universite d`aix-marseille

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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
LE CONTROLE SENSORIMOTEUR DU PIED LORS DE LA COURSE ET DE LA
CONTRACTION STATIQUE FATIGUANTE
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 RISSO, Directeur de Recherche, HDR Rapporteur
Stéphane BERDAH, Professeur, AMU Examinateur

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Remerciements
Ce travail a été réalisé au sein du Laboratoire UMR-MD2 (Dysoxie- Hyperactivité), Faculté
de Médecine, Aix-Marseille Université.
A mon directeur de thèse, le Professeur JAMMES pour sa disponibilité, la confiance et les
échanges qu’il m’a accordé.
A mes rapporteurs, le Professeur Daniel RIVIERE et Mr Jean-Jacques RISSOT, qui ont
accepté de donner de leur temps précieux pour évaluer et expertiser ce manuscrit.
Je remercie Stéphane BERDAH d’avoir accepté de faire partie du jury.
Je remercie Mr WEBER pour m’avoir incité et soutenu dans la réalisation de ce travail.
Je remercie Christelle BRERRO- SABY, Nicolas GOMEZ, et l’équipe de formateurs de
l’école de podologie de Marseille qui m’ont aidé tout au long de ces années de travail.
Je remercie aussi tous les sujets ayant participé à ces travaux.
Je remercie mes proches et ma famille qui m’ont suivi et accompagner tout au long de ces
années.
Enfin, je remercie Fabienne, mon épouse, Yaël, Elise etAnna, nos enfants, d’avoir pu réaliser
cette thèse dans les meilleures conditions affectives et matérielles.

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Ce travail a fait l’objet des publications suivantes :
Publications parues.
Changes in stationary upright standing and proprioceptive reflex control of foot muscles after
fatiguing static foot inversion, Bruno Vie, Nicolas Gomez, Christelle Brerro-Saby, Jean Paul
Weber, Yves Jammes, Journal of Biomechanics 46(2013) : 1676–1682
Decreased foot inversion force and increased plantar surface after maximal incremental
running exercise. Bruno Vie, Christelle Brerro-Saby, Jean Paul Weber, Yves Jammes, Gait &
Posture 38 (2013) : 299–303
Publications soumises.
The pattern of foot placement during upright standing and walking affects the insole-induced
changes in perception of sole sensitivity. Bruno Vie, Anne Marie Giordano, Amandine Roger,
Jean Paul Weber, Yves Jammes.
Soumis au Journal of EMG & Kinesiology

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Auteur : Bruno VIE
Titre : Le contrôle sensorimoteur du pied lors de la course et de la contraction statique
fatigante.
Directeur de Thèse : Yves JAMMES
Discipline : Environnement et Santé Publique
Spécialité : Physiologie Neuromusculaire
Ecole doctorale : Sciences de l’environnement, Faculté de médecine
Laboratoire : UMR-MD2 (Dysoxie- Hyperactivité)
Résumé : Le contrôle sensorimoteur du pied est le fondement des adaptations de l’Homme à
son environnement. La station debout et la marche nécessitent l’intervention de toutes les
composantes du contrôle sensorimoteur, les mécanorécepteurs plantaires renseignant le
système nerveux central sur la position du corps dans l'espace. Notre travail de thèse a
consisté en un premier temps à établir un protocole permettant de quantifier la sensation
tactile plantaire qui nous a permis de nous intéresser à l’effet des orthèses plantaires sur la
perception tactile plantaire. Nos résultats mettent en évidence chez la majorité de nos sujets,
que les orthèses appliquées sur les seuls appuis rétrocapitaux augmentent la discrimination
des plus faibles charges mécaniques après 30 jours de port de semelles. Ces variations
dépendent de la position du pied lors de la station debout et du pattern de marche. Nous avons
aussi exploré le contrôle moteur lors du maintien de la station debout et d’un exercice de
course à vitesse maximale. Après un effort statique maximal recrutant de façon sélective les
muscles inverseurs du pied (tibialis antérior, TA), 1) les surfaces d’appui plantaires et la
surface du trajet du barycentre augmentent, 2) il existe une altération du réflexe myotatique
dans le seul TA faisant suite à des signes de fatigue électromyographique (réduction de
fréquence médiane) après appui maximal. Faisant suite à un effort dynamique maximal
(course sur tapis roulant), nous observons les mêmes phénomènes : augmentation des surfaces
d’appui plantaire et du trajet du barycentre des pressions, et diminution de la fréquence
médiane dans le seul muscle TA aux vitesses de course les plus élevées.
Nos travaux ouvrent la porte à des développements ultérieurs, ciblés sur la physiopathologie
des troubles de la marche et leur correction par les orthèses plantaires.
Mots clés : contrôle sensorimoteur, station debout, marche, sensation tactile plantaire,
orthèses plantaires, fatigue.

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The sensorimotor control of the foot during running and tiring static contraction.
Summary: The sensorimotor control of foot placement and motion plays a key role in the
adaptive response of human being to his environment. The participation of both sensory and
motor components is needed to control the foot placement during gait and posture and
mechanoreceptors in the foot sole give major information on the body position. First, we
established a protocol to quantify the sensation of foot sole pressure stimulation, which
allowed us to examine the effects of metatarsal pads, and heel lifts in healthy subjects. We
observed that 30-days of occupational activities with metatarsal pads elicited significant
changes in sensation, lowering the threshold for the detection of the lowest pressure loads
and, depending on the pattern of foot placement during upright standing and walking,
modifying the global gain for the foot sensation. Second, we examined the consequences of
fatiguing static contraction of foot invertor muscles (tibialis anterior or TA) and of maximal
running exercise on a treadmill on post-test changes in foot placement using a baropodometer,
maximal force production by TA. Power spectrum analyses of electromyographic (EMG)
events were performed during both static and dynamic efforts and we also explored the
myotatic reflexes through the recording of the tonic vibratory response (TVR) in foot
muscles. Our results showed 1) significant changes in post-test foot placement in the direction
of foot eversion in both situations, 2) significant decrease in maximal inversion force, 3) a
leftward shift of EMG spectrum in the sole TA muscle, indicating EMG signs of fatigue, and
4) significant reduction of TVR amplitude in the sole TA muscle after sustained static effort.
The present results bring new information on the sensorimotor control of foot in healthy
subjects and open the door to further studies on the pathophysiology of altered foot placement
and its correction by lifts.
Mots clés : sensorimotor control, gait, posture, foot sensation, fatigue.