Terminologie utilisée

a. plans anatomiques et mouvements articulaires

Pour décrire les mouvements des segments corporels on définit trois plans de l'espace tridimensionnel (Figure 2.7):

 Plan sagittal: qui divise le corps humain en portion de droite à gauche.

 Plan frontal (plan coronal): qui divise le corps en portions antérieures et postérieures.  Plan transversal: qui divise le corps en portions supérieures et inférieures.

Figure 2.7: Les trois plans de l'espace (https:// upload.wikimedia.org/ wikipedia/ commons/1/17/ Coupe_anatomie.jpg)

Les déplacements articulaires au cours de la marche peuvent être décrits en utilisant les définitions du mouvement dans les trois plans de référence (Figure 2.8). Pour la hanche, et le genou, les rotations dans le plan sagittal sont définies comme la flexion et l'extension. En ce qui concerne la cheville, les rotations dans le plan sagittal sont définies comme la flexion dorsale (dorsiflexion) et la flexion plantaire (plantarflexion). Les mouvements dans le plan frontal sont l'abduction et l'adduction. Les mouvements susceptibles d'apparaitre dans le plan transverse sont les rotations internes et externes.

Figure 2.8: Les mouvements des membres inférieurs dans (a) le plan sagittal et (b) le plan frontal b. Axes du corps humain

Les études expérimentales de la cinétique de l'articulation en trois dimensions nécessitent la description et la mesure des six composantes de mouvement (3 translations et 3 rotations). Quelques aspects importants de toutes les méthodologies de mesure sont la précision, la facilité et l’interprétation clinique lorsque les données sont communiquées aux lecteurs. Dans ce contexte, et afin de décrire la cinématique et la cinétique des membres inférieurs (hanche, genou, cheville), Grood et Santy (1983) ont défini un système d'axe non orthogonal (Figure 2.9) facilitant la communication entre les différentes disciplines. Selon les auteurs, la construction d'un tel système d'axe pour l'articulation du genou ou n'importe quelle autre articulation, nécessite:

- La définition du système de coordonnée cartésienne fixe sur chaque composante. - La définition des axes fixes et des axes de référence du système de coordonnée du joint.

- Et afin de décrire les translations du joint, définir les positions de deux points de référence situés sur chaque composante.

Le système d'axe de l'articulation du genou est défini par deux axes fixes (sur le tibia et sur le fémur) et un axe flottant. L'axe z du tibia, qui passe distalement à travers le centre de la cheville et proximalement à mi-chemin entre les deux éminences inter-condyliennes, a été choisi comme étant l'axe fixe du tibia. Toutefois, la rotation autour de cet axe est un mouvement

d'intérêt clinique. Pour le segment fémoral, l'axe fixe est l'axe des X (l'axe médial/latéral) qui passe à travers les centres des deux condyles fémorales. Le troisième axe est la perpendiculaire commune à ces deux axes fixes. La rotation flexion-extension prend place autour de l'axe médio- latéral du fémur. La rotation interne-externe se produit autour de l'axe z du tibia et la rotation varus-valgus autour de l'axe flottant. Toutefois, les translations du joint sont décrites par la position relative des deux points de référence situés sur chacune des composantes de l'articulation.

Pour être en mesure de décrire mathématiquement le mouvement de l’articulation, la position du segment distal doit prendre en compte la position du segment proximal (Edward S Grood & Wilfredo J Suntay, 1983). En plus de la détermination des axes du système de coordonnée de l’articulation, l’ordre dans lequel les rotations cliniques sont appliquées est d’une grande importance. Toute orientation souhaitée peut être réalisée en effectuant des rotations dans l’ordre autour des trois axes (Brinckmann, Frobin, & Leivseth, 2002). Grood et Suntay (1983) ont proposé un ordre temporel strict dans lequel les rotations se produisent: en commençant par la rotation dans le plan sagittal, ensuite l’abduction/adduction et pour finir la rotation interne/externe.

Figure 2.9: Référentiel non orthogonal défini par Grood et Santy (1983), employé pour décrire la cinétique et la cinématique des articulations des membres inférieurs

c. Les paramètres spatio-temporels

Les paramètres spatio-temporels sont couramment étudiés car ils illustrent les caractéristiques de la marche (Titianova, Mateev, & Tarkka, 2004; Viel, 2000; Zatsiorky, Werner, & Kaimin, 1994). Les paramètres principalement retenus sont la vitesse de marche, la longueur du pas, la durée du pas, la durée du déroulement du pas et le temps de propulsion. Concernant la vitesse de marche, différentes études relèvent des vitesses de marche très diverses : Variant de 1,3 m/s à 1,64 m/s pour les sujets normaux (Dahlstedt, 1978; Dujardin, Roussignol, Mejjad, Weber, & Thomine, 1997; Spyropoulos et al., 1991). L’étendue de variable ‘vitesse’ est importante et montre sa grande variabilité, en fonction des groupes de sujets testés.

d. Cycle de marche

La marche est le déplacement du centre de masse dans la direction de progression du mouvement (dans un plan parallèle au plan sagittal). Le cycle de marche est le temps écoulé entre deux contacts successifs d'un seul pied. Ainsi, un cycle de marche commence lorsque le talon rentre en contact avec le sol et se termine lorsqu'il répond le même contact (Kaufman & Sutherland, 2006). La durée du cycle est d'environ 1 seconde (Bouisset, 2002; Perry & Davids, 1992) et il peut être décomposé en deux phases (Figure 2.10): une phase d'appui (stance phase) qui occupe environ 60% du cycle de marche, et une phase d'oscillation (swing phase) de 40%. Ces phases sont elles-mêmes divisées en petites sous-phases (Shumway-Cook & Woollacott, 2007).

En ce qui concerne la phase d'appui: elle est composée de trois périodes:

 La réception: débute lors du contact du talon sur le sol et dure environ 25% de la durée de la phase d'appui (15% du cycle de marche). Au moment du contact, la jambe est inclinée de 25° par rapport à la verticale, la hanche est en flexion, le genou en extension presque complète et le cheville en légère extension. Cette période se termine au moment où le genou est en flexion maximale.

 La période intermédiaire: dure environ 42% de la phase d'appui (25 % du cycle de marche). Durant cette période l’appui est unilatéral. Dans le plan sagittal, la hanche qui était fléchie, réalise une extension. Le genou se fléchit d’abord et s’étend ensuite. La cheville est à 0° de flexion dorso plantaire au moment où la jambe oscillante passe à la verticale du pied. Dans le plan transverse (horizontal), les lignes du bassin et des épaules sont perpendiculaires à l’axe

d’avancement. Dans le plan frontal, le bassin est incliné du coté portant alors que l’épaule s’incline coté oscillant.

 La période de poussée: qui débute quand le centre de gravité du corps passe à la verticale de la jambe d’appui. Cette période dure 33% de la phase d'appui. Durant cette phase, les actions musculaires du membre inférieur projettent l’ensemble du corps vers l’avant. Dans le plan sagittal, la hanche et le genou tendent vers l’extension, la cheville réalise une flexion dorsale. Dans le plan transverse la hanche et les épaules du côté de l’oscillation passent devant la hanche en appui. Dans le plan frontal, il y a une inclinaison latérale du bassin du côté de la jambe oscillante.

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Figure 2.10: Représentation d’un cycle de marche (Viel 2000)

Pour la phase d'oscillation; elle représente 40 % de cycle de marche. Cette phase et comme son nom l'indique, débute lorsque la jambe quitte le sol et devient oscillante (plus précisément lorsque les orteils quittent le sol). Le genou qui est légèrement fléchi quand la jambe quitte le sol, accentue sa flexion jusqu’à ce que la cuisse passe par la verticale. L’extension s’installe alors et elle sera presque complète à l’instant ou la cuisse sera inclinée de 20 à 25° par rapport à la verticale. La cheville passe d’abord en flexion dorsale puis tend vers la flexion

plantaire. Au début de cette phase, la hanche s’élève puis redescend tout en avançant dans la direction du déplacement. Cette phase d’oscillation se termine lorsque le talon reprend contact avec le sol. Sa durée représente 40% de la durée du cycle de marche.