balance de pauwels Dans l’exemple ci-contre : Fa * Da = Fc * Dc Équilibre des moments Le moment créé par l’adulte est égal au moment créé par l’enfant quadriceps doit se contracter F1 x a doit être Le poids du corps est représenté par F1 égal à F2 x b Whittle (2007) p. 38 La force du quadriceps est représentée par F2 Les bras de levier sont indiqués par a (poids du corps) et b (force du quadriceps) Whittle (2007) p. 39 | 43  «Diagramme papillon» Vecteurs de force et représentant les vecteurs de forces de réaction du sol à 10 ms d’intervalle ( progression activités musculaires de gauche à droite) repères sur les point osseux Position du MI droit dans le plan sagittal à 40 ms d’intervalle au cours Whittle (2007) p. 61 d’un unique cycle de marche. Whittle (2007) p. 59 poids du corps qui s'exerce d'un côté doit être compensé par la contraction des muscles Lorsque le genou supporte le poids du corps, un moment externe est créé. Ce moment externe est équilibré par un moment interne créé par le quadriceps Moment externe (fléchisseur) Moment interne (extenseur) | 44 Cheville - Pied CI MiAp PréOs MiOs RmC ApTer DébOs FinOs | 45  SAVOIR LIRE LE SCHEMA Cheville - Pied Amplitudes extrêmes FP : 5° lors de la RmC FD : 10° lors de l’APTer FP : 15° à la fin de la PréOs FD : 2° au début du MiOs 4 roulements interviennent dans la phase d'appui Arcs de mouvement Au cours du cycle de marche, 4 arcs de mouvements se produisent successivement, les 3 premiers durant la phase d’appui et le dernier durant la phase oscillante. Ce dernier contribue au passage du pied au raz du sol. Au contact initial, la cheville est approximativement en position neutre, puis effectue un rapide 1er arc en FP en réaction au contact abrupt du talon au sol. La moitié environ du total de FP survenant lors de l’acceptation du poids du corps se déroule dans les 1ers 2 % du cycle de marche. La FP initiée lors du contact du talon continue dans la 1ère moitié de la RmC pour atteindre un pic à 5°, avant d’inverser le mouvement et partir en FD. A la fin de cette phase, la cheville atteint à nouveau la position neutre. La cheville continue sa FD jusqu'à atteinte un pic à 10 ° la fin de l’ApTer, vers 45 % du cycle de marche. Durant cette période, le talon s’élève de 3,5 cm. Passant de 5° de FP à 10° de FD, la cheville aura parcouru une amplitude de 15° de FD durant les 3 séquences intermédiaires de la phase d’appui (RmC, MiAp, ApTer). Ensuite, la cheville passe de 10° de FD à 15° de FP durant la préOs, lors du roulement autour de l’hallux. Une amplitude de 25° est accomplie durant les 12 % de la préOs. Dès la séquence de DébOs, une rapide FD est initiée pour décoller le pied du sol. La position neutre est atteinte au début de la MiOs, pour parvenir à 2° de FD | 46  roulements Diagramme de centre de pression des vecteurs de Cheville - Pied réaction au sol du pied droit d’un sujet masculin normal marchant avec chaussures (plan sagittal). Contact du pied au sol Whittle (2007) p. 83 CI Mi-Ap Ap-Ter Pré-os Perry (2010), p. 52 Les articulations significativement importantes lors de la marche de la cheville et du pied (en noir) : - talo-crurale - sous-talienne Whittle (2007) p. 82 - transverse du tarse - métatarso-phalangienne du I Centre de pression des deux pieds, talon droit en contact le premier et sujet se dirigeant vers la droite du diagramme. Remarquez que la symétrie n’est pas parfaite Perry (2010), p. 53 entre les deux pieds. | 47 Cheville - Pied Phase d’appui aplatissement rapide retenue par le triceps sural flexion dorsale CI (0 % - 2 %) RmC (2 % - 12 %) MiApp (12 % - 31 %) Position Mouvement Mouvement Cheville-pied en position neutre FP cheville 1er arc de FD lors de l’appui monopodal Fonction Fonction Fonction Démarrer le roulement autour du Poursuite du roulement autour du talon talon Roulement autour de la cheville Diminuer l’impact Réalignement de l’axe de la Absorption de la charge sur les MTP cheville Appui du pied en trépied pour la Traction du tibia vers l’avant, lors stabilité de la contraction excentrique du TA qui contrôle la chute du pied au sol. | 48 Cheville - Pied Phase d’appui ApTer (31 % - 50 %) Pré-Os (50 % - 62 %) Mouvement Mouvement Décollement du talon 2nd arc de FP cheville Poursuite de FD cheville Fonction Fonction Propulsion Roulement autour de l’avant-pied Initiation de la flexion du genou pour l’oscillation | 49 Cheville - Pied Phase d’oscillation Déb Os (62 % - 75 %) Mi-Os (75 % - 87 %) Fin Os (87 % - 100 %) Mouvement Mouvement Mouvement 2nd arc de FD cheville Poursuite de la FD cheville Maintien de la cheville en position neutre Fonction Fonction Fonction Décollement du pied (orteils) du Garder le pied sans contact avec le Préparation au CI sol pour l’avancée du membre sol | 50  SAVOIR ANALYSER LES TABLEAUX PAS APPRENDRE PAR COEUR EMG Activités Les schémas suivants correspondes aux activités musculaires relevées à l’aide musculaires d’EMG de surface, sur la base d’une moyenne mesurée sur plusieurs individus.. Fléchisseurs plantaires L’intensité est exprimée en pourcentage de la valeur maximale du testing musculaire manuel (% du TMM) indiquée par la hauteur de la zone noire. Les zones noires indiquent l'activité de la majorité des sujets. La zone grise indique une activité moins fréquente. TC → Valable pour les schémas futurs des activités musculaires. N = échantillons inclus dans les données (activité dominante, activité moins fréquente si présente). TP Fléchisseurs dorsaux TA LFO LFH LEH L et CF LEO | 51 Genou CI MiAp PréOs MiOs deux flexion du genou RmC ApTer DébOs FinOs | 52 Genou Amplitudes extrêmes 0° à 95 % du cycle de marche (ApTer). F : 5° au CI F : 20° entre la RmC et le MiAp. F : 5° lors de l’APTer. F : 60° lors du DébOs. Arcs de mouvement plus on marche vite plus on grade une flexion plus importante --> donc courbe qui se déplace vers le haut lors du CI Au cours de chaque cycle de marche, le genou subit 2 vagues de flexion. La première vague, la plus petite, atteint 20° de flexion entre la RmC et le MiAp. La seconde, la plus grande des deux, atteint 60° de flexion lors de la séquence de DébOs. Le genou aborde généralement le CI à 5° de flexion, mais peut varier entre 0° et 10° de flexion, selon les individus, la vitesse de marche (et selon la précision des mesures). Des vitesses de marche plus rapides sont associées à une plus grande flexion du genou lors du CI, comparée à des vitesses plus faibles. La flexion lors de l’ApTer est de l’ordre de 5°. La flexion maximale est atteinte lors du DébOs, au moment ou le genou passe au niveau du membre d’appui. Une fois passé le membre d’appui, il commence à s’étendre à nouveau pour atteindre 0° à 95 % du cycle de marche, abordant le CI suivant à 5° de flexion. Le genou passe donc de 0° à 20° de flexion, pour revenir à 5°, avant d’atteindre son pic à 60° de flexion pour redescendre à 0°. | 53 Genou Phase d’appui CI (0 % - 2 %) RmC (2 % - 12 %) MiApp (12 % - 31 %) Position Mouvement Mouvement Extension submaximale Flexion (20°) Extension submaximale Fonction Fonction Fonction Supporter le poids du corps Absorption de la charge Maintien de la stabilité Maintien de la stabilité | 54 Genou Phase d’appui ApTer (31 % - 50 %) Pré-Os (50 % - 62 %) Mouvement Mouvement Extension Flexion passive Fonction Fonction Maintien de la stabilité Préparation à l’oscillation Longueur maximale du pas | 55 Genou Phase d’oscillation Déb Os (62 % - 75 %) Mi-Os (75 % - 87 %) Fin Os (87 % - 100 %) Mouvement Mouvement Mouvement Flexion Extension passive Extension (sub)maximale Fonction Fonction Fonction Décollement du pied du sol pour Avancement du MI oscillant Préparation à la phase d’appui l’avancée du membre | 56  Extenseurs du genou Activités musculaires Fléchisseurs du genou se contracte plutôt pour leur travail au niveau de la cheville pour faire avancer la cuisse pour la phase d'oscillation | 57 Activités musculaires Ischio-jambiers bi-articulaires Fléchisseurs du genou et de la hanche muscles travaillent plus à la hanche que au genou | 58 Hanche CI MiAp PréOs MiOs RmC ApTer DébOs FinOs | 59  SAVOIR IDENTIFER QUELLE ARTICULATION CORRESPOND A CHQUE SCHEMA Hanche Amplitudes extrêmes F : 20° au CI E : 20° à la fin de l’ApTer. F : 25° lors de la MiOs. Arcs de mouvement Cliniquement, il est plus approprié de définir le mouvement de l’articulation par la trajectoire de déplacement de la cuisse par rapport à la verticale. Les méthodes habituelles de description de l’arc de mouvement de la hanche sont influencées par le déplacement du fémur et du bassin dans les 2 autres plans de l’espace. La hanche ne subit que 2 arcs de mouvement durant un cycle de marche : extension durant l’appui et flexion durant l’oscillation. Le pic d’extension, d’une amplitude de 20°, est atteint lors de l’ApTer, et le pic de flexion, de 25° est atteint lors de la MiOs. La cuisse aborde le CI à 20° de flexion. | 60 Hanche Phase d’appui CI (0 % - 2 %) RmC (2 % - 12 %) MiApp (12 % - 31 %) Position Mouvement Mouvement Flexion (20°) Flexion (20°) Hanche en position neutre Fonction Fonction Fonction Cuisse positionnée de manière Maintien de la stabilité de la Progression des segments optimale pour la progression et la hanche et flexion du tronc évitée corporels supérieurs (tête, tronc et stabilité MS) | 61 Hanche Phase d’appui ApTer (31 % - 50 %) Pré-Os (50 % - 62 %) Mouvement Mouvement Extension (20°) ; pas postérieur du La cuisse avance, hanche à 10° bassin d’extension Fonction Fonction Progression vers l’avant pour une Avancement du MI oscillant longueur de pas maximale | 62 Hanche Phase d’oscillation Déb Os (62 % - 75 %) Mi-Os (75 % - 87 %) Fin Os (87 % - 100 %) Mouvement Mouvement Mouvement La cuisse avance à 15° de flexion L'avancée de la cuisse atteint son Discret retrait à 20° de flexion de hanche maximum à 25° de flexion de de hanche hanche Fonction Fonction Fonction Stabilité du membre pour le Progression vers l’avant contact initial suivant Progression vers l’avant Conserver le pied décollé du sol | 63  → Valable pour tous les schémas futurs des activités musculaires. Activités N = échantillons inclus dans les données (activité dominante, activité moins fréquente si présente). musculaires Extenseurs de hanche EMG Les schémas suivants correspondes aux activités musculaires relevées à l’aide d’EMG de surface, sur la base d’une moyenne mesurée sur plusieurs individus.. L’intensité est exprimée en pourcentage de la valeur maximale du testing musculaire manuel (% du TMM) indiquée par la hauteur de la zone noire. Les zones noires indiquent l'activité de la majorité des sujets. La zone grise indique une activité moins fréquente. Abducteurs de hanche faisceau superficiel | 64 Activités Fléchisseurs de hanche musculaires flexion de hanche assurée par les adducteurs adducteurs se contractent pour faire avancer la cuisse Adducteurs de hanche travaille comme un ischio jambier contraction excentrique au niveau du genou | 65 Synthèse activités musculaires PAS A APPRENDRE PAR COEUR | 66 Membre supérieur Amplitudes articulaires Activités musculaires balance des bras, décalé de 50% en fonction des MI extension de l'épaule  Analyse dynamique Travail mécanique dans la marche et la course de la marche pendule inversé, osciller à partir d'un point fixe qui est distal Travail mécanique externe (Wext) Travail positif externe (concentrique) accompli par les muscles pour mouvoir le centre de Le paradigme de la marche gravite du corps (CG) par rapport a son environnement. Le pendule inversé Travail mécanique interne (Wint) Travail positif interne accompli par les muscles L’œuf qui roule principalement pour déplacer (réaccélérer) les membres par rapport au centre de gravite (Cavagna, Saibene & Margaria, 1963). Travail mécanique total (Wtot) accompli par les muscles centre de gravité le + bas Wtot = Wext + Wint Ep : énergie potentielle Ec : énergie cinétique transfère entre Epot et Ecin