Effets de la fréquence de la foulée et du type de pose de pied lors de la course à pied sur la fracture de fatigue tibiale

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Effets de la fréquence de la foulée et du type de pose de pied lors de la course à pied sur la fracture de fatigue tibiale MARION BOISNEL Étudiante HES Filière Physiothérapie PAULINE VAGLIO-AGNÈS Étudiante HES Filière Physiothérapie Directeur de Travail de Bachelor : YVAN LEURIDAN TRAVAIL DE BACHELOR DEPOSÉ ET SOUTENU A GENÈVE EN 2015 EN VUE DE L OBTENTION D UN BACHELOR OF SCIENCE EN PHYSIOTHERAPIE RÉSUMÉ Introduction : La course à pied a vu son nombre de pratiquants augmenter ces dernières années. De nombreuses questions tournent autour de ce sujet, autant sur les bénéfices que sur les risques que cette pratique peut engendrer. Problématique : Évaluer si la fréquence de foulée et le type de pose de pied influencent le taux de charge verticale moyen et instantané. Méthode : Nous avons consulté les bases de données Pubmed, Cinahl, The Cochrane Library, PEDro, Embase et Kinédoc. La stratégie de recherche utilisée a réuni des mots clés autour de trois axes : la course à pied, le taux de charge verticale, la fréquence de la foulée et/ou le type de pose de pied. Trois études transversales ont été retenues. Leur qualité a été évaluée avec l échelle de Downs et Black (1998) modifiée par Schmid, Schweizer, Romkes, Lorenzetti et Brunner (2013). Résultats : Les études retenues montrent une diminution du taux de charge verticale moyen et instantané lorsque la fréquence de foulée augmente et que le pied attaque par l avant mais pas de façon significative. Conclusion : D après notre revue de la littérature, une augmentation de la fréquence de la foulée et un changement de type de pose de pied vers une attaque avant-pied pourrait être bénéfique dans le but de diminuer le taux de charge verticale instantané et moyen et par syllogisme dans la prévention des fractures de fatigue tibiales. D autres études seraient nécessaires pour vérifier cette tendance. Mots clés : Course à pied, taux de charge verticale instantané et moyen, fréquence de foulée, type de pose de pied, fracture de fatigue tibiale. II AVERTISSEMENT Les prises de position, la rédaction et les conclusions de ce travail n engagent que la responsabilité de ses auteurs et en aucun cas celle de la Haute Ecole de Santé de Genève, du Jury ou du Directeur du Travail de Bachelor. Nous attestons avoir réalisé seules le présent travail, sans avoir utilisé d autres sources que celles indiquées dans la liste de références bibliographiques. Genève, le 5 juin 2015 Mme Marion Boisnel Mme Pauline Vaglio-Agnès III REMERCIEMENTS Nous aimerions remercier les personnes suivantes pour leur contribution à la réalisation de ce travail : M. Leuridan Yvan, enseignant en filière physiothérapie à la Haute Ecole de Santé Genève et directeur de notre Travail de Bachelor, qui nous a guidées tout au long de la construction de notre travail. Mme Barras Virginie, bibliothécaire et documentaliste à la Haute Ecole de Santé Genève pour l aide qu elle nous a apportée lors de nos recherches et sa disponibilité. Mme Bürge Elisabeth, directrice de la filière physiothérapie de la Haute Ecole de Santé Genève et enseignante, pour nous avoir aidées à débuter notre travail. Mme Giandolini Marlène, physiologiste et chercheuse en activités physiques et sportives à l Université de Savoie Chambéry, pour l aide précieuse qu elle nous a apportée. Mme Perrier-Boisnel Françoise, M. Boisnel Jean, Mme Vaglio-Agnès Geneviève et M. Vaglio-Agnès Philippe pour la relecture, les corrections apportées à ce travail et leurs précieux conseils. M. Pittet Vincent, chargé d enseignement dans la filière de physiothérapie à la Haute Ecole de Santé Genève, qui nous a aiguillées sur le choix de l échelle d évaluation de la qualité de nos études. IV TABLE DES MATIERES 1. INTRODUCTION CADRE THEORIQUE LA COURSE A PIED ET LE TAUX DE CHARGE VERTICALE La biomécanique de la course à pied Le cycle de course La fréquence de la foulée et le type de pose de pied Taux de charge verticale (moyen et instantané) LA FRACTURE DE FATIGUE ET LE TAUX DE CHARGE VERTICALE Relation entre le taux de charge verticale et les fractures de fatigue tibiales Les fractures de fatigue Définition Fractures de fatigue et course à pied Physiopathologie Facteurs de risque PROBLEMATIQUE METHODOLOGIE RECHERCHE D ARTICLES SELECTION DES ARTICLES Critères d inclusion Critères d exclusion EVALUATION DE LA QUALITE DES ARTICLES EXTRACTION DES DONNÉES RESULTATS RESULTATS DE LA RECHERCHE D ARTICLES RESULTATS DE L EVALUATION DE LA QUALITE Design et niveau de preuves Evaluation de la qualité DESCRIPTION DES ARTICLES RETENUS Description des populations Description des interventions Description des outcomes utilisés RESULTATS DES OUTCOMES Taux de charge verticale moyen Taux de charge verticale instantané V 6. DISCUSSION INTERPRETATION DE LA QUALITE DES ARTICLES INTERPRETATIONS DES RESULTATS Interprétation des résultats des études Interprétation des études par rapport à la problématique BIAIS ET LIMITES DES ETUDES Intra-études Populations Intervention Inter-études Population Intervention Mesure du taux de charge verticale instantané et moyen LIMITES ET POINTS FORTS DE NOTRE REVUE DE LA LITTERATURE CONFRONTATION A LA LITTERATURE EXISTANTE PISTES FUTURES PERTINENCE POUR NOTRE PRATIQUE CONCLUSION REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES... VII 9. LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX... XIV 10. ANNEXES... XV LEXIQUE... XXXVI VI 1. INTRODUCTION La course à pied connait depuis quelques années un mouvement populaire. Le nombre de coureurs est en augmentation (Boyer, Bellaiche, Geffroy, Potet & Lechevalier, 2005 ; Novacheck, 1998) dûe notamment à son accessibilité grandissante et aux bénéfices pour la santé qu elle apporte (Milgrom, 2003). Aux Etats-Unis, le nombre de coureurs s élevait à 35 millions en 2012, comptabilisant ainsi une augmentation de 10% par rapport à 2010 (Rothschild, 2012). Les coureurs peuvent être amenés à présenter différentes blessures lors de leur pratique. Il faut savoir que sur une année, le risque de se blesser est de 50% chez le coureur expérimenté (Walter, Hart, McIntosh & Sutton, 1989) dont 9.1% de ces blessures sont des fractures de fatigue tibiales (Lopes, Hespanhol, Yeung & Costa, 2012). Les parties du corps les plus touchées par les blessures sportives sont : le genou (30%), le pied (30%), la jambe (20%), la région lombaire (10%), la cuisse (5%) et la hanche (5%) (Bompard, 2012, p.96). Selon Walter et al. (1989), plus le kilométrage est important ( 64.374km/semaine) plus le risque de blessures est élevé, c est pour cette raison que l on retrouve plus de blessures chez les personnes pratiquant la course à pied en compétition que chez celles la pratiquant simplement pour le plaisir. De nombreuses recherches, comme par exemple celles de Milner, Davis et Hamill (2006a), de Zifchock, Davis et Hamill (2006) et de Zadpoor et Nikooyan (2011) ont réussi à prouver qu une augmentation du taux de charge verticale provoque une hausse du nombre des fractures de fatigue tibiales. De plus, il existe des études qui s intéressent au lien entre le taux de charge verticale et la manière de courir. Il ne faut pas pour autant mettre de côté l activité physique car cette dernière est bénéfique pour la santé (Rochcongar, 2007). Selon Edouard Cohen «Rien ne vaut la santé, rien ne vaut le sport! Allier les deux reste le meilleur moyen de garder une vie saine, d éviter des problèmes de sédentarité, de surpoids, les problèmes cardiaques, permet de mieux vivre et mieux vieillir» (Bompard, 2012, p.3). Pour Blaise Dubois (2010), la course à pied diminue de 60% les risques de développer une maladie (cancer, diabète, maladie cardiaque, etc.). Nous avons pour objectif de faire un état des lieux de la littérature, sur le lien qui pourrait exister entre la course à pied (fréquence de foulée et type de pose de pied) et le taux de charge verticale (moyen et instantané), afin de pouvoir établir dans un second 1 temps un lien par syllogisme entre la course à pied et les fractures de fatigue tibiales. Nous espérons ainsi pouvoir informer nos futurs patients sur la prévention de cette blessure. 2. CADRE THEORIQUE 2.1. La course à pied et le taux de charge verticale La course à pied est un moyen qui permet de se déplacer plus rapidement que la marche car c est une succession d appuis alternatifs plus rapides que lors de la marche. Elle est beaucoup utilisée dans les pays en voie de développement car les populations ont moins de moyens de transport que dans les pays développés. Historiquement, la position du corps du genre Homo a évolué au cours des millions d années afin d utiliser la course à pied comme un moyen de survie (Murphy, Curry & Matzkin, 2013) La biomécanique de la course à pied Le cycle de course Il existe des différences biomécaniques entre la marche et la course. Dans un premier temps, les phases bipodales de la marche se transforment par la dynamique et la vitesse de la course en phase unipodale ; dans un second temps, la phase oscillante de la course dite de «suspension» augmente son pourcentage par rapport à la phase d appui et l appui avec le sol disparaît. En effet, selon Ziltener (2011), le pourcentage de la phase d appui se rapporte à 40 % du cycle de course (contre 65 % à la marche) ainsi la phase de suspension est plus longue du fait de l absence de moment bipodal ; cette dernière représente 60 % lors de la course (contre 35 % à la marche). Le cycle de course commence lors de l appui au sol d un pied et se termine par son retour au sol, il est donc composé de deux foulées successives. Il peut être caractérisé par la longueur des foulées (amplitude) et leur durée qui vont donner un nombre de répétitions en fonction d un rapport temporel. 2 Figure 1 : Les différentes phases de la course Modifié et tiré de Volodalen, 2015 Comme mentionné précédemment, ce cycle se décompose en deux phases (appui et suspension) à l intérieur desquelles quatre parties sont décrites (Figure 1). Nous considérons aussi l ordre des phases en fonction de l importance de l influence qu elles ont l une par rapport à l autre ; ainsi la phase de suspension, comme nous le verrons plus tard, précède celle de l appui car c est elle qui va lui donner ses caractéristiques. La phase de suspension commence lorsque le pied quitte le sol et se termine lorsque l autre pied reprend contact avec le terrain ; elle est en moyenne de 150 m/s et se caractérise par une absence de contact au sol. Selon l œuvre de Brigaud (2013), lors de cette phase, l articulation de la hanche est d abord en extension puis amorce la flexion lors du passage du centre de gravité à la verticale ; le genou se fléchit au départ puis se tend pour préparer la phase suivante et la cheville est en flexion dorsale. L organisation des segments de la jambe lors de cette phase est importante car elle détermine sa disposition lors de l appui et par cela le chemin des forces de réaction du sol qui parcourent le corps. La hanche, par le degré d abduction/adduction et de rotation, détermine l écartement des pieds, l inclinaison du tibia et la forme de l appui du pied. La rotation du genou avec la sous-talienne établit l éversion/inversion du pied et pour finir la cheville dirige le degré de flexion/extension en fonction du type de pose de pied. Par ailleurs, la phase d appui est en moyenne de 200 m/s et se décompose en trois parties : l amortissement, le soutien et le renvoi ou poussée. Lors de l amorti, la hanche est fléchie et en rotation interne. Le genou se retrouve en extension et rotation externe et la cheville est plus ou moins fléchie selon le type de pose de pied du coureur. A noter aussi, que le tronc est incliné et le bassin antéversé du côté appuyé. Le soutien a pour but le redressement et la stabilité, le genou se fléchit et la cheville est en position neutre. Enfin, la partie de renvoi/ poussée se veut orientée vers l avant, le bassin et le tronc sont inclinés antérieurement tout comme le centre de gravité. La hanche est tendue et en rotation interne, le genou quant à lui est en extension, la cheville est en flexion plantaire et l avant-pied en pronation. Lors de l appui, le but sera ici non plus de gérer la 3 disposition des segments mais de maintenir celle-ci grâce à une chaine musculaire dite «stabilisatrice» et ainsi lutter contre les contraintes verticales qui apparaissent. En outre, la fatigue joue un rôle dans la biomécanique de la course par un raccourcissement de la distance de foulée et un alourdissement des appuis entraînant une diminution de l amortissement et une prolongation du contact au sol (Brigaud, 2013) La fréquence de la foulée et le type de pose de pied La fréquence de foulée correspond au rapport du nombre de foulées en fonction d un temps donné, elle se calcule en général en Hertz (nombre de foulées par seconde). L étude de Cavanagh et Kram de 1989 démontre que la fréquence augmente ainsi que la longueur de la foulée lorsque la vitesse est plus rapide. Cependant, le coureur adapte, en premier lieu, la longueur de sa foulée puis, dans un deuxième temps, sa fréquence. Par ailleurs, il existe trois types de pose de pied chez les coureurs : l attaque talon, l attaque à plat et l attaque avant-pied (Figure 2). Figure 2 : Types de pose de pied Tiré de Giandolini, 2014b L attaque talon ou «rearfoot strike» (RF) met en jeu le talon comme première surface d appui, l angle du pied avec le sol est alors supérieur à 8 ; elle est adoptée par près de 70% de la population des coureurs au niveau mondial. Ce chiffre semble être lié à l évolution du chaussage qui propose des amortissements postérieurs de plus en plus imposants et tendrait ainsi à favoriser le coureur à poser son pied en premier lieu à l arrière. L attaque à plat ou «midfoot strike» (MF), quant à elle, fait intervenir le talon et les métatarses simultanément lors de l appui. Beaucoup plus minoritaire, on la retrouve chez seulement 23% des coureurs. Lors de l attaque avant-pied ou «forefoot strike» (FFS), présente chez seulement 7 % des coureurs, ce sont les métatarses qui se posent au sol en premier lieu (Giandolini et al., 2014a). 4 Nous ne parlerons pas dans ce travail d un type de pose très minoritaire, présent uniquement chez les sprinters, avec une attaque par la pointe du pied appelée «toe strike». D autre part, étant donné la répartition inégalitaire des différentes catégories de pose de pied chez les coureurs, il est plus courant de fusionner les deux attaques antérieures, avant-pied et à plat en une seule nommée «non-attaque du talon» (MFF). Cependant, selon la discipline de course pratiquée par le sportif, ces pourcentages varient considérablement. Par exemple, dans l athlétisme (800m et 1500m) il a été relevé que 27% des coureurs étaient RF, 42% MF et 31% FFS, contrairement aux marathoniens qui utilisent dans la majorité le type RF (90%) (Hayes & Caplan, 2012). Par ailleurs, selon des études biomécaniques étudiant les contraintes de pression et de tension reçues lors de l impact au sol, le type de pose de pied détermine l endroit des contraintes et leur propagation sur des structures différentes des membres inférieurs (Cavanagh & Lafortune, 1980 ; De Wit, De Clercq & Aerts, 2000). Cela pourrait être dû aux différents muscles activés en fonction du type de pose de pied lors de l appui au sol. Lors d une pose MFF, la flexion plantaire est augmentée, le tibia est davantage aligné avec l axe vertical et il y a une plus grande flexion de genou. Lorsque le pied vient se poser entièrement sur le sol, il se produit une activation rapide des fléchisseurs dorsaux de la cheville et des extenseurs du genou. Tandis que chez le coureur RF, lors de l attaque, le genou est en extension, la cheville en flexion dorsale et le pied légèrement en inversion et en abduction, puis lorsque le pied vient se poser sur le sol, les fléchisseurs plantaires s activent rapidement tout comme les fibulaires (Daoud et al., 2012). En outre, il existe un lien entre le type de pose, la fréquence et la longueur de la foulée. La technique MFF provoque une diminution de la longueur de la foulée, du temps de contact et une augmentation de la fréquence de foulée par rapport au type RF (Giandolini, 2014b). Enfin, le type de pattern peut se déterminer de différentes manières. Depuis l étude de Cavanagh, Pollock et Landa (1977) présentant la détermination du type de pose de pied à l œil nu, l attribution du pattern a évolué avec la technologie. On peut noter l utilisation d un index par Altman et Davis (2012) utilisant des semelles biomécaniques afin de repérer le point d impact. Quant à Lierberman et al., ils ont conclu dans leur 5 étude datant de 2010 que le pic passif, que nous décrirons plus tard, était absent chez les avant-pieds. De même que Larson en 2011 ainsi qu Hayes et Caplan, en 2012, qui ont étudié les patterns avec des photographies prises à haute fréquence afin de repérer la zone de premier contact avec le sol Taux de charge verticale (moyen et instantané) Durant la course, le coureur reçoit des forces verticales d impact en moyenne égales à 2.7 fois le poids de son corps et durant essentiellement les 30 à 35 premières ms de contact avec le sol (Milner, Ferber, Pollard, Hamill & Davis, 2006b). Pour expliquer la différence entre les variables présentées sur la Figure 3, nous allons prendre l exemple du pied d un coureur qui arrive au sol. La force de réaction du sol (vertical GRF) représente l amplitude de force développée lors du choc, c est-à-dire à quelle intensité le pied s écrase contre le sol. L ampleur de force d impact ou pic Figure 3 : Force de réaction du sol Modifiée et tirée de: Cavanagh et Lafortune, 1980 d impact (impact peak) représente la première valeur de charge rapidement affligée au pied avec une vitesse donnée (Gillet, 2000). Cette vitesse permet de calculer une pente d augmentation de charge qui correspond à notre taux de charge verticale (vertical loading rate). Cette variable est soit calculée avec des capteurs directement fixés sur le corps, soit incorporée à la chaussure du coureur ou encore à l aide d une plateforme intégrée dans le tapis roulant ou à même le sol. Cet indicateur mesure la vitesse à laquelle la force d impact a augmenté et, ainsi, l importance de l amortissement. Si le pied était plus amorti par un coussin, par exemple, cette valeur serait plus petite car la pente serait moins abrupte et les forces de charges auraient augmenté plus lentement. Par ailleurs, il y a plusieurs types de chocs dans le taux de charge. Selon Giandolini, il y a une forme active représentée par l accélération volontaire du coureur lors de l impact et une forme passive dûe aux chocs avec le sol qui émettent des vibrations jusqu à la tête (communication [entretien], 2 avril 2015). 6 Selon Giandolini, le taux de charge verticale moyen correspond à la moyenne des taux de charge qui se situe entre 20 et 80% de la pente (communication [entretien], 2 avril 2015). Il est calculé en prenant les mesures des taux de charge faites pendant l intervalle et en les divisant par le temps total de l intervalle. Ce calcul nous amène à une valeur rapportée au «poids du corps» par seconde. Le taux de charge instantané est, quant à lui, la valeur la plus élevée de charge atteinte lors de la période % de la pente (Milner et al. 2006a). Enfin, le pic actif (active peak) représente la propulsion des muscles actifs pour le rebond du corps en fin d appui (Cavanagh & Lafortune, 1980). Comme le montre la Figure 3, le premier pic dit «d impact» possède une valeur de 150 à 200% du poids du corps en général et le second pic dit «actif» a une valeur de 200 à 300%
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