Docteur de l`Université de Paris-Est Créteil Stevy FARCY

UNIVERSITE DE PARIS-EST CRETEIL
UFR de Médecine
LABORATOIRE : Bioingénierie, Tissus et Neuroplasticité – EA 7377
INSTITUT NATIONAL DU SPORT DE L’EXPERTISE ET DE LA PERFORMANCE
Laboratoire Sport, Expertise et Performance – EA 7370
THESE
En vue de l’obtention du grade de
Docteur de l’Université de Paris-Est Créteil
Ecole doctorale : 402 - Sciences de la Vie et de la Santé
COMPLIANCE DE LA COMPOSANTE ELASTIQUE SERIE IN VIVO :
CONTRIBUTION MUSCULAIRE, TENDINEUSE ET APONEVROTIQUE
ET PLASTICITE A LA VARIATION DE LA DEMANDE FONCTIONNELLE
Présentée et soutenue publiquement par
Stevy FARCY
Le 17 décembre 2015, devant le jury composé de
Rapporteurs
DALLEAU Georges Professeur Université de La Réunion
QUAINE Franck MCU-HDR Université Joseph Fourier Grenoble
Examinateurs
EYMARD Bruno Professeur Université Pierre et Marie Curie
NORDEZ Antoine MCU-HDR Université de Nantes
Directeur et co-encadrant de thèse
PORTERO Pierre Professeur Université Paris-Est Créteil
RABITA Giuseppe Ph.D. Institut National du Sport, INSEP, Paris

Ce travail a fait l’objet des publications et communications suivantes
Publications dans des revues scientifiques internationales à comité de lecture
Farcy S., Nordez A., Dorel S., Hauraix H., Portero P., Rabita G. Interaction between
gastrocnemius medialis fascicle and Achilles tendon compliance: a new insight on the quick-
release method. J Appl Physiol. 2014 Feb 1;116(3):259-66.
Farcy S, Nordez A, Dorel S, Hauraix H, Portero P, Rabita G. Gastrocnemius medialis fascicle
and Achilles' tendon behaviour during a quick-release movement. Comput Methods Biomech
Biomed Engin. 2013;16 Suppl 1:158-60.
Communications dans des congrès avec actes
Farcy S., Nordez A., Dorel S., Hauraix H., Portero P., Rabita G. Gastrocnemius medialis
fascicle and Achilles' tendon behaviour during a quick-release movement. 38ème Congrès de
la Société de Biomécanique. Marseille – Luminy, 3 - 6 septembre 2013Congrès de la Société
de Biomécanique. 2013. Marseille.
Publications hors travaux scientifiques réalisées dans cette thèse
Farcy S., Portero P., Rabita G. Compliance de la composante élastique série : structures
physiologiques impliquées et méthodes d’évaluation. In : M Julia, D Hirt, J-L Croisier, P
Codine (Eds). Tendon et jonction tendinomusculaire - De la biomécanique aux applications
thérapeutiques. Masson, Paris, pp.15-23, 2011.
Farcy S., Nordez A., Dorel S., Hauraix H., Portero P., Rabita G. Gastrocnemius medialis
fascicle and Achilles' tendon behaviour during a quick-release movement. Comput Methods
Biomech Biomed Engin 2013, 16 (Suppl 1), 158-160.
Farcy S., Portero R., Rabita G., Portero P. Caractérisation des propriétés mécaniques de la
composante élastique série du muscle humain in vivo. Instrument, Mesure, Métrologie 2014,
14/3-4 : 77-92
Portero P., Farcy S., Rabita G. Caractérisation des propriétés mécaniques passives du système
musculo-articulaire. Instrument, Mesure, Métrologie 2014, 14/3-4 : 63-75
Portero P., Farcy S., Rabita G. Utilisation des dynamomètres isocinétiques pour la
caractérisation des propriétés mécaniques passives du système musculo-articulaire. Movement
& Sport Sciences 2014, 85 : 103-108

Table des matières
I. INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................................ 1
II. CADRE THEORIQUE ....................................................................................................................................... 5
II.1. MODELE ET PROPRIETES MECANIQUES DU COMPLEXE MUSCLE-TENDON ....................................................................... 6
II.1.1. Modèle du muscle à trois composantes ............................................................................................... 6
II.1.2. Eléments anatomiques et fonctionnels du complexe muscle-tendon ................................................... 7
II.1.2.1. Le muscle ........................................................................................................................................................ 7
II.1.2.2. Les tissus tendineux ...................................................................................................................................... 12
II.1.3. Mesure de la force in vitro du muscle ................................................................................................. 15
II.1.4.1. Relation force-longueur ................................................................................................................................ 16
II.1.4.2. Relation force-vitesse ................................................................................................................................... 17
II.1.5. Composante Elastique Série ............................................................................................................... 18
II.1.5.1. Fraction active de la CES ............................................................................................................................... 18
II.1.5.2. Fraction passive de la CES ............................................................................................................................. 20
II.1.6. Composante élastique parallèle ......................................................................................................... 23
II.2. METHODE D’EVALUATION DE LA RAIDEUR DE LA CES.............................................................................................. 25
II.2.1. Méthodes d'évaluation de la raideur de la CES in vitro ...................................................................... 25
II.2.1.1. Evaluation de la raideur de la CES– Technique de la détente rapide ............................................................ 25
II.2.1.2. Technique de détente rapide sur fibre isolée – Evaluation de la CES1 .......................................................... 27
II.2.1.3. Perturbations sinusoïdales ............................................................................................................................ 28
II.2.1.4. Méthode  .................................................................................................................................................... 28
II.2.1.5. Evaluation des propriétés mécaniques des structures tendineuses ............................................................. 28
II.2.2. Méthodes d'évaluation de la raideur de la CES in vivo ....................................................................... 30
II.2.2.1. Approche globale de la CES ........................................................................................................................... 30
II.2.2.2. Méthode α .................................................................................................................................................... 31
II.2.2.3. Approche spécifique du tendon .................................................................................................................... 32
II.2.2.3. Approche spécifique de l’aponévrose ........................................................................................................... 34
II.3. COMPORTEMENT DYNAMIQUE DES TISSUS TENDINEUX ET DES FASCICULES IN VIVO ....................................................... 35
II.3.1. Contexte et modèle utilisé .................................................................................................................. 35
II.3.2. Comportement des tissus en conditions passives ............................................................................... 37
II.3.3. Comportement des tissus en conditions actives ................................................................................. 38
II.3.3.1. Mouvements mono-articulaires ................................................................................................................... 38
II.3.3.2. Mouvements pluri-articulaires...................................................................................................................... 39
II.4. COMPOSANTE ELASTIQUE SERIE ET VARIATION DE LA DEMANDE FONCTIONNELLE .......................................................... 41
II.4.1. L’entraînement sportif et le déconditionnement secondaire .............................................................. 42
II.4.2. Adaptations de la CES globale ............................................................................................................ 43
II.4.2.1. Evolution des propriétés mécaniques de la CES chez l’animal ...................................................................... 43
II.4.2.1.1. Entraînement sportif ............................................................................................................................. 43
II.4.2.1.2. Déconditionnement .............................................................................................................................. 44
II.4.2.2. Evolution des propriétés mécaniques de la CES chez l’homme .................................................................... 45
II.4.2.2.2. Entraînement sportif ............................................................................................................................. 45
II.4.2.1.2. Déconditionnement .............................................................................................................................. 47
II.4.3. Adaptation du tendon ........................................................................................................................ 47
II.4.3.1. Evolution des propriétés mécaniques du tendon chez l’animal ................................................................... 48
II.4.3.1.1. Entraînement sportif ............................................................................................................................. 48
II.4.3.1.2. Déconditionnement .............................................................................................................................. 48
II.4.3.2. Evolution des propriétés mécaniques du tendon chez l’homme .................................................................. 49
II.4.3.2.1. Entraînement sportif ............................................................................................................................. 49
II.4.3.2.2. Déconditionnement .............................................................................................................................. 50
II.4.3.3. Mécanismes expliquant les modifications des propriétés mécaniques du tendon.................................. 50

II.4.4. Adaptation de l’aponévrose ............................................................................................................... 51
II.5. PRESENTATION DES DEUX MODELES D’ADAPTATION ............................................................................................... 52
II.5.1. L’escrime de haut-niveau .................................................................................................................... 52
II.5.1.1. Analyse de l’activité ...................................................................................................................................... 52
II.5.1.2. Caractéristiques mécaniques de l’escrime .................................................................................................... 53
II.5.1.3. Les adaptations musculo-tendineuses en Escrime ....................................................................................... 54
II. 5.2. Les lésions des voies pyramidales ...................................................................................................... 56
II.5.2.1. Description des symptômes et signes cliniques du syndrome pyramidal ..................................................... 57
II.5.2.2. Les adaptations musculo-tendineuses dans le syndrome pyramidal ............................................................ 59
II.6. SYNTHESE ET PROBLEMATIQUE ........................................................................................................................... 63
III. METHODOLOGIE GENERALE ...................................................................................................................... 66
III.1. MATERIEL ..................................................................................................................................................... 67
III.1.1. Ergomètre Quick release ................................................................................................................... 67
III.1.2. Ultrasonographie ............................................................................................................................... 67
III.2. PROTOCOLE EXPERIMENTAL ............................................................................................................................. 68
III.2.1. Analyse des données.......................................................................................................................... 69
III.2.1.1. Paramètres mécaniques .............................................................................................................................. 69
III.2.1.2. Images échographiques ............................................................................................................................... 70
IV. ETUDE 1: INTERACTIONS DYNAMIQUES DU TENDON D'ACHILLE ET DES FASCICULES DU GASTROCNEMIUS
MEDIALIS PENDANT UN MOUVEMENT DE DETENTE RAPIDE .......................................................................... 74
IV.2. INTRODUCTION ............................................................................................................................................. 75
IV.3. MATERIELS ET METHODES ............................................................................................................................... 77
IV.3.1. Participants ....................................................................................................................................... 77
IV.3.1. Matériel, protocole expérimental et analyse des données ............................................................... 77
IV.3.2. Analyse statistique ............................................................................................................................ 77
IV.4. RESULTATS ................................................................................................................................................... 77
IV.5. DISCUSSION .................................................................................................................................................. 85
IV. 6. CONCLUSION ............................................................................................................................................ 89
V. ETUDE 2 : ADAPTATION DES STRUCTURES ELASTIQUES DU COMPLEXE MUSCLE-TENDON A
L’ENTRAINEMENT SPORTIF – APPLICATION A L’ESCRIME ............................................................................... 90
V.2. INTRODUCTION .............................................................................................................................................. 91
V.3. METHODE ..................................................................................................................................................... 93
V.3.1. Population .......................................................................................................................................... 93
V.3.2. Protocole expérimental ...................................................................................................................... 93
V.3.3. Analyse statistique ............................................................................................................................. 94
V.4. RESULTATS .................................................................................................................................................... 94
V.4.1. Reproductibilité des paramètres de couple et de raideur musculo-tendineuse ................................. 95
V.4.2. Couple maximal volontaire................................................................................................................. 95
V.4.3. Raideur de la CES obtenue par la méthode de Quick release ............................................................. 95
V.4.4. Contribution relative des structures à la compliance globale du complexe musculo-tendineux ........ 96
V.5. DISCUSSION ................................................................................................................................................... 98
V.6. CONCLUSION ............................................................................................................................................... 102
VI. ETUDE 3 : ADAPTATION DES STRUCTURES DE LA CES SUITE A UNE LESION DES VOIES PYRAMIDALES : UNE
ETUDE DE CAS .............................................................................................................................................. 103
VI.2. INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 104
VI.3. METHODE .................................................................................................................................................. 106
VI.3.1. Population ....................................................................................................................................... 106