Partie 1 - Cadre théorique
3. Initiation de la marche
3.2. Organisation biomécanique de l’initiation de la marche
3.2.2. Organisation biomécanique de l’exécution du pas
Comme nous l’avons vu au chapitre précédant sur l’organisation biomécanique de la phase posturale, l'exécution du pas est assimilée à une phase essentiellement « balistique », où le corps est soumis aux forces gravitationnelles (Lepers et Brenière, 1995).
Dans la phase d’exécution du pas, selon l’axe antéropostérieur, le CP se décale vers l'avant du pied et la vitesse du CM ne cesse d'augmenter jusqu’au posé du pied oscillant sur le sol (Brenière et Do, 1986 ; Brunt et al., 1991). La vitesse induite à la fin du mouvement est en relation avec celle du CM au moment du décollement du talon (Lepers et Brenière, 1995).
La littérature a régulièrement admis que les muscles fléchisseurs plantaires de cheville et notamment le Soleus du pied d’appui, avaient un rôle fonctionnel de « poussée » sur le sol lors de l’exécution du pas (Hansen et al., 2010; Winter, 1983; Winter et Sienko, 1988). Toutefois, de nombreux travaux ont montré, notamment chez des personnes amputées d’un
membre inférieur (Michel et Do, 2002), que la vitesse du CM reste identique, que la marche soit initiée pied sain ou pied prothétique. Il semble donc que les muscles fléchisseurs plantaires de chevilles n’aient pas de rôle propulseur dans cette phase, mais un rôle de contrôle de la stabilité et interviendraient plutôt au moment du freinage de la chute verticale du CM (Honeine et al., 2013 ; Honeine et al., 2014), ce qui pourrait avoir des conséquences sur la longueur finale du pas.
Ces recherches ont montré par ailleurs que ce phénomène actif de freinage se produit en prévision du choc attendu au contact du pied oscillant sur le sol, réduisant ainsi les forces de réaction verticales du sol. Une autre stratégie peut être utilisée pour contrôler les forces de réaction du sol lors de la pose du pied à la fin de la phase d’exécution du pas. Parmi ces stratégies, nous retrouvons le choix de la pose du pied par le talon ou l’avant-pied. Dans la littérature relative à la marche, la pose avant-pied n’a que très peu été étudiée. En effet, lors de la marche normale, le pied oscillant attaque le sol systématiquement par le talon, en particulier pour des raisons de coût énergétique (Cunningham et al., 2010). L’impact de la pose du pied sur la gestion des forces de réaction du sol a été étudié lors de la marche établie, au moment précis de la descente d’une petite hauteur (marche) (Van Dieën et al., 2008, 2009). Dans ces études, le ratio de pose avant-pied augmente avec la hauteur de la marche à descendre dans le but d’améliorer la gestion des forces de réaction du sol ainsi que la stabilité. En effet, les auteurs suggèrent que cette meilleure gestion des forces de réaction du sol serait due au travail des muscles fléchisseurs plantaires grâce à la pose avant-pied. La pose avant-pied permet aux fléchisseurs plantaires d’effectuer un travail de freinage avant que le talon ne se pose au sol permettant une progressivité dans le freinage de la vitesse verticale que ne permet pas la pose par le talon. L’apport de la pose avant-pied, sur les forces de réaction du sol, a particulièrement été étudiée lors de la course à pied (Daoud et al., 2012; Lieberman et al., 2010). Ces études
montrent que l’attaque avant-pied réduit le taux de charge des forces verticales de réaction au sol (ratio des forces de réaction au sol en fonction du temps). Or, cette variable est corrélée aux lésions du membre inférieur (Milner et al., 2006). Malgré une augmentation des coûts énergétiques à la marche, la pose avant-pied permettrait donc une meilleure gestion des forces verticales de réaction du sol, ce qui pourrait en faire une stratégie privilégiée lorsque la vitesse verticale du CM augmente (descente d’une marche ou diminution du freinage de la vitesse verticale du CM par le soleus de la jambe portante) et que le SNC privilégie une stratégie d’absorption des forces verticales de réaction du sol à une stratégie de vitesse de déplacement (Van Dieën et al., 2008, 2009).
Sur l’axe médiolatéral, nous observons également des instabilités induites par l’écart existant entre les projections au sol du CM et du CP, responsable d'un couple de déséquilibre latéral pouvant à terme conduire à la chute. Comme les APA, le positionnement latéral du pied mobile au contact du sol peut également être adapté pour contrôler la stabilité médiolatérale (largeur du pas) lors de l’exécution du pas (Caderby et al., 2014, 2017; Zettel et al., 2002). Cette largeur de pas permet de faire varier la dimension de la BS et contribue à améliorer la stabilité médiolatérale. De ce fait une surface médiolatérale plus importante permettra de freiner la chute du corps vers le pied mobile (Yiou et al 2017). Le placement du pied oscillant est contrôlé principalement par les adducteurs de ce membre (Hof et al., 2007; Rankin et al., 2014). Cette stratégie, semble être liée au fait que le SNC ne soit pas en mesure de prédire à l’avance la perturbation induite par le déplacement de la surface d’appui, contrairement à la perturbation induite par un pas auto-initié. Ainsi, le rôle proactif des APA médiolatéraux est inopérant et le SNC intervient, a postériori, en modulant le positionnement latéral ; il s’agit ici d’une stratégie réactive. Cette méthode de compensation est aussi mise en œuvre lorsque la vitesse d’initiation de la marche est augmentée. La moindre efficacité des APA médiolatéraux est compensée par
une augmentation de la largeur du pas pour que la stabilité posturale à l’instant du posé du pied soit maintenue (Caderby et al., 2014). Il semble toutefois que les sujets restent en mesure de moduler les APA médiolatéraux si une contrainte mécanique sur la largeur du pas leur était imposée maintenant ainsi la stabilité latérale, lors d’un pas de rattrapage (Zettel et al., 2002).
La stabilité latérale et l’amplitude de la chute médiolatérale du CM peuvent être influencées par la modification de la raideur de la jambe d’appui pendant la phase d'exécution du pas. Cette raideur de la jambe portante peut théoriquement être activée en modifiant le niveau d’intervention du couple agoniste / antagoniste des muscles associés au niveau des articulations de la cheville, du genou ou de la hanche (Yiou et al., 2017).