Le pied plat valgus dynamique idiopathique est une déformation touchant un grand nombre d’enfants. Il fait l’objet de la plupart des consultations d’orthopédie pédiatrique et donne communément lieu au port d’orthèses plantaires correctives. Le pied étant un segment dont l’architecture lui confère des propriétés de souplesse et de robustesse, une altération de sa structure, en particulier touchant à la forme de la voute plantaire, peut engendrer des modifications de la marche. Les atteintes de cette déformation sont au cœur de beaucoup d’études mais la littérature reste toujours parcellaire et centrée sur quelques variables mesurées sur le membre inférieur. En revanche, s’il est important d’évaluer la déformation localement, la marche reste une coordination de l’ensemble des segments corporels hautement hiérarchisée, dont l’évaluation de la performance nécessite des analyses plus globales. Le travail de cette thèse s’attachera à effectuer une caractérisation de l’effet de la présence d’un pied plat valgus dynamique sur la marche de l’enfant, mêlant des méthodes issues de la biomécanique classique, aux analyses de données et aus théories des systèmes dynamiques non linéaires.Les principaux résultats de ce travail concernent la multiplicité des atteintes biomécanique et les nombreuses modifications que le pied plat valgus dynamique engendre au niveau musculaire et cinématique sur le membre inférieur. Les mouvements intrinsèques du pied s’avèrent refléter particulièrement le défaut de maitrise de la marche à l’échelle du patient. Enfin, le pied s’avèrera jouer un rôle protecteur du centre de masse vis-à-vis du maintien de la stabilité dynamique lors de la marche. / The pediatric flexible flat foot is a common deformation. It is the reason of most pediatric orthopedic consultations and commonly leads corrective foot orthotics prescription. The specific architecture of the normal foot gives it properties of adaptation, strength and flexibility. Any alteration of its structure, particularly related to the shape of the plantar arch can cause modifications in gait. A lot of studies investigated the effects of this deformation, but are generally centered on a small number of variables, only at the level of the lower limb. However, if the local deformation is important to assess, it is unlikely to represent the complex non-linear coordination of the whole body segments related to gait performance. This thesis aims at characterizing the effect of flexible flat foot on gait in children, from a biomechanical point of view at the lower limb level as well as at the global coordination level, using methods from classicla biomechanics, data analysis and non linear dynamical systems theories.The major outcomes of this work are the multiplicity of biomechanical effects and the numerous changes on muscles activities and kinematics of the lower limb caused by flexible flat foot. The intrinsic foot movements particularly reflect the lack of control of gait at the patient's level. The particular role of the trunk and contralateral leg regarding the specific locomotor pattern of patients will be detailed. Finally, the foot will appear to have a protective role of the center of mass concerning resistance to perturbations and maintaining gait dynamic stability.

Les problèmes liés à l'équilibre sont diagnostiqués à l'aide de systèmes de cartographies des pressions plantaires ou de plateformes de force mesurant le déplacement du centre de pressions. Ces systèmes professionnels sont restreints à une utilisation en milieu médical, et on constate qu'aucun dispositif de surveillance de l'équilibre ne donne entière satisfaction en termes de mobilité et d'acceptabilité. Dans le contexte de la télémédecine et de l'e-santé, notre objectif a consisté à développer des outils pour la surveillance ambulatoire de l'équilibre postural, et contribuer à la compréhension du contrôle de l'équilibre. Nous avons d'abord entrepris une étude théorique de la faisabilité de la mesure des pressions plantaires et du déplacement dynamique du centre de pression, à partir d'un nombre très réduit de capteurs. Nous avons proposé pour cela un modèle mécanique simplifié du pied, ainsi que les hypothèses spécifiques à ces applications. Le modèle décrit la relation physique entre la posture du pied et la répartition des pressions plantaires suivant ses caractéristiques biomécaniques. Sur la base d'un prototype de semelle instrumentée à 3 capteurs uniquement, nous avons vérifié expérimentalement la capacité du système et des méthodes à générer le stabilogramme et les cartographies de pressions plantaires. Ceux-ci ont été comparés à un système matriciel de référence, et caractérisés en termes d'incertitude dans le cas du pied normal en position debout et durant la marche. Les stabilogrammes ainsi mesurés peuvent être analysés pour caractériser la signature de l'équilibre. Nous proposons un modèle spécifique à trois dimensions, décrivant la dynamique de l'équilibre et permettant d'identifier, par simulation, les principaux paramètres physiologiques qui assurent le maintien de l'équilibre postural. / Problems of balance are often diagnosed thanks to plantar pressure cartography systems or forces platform that measure the center of pressure displacement. These professional systems are restricted in use to medical environments, and until now, the balance monitoring systems do not offer complete satisfaction in terms of mobility and acceptability. In order to overcome these limitation and in the context of telemedicine and e-health, we aimed to develop tools for ambulatory monitoring of postural equilibrium and to understand the balance control. We have first undertaken a theoretical study on the feasibility of measuring plantar pressure and dynamic displacement of the center of pressure, from a very small number of sensors. For these applications, we have proposed a simplified mechanical foot model, as well as related assumptions. The model describes the physical relationship between foot posture and distribution of plantar pressures following its biomechanical characteristics. Based on a prototype of an instrumented insole with only 3 sensors, we have verified experimentally the ability of the system and the methods to generate both the stabilogram and the plantar pressure maps. Comparison is made with a matrix reference system, and characterization in terms of uncertainty in the case of normal foot in standing position and during walking is detailed. The measured stabilogram can be analyzed to characterize the signature of balance. We have also proposed a specific three-dimensional model describing the dynamics of balance. Based on simulation, it leads to identify the main physiological parameters related to balance control.