Contribution a l`etude du controle sensorimoteur du pied, station

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UNIVERSITE D’AIX-MARSEILLE
ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE L’ENVIRONNEMENT
FACULTE DE MEDECINE
LABORATOIRE : UMR MD2 (DYSOXIE – HYPERACTIVITE)
THESE DE DOCTORAT
Discipline : Environnement et Santé Publique
Spécialité : Physiologie Neuromusculaire
Bruno VIE
Contribution à l’étude du contrôle sensorimoteur du pied
au cours de la station debout et de la course.
Soutenue le 26 novembre 2013
COMPOSITION DU JURY
Yves JAMMES, Professeur, AMU Président du Jury Directeur de
thèse
Daniel RIVIERE, Professeur, Université de Toulouse Rapporteur
Jean-Jacques RISSOT, Directeur de Recherche HDR, Rapporteur
Stéphane BERDAH, Professeur, AMU Examinateur
Michel BEHR, Chargé de Recherche IFSTTAR, HDR, Examinateur

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Tables des matières
Introduction 4
1. Contrôle sensorimoteur : généralités 4
1.1 Tonus musculaire et réflexes 4
1.2 Organisation et régulation du mouvement global et volontaire 6
1.3 Équilibre et posture : Centre de pression et centre de gravité,
polygone de sustentation 10
1.4 Contrôle sensori-moteur de la station debout et de la marche 13
2. Innervation sensitive et contrôle sensorimoteur 14
2.1 Les afférences vestibulaires (oreille interne) 14
2.2 Les afférences musculaires 15
2.3 Les afférences cutanées 20
2.4 Spécificités de sensibilité de la sole plantaire 24
3 Anatomie et biomécanique de la cheville 29
3.1 La cheville et ses muscles 29
3.2 La biomécanique de la cheville lors de la marche et la course 30
3.2.1 Anatomie du pied 30
3.2.2 L’articulation de la cheville 31
3.2.3 L’articulation sub-talaire 32
4. La marche et la course 34
4.1 Le cycle de marche 34
4.2 Le cycle de course 35
4.3 Activité musculaire lors de la marche et de la course 36
5. Exploration du contrôle sensori-moteur, chez l’homme,
limitée au système nerveux périphérique. 37
5.1 Méthodes biomécanique : mesure des caractéristiques du mouvement 37
5.2. Méthodes psychophysiques : évaluation des sensations 39
5.2.1. Test de Sermes et Weinstein : monofilaments 39
5.2.2. Relation sensation/stimulus tactile 40
5.3 Méthodes Electrophysiologiques 42
5.3.1 L’outil EMG : exploration de la contraction volontaire 42
5.3.2 Onde M et secousse musculaire (Twitch):
exploration de commande motrice 43

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5.3.3 Evaluation des réflexes : 45
Myotatique : TVR 46
Globaux : réflexe d’Hoffman (réflexe H) 45
6. La fatigue musculaire et son diagnostic 47
6.1. Généralités sur la fatigue et ses mécanismes 47
6.2. Fatigue pendant un effort statique 49
6.3. Fatigue pendant un effort dynamique (course) 51
Objectifs 52
Travaux de recherche 54
1 – Proposer une méthodologie permettant d’évaluer de façon non invasive
la sensation tactile lors de l’appui plantaire et étudier les conséquences de
la pose d’orthèses plantaire sur cette sensation. 55
2 – Travaux portant sur la fatigue des muscles du pied lors de l’appui
statique prolongé ou de la course à vitesse maximale 74
2.1. Modifications du contrôle sensorimoteur des muscles contrôlant les
mouvements d’inversion/éversion du pied lors de leur contraction statique
prolongée mimant la station debout. 77
2.2. Réduction de la force d’inversion maximale du pied et augmentation
de surface d’appui plantaire après une course à vitesse maximale. 88
Discussion générale 97
Perspectives 103
Références 105

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1. Contrôle sensorimoteur : généralités
On distingue cinq catégories d’activités motrices, toutes contrôlées par des
informations sensitives:
1.1 Tonus musculaire : fond postural d’action, le tonus est l’état de tonicité de la
musculature, qui détermine le niveau de tension ou de « contraction » de base.
Rôles du tonus
Le tonus a pour fonction d’assurer :
• le maintien des positions antigravitaires et de la posture (par le jeu des
contractions toniques),
• la préparation à la contraction phasique (mise en tension de l’élasticité
musculaire).
• la base de la motricité (volontaire ou non), du langage, de la communication
non verbale et de l’expressivité ;
• le soutien (et l’expression) de l’éveil, de la vigilance, de la motivation et de
l’intention (en lien avec les facteurs psycho émotionnels et affectifs).
Différents niveaux d’activités toniques
• le tonus de fond (ou de base) :

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o est constitué de l’état de légère tension, isométrique, des muscles,
involontaire et permanente, même au repos (il ne disparaît pas au
moment du sommeil où il y a persistance aussi des tensions chroniques
profondes) ;
o maintient la cohésion des différentes parties du corps (et soutient le
sentiment d’unité corporelle / de soi) ;
o représente le substrat de l’affectivité et des émotions et porte la charge
expressive du mouvement ;
o est géré par le tronc cérébral (substance réticulée) : il est lié à la
vigilance et à l’éveil, dans une influence réciproque et il intervient donc
dans la régulation de l’activité perceptive.
o est réglé par les informations proprioceptives (réflexe myotatique)
o ses excès vont dans le sens de l’hypotonie ou de l’hypertonie.
• le tonus postural :
o représente l’activité tonique minimale permettant la station debout et le
maintien des équilibres statique et dynamique;
o garantit un niveau de contraction optimum pour l’action ;
o est sous commande réflexe mais peut aussi être contrôlé
volontairement.
• le tonus d’action :
o supporte la contraction musculaire lors de l’action et donc du
mouvement ;
o est par principe intentionnel, sous commande volontaire.
La différenciation entre ces trois niveaux de tonus est, à l’origine « quantitative » mais elle
peut devenir qualitative dans la mesure où il existe une certaine interdépendance entre eux.
Pour exemple, le fait de penser un mouvement provoque une légère élévation du tonus dans
les muscles effecteurs de ce mouvement et il est alors difficile d’attribuer ce nouveau niveau
tonique local à l’une des catégories suscitées.