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), les surfaces d’appui plantaires et la surface du trajet du barycentre augmentent, 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. / 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 significant changes in post-test foot placement in the direction of foot eversion in both situations, significant decrease in maximal inversion force, 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.

Les gonalgies et les aponévrosites plantaires représentent la majorité des motifs de consultations d’un cabinet de podologie. Les patients souffrant de ces pathologies ressentent des douleurs au niveau du genou ou du pied qui peuvent être invalidantes. Bien que le port d’orthèses plantaires représente un traitement conservateur efficace, la prescription de ce traitement repose sur une connaissance empirique des effets de ce dernier. Le but de ce travail était donc d’étudier les effets des semelles orthopédiques à dominante biomécanique (modifiant la posture) ou proprioceptive (stimulant les capteurs de la sole plantaire) sur les modifications de la stratégie neurale chez les patients souffrant de ces pathologies et de déterminer quels pouvaient être les liens avec la diminution de la douleur ressentie. Pour cela, nous avons procédé à une évaluation de la douleur, un examen de la marche, un examen stabilométrique et des enregistrements électrophysiologiques (réflexes mesurés au repos et lors d’une contraction musculaire volontaire). L’évolution de ces différents paramètres a été mesurée après trois, six et neuf semaines de port d'orthèses plantaires. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux recueillis chez des patients témoins indemnes de toute pathologie.Même si les résultats obtenus lors de ces études ne sont pas aussi concluants que nous l’aurions souhaité et que de nombreuses questions restent encore en suspend, ce travail a permis toutefois d’ouvrir au domaine de la podologie un champ de recherche jusque-là peu ou pas exploré. / Knee pain and plantar fasciitis represent most of the reasons for consultation of a podiatrist. Patients with these pathologies experience knee or foot pain that can be disabling. Although the use of foot orthoses is an effective conservative treatment, its prescription is based on an empirical knowledge of its effects. The aim of this study was to investigate the effects of foot orthoses based on biomechanical (modifying the posture) or proprioceptive (stimulating sensors of the plantar sole) principles on neural strategy changes in suffering patients and to determine the links with the decrease in perceived pain. For this, we performed a pain assessment, walking and stabilometric examination and electrophysiological recordings (reflexes measured at rest and during voluntary muscle contraction). The evolution of these different parameters was measured after three, six and nine weeks of wearing foot orthoses. The results obtained were compared with those obtained in control patients free from any pathology.Although the results of these studies are not as conclusive as we would have liked and many questions remain unresolved, this work has opened up to the podiatry a field of research until then little or not explored.

La connaissance des effets biomécaniques induits par les orthèses plantaires représente un enjeu important afin de faire reconnaitre le rôle du podologue dans le traitement des pathologies ostéo-articulaires et musculo-tendineuses de l'appareil locomoteur. Ainsi, ce travail de thèse consiste à modéliser, par la biomécanique, l'appareil locomoteur afin d'évaluer les effets du port des orthèses plantaires durant la marche. Avant toute chose, une étude méthodologique a été menée afin de vérifier la reproductibilité des données biomécaniques de la marche. Les principaux résultats montrent que ces données biomécaniques peuvent présenter une variabilité importante, principalement causée par des erreurs de positionnement des capteurs sur le sujet, rendant parfois difficile l'interprétation clinique. Toutefois, la deuxième partie de cette étude a montré que l'utilisation d'une méthodologie de correction segmentaire à partir d'une position statique imposée permettait de réduire cette variabilité. Une étude clinique a donc été menée sur les répercussions de l'utilisation d'une orthèse plantaire de supination sur la correction instantanée du pied valgus. Les principales conclusions montrent que les données cinématiques et dynamiques, notamment du pied et de la cheville, sont impactées. Enfin, afin de démontrer l'intérêt d'utiliser la méthodologie de correction segmentaire pour l'interprétation des effets biomécaniques du traitement par orthèses plantaires à plus ou moins long terme, deux cas cliniques ont été analysés, l'un concernait un patient atteint d'un syndrome de loge de la jambe et l'autre d'une gonarthrose. Les principales conclusions indiquent que les orthèses plantaires ont une action sur des pathologies de la cheville et du genou mais que l'interprétation de cette action peut être erronée si la variabilité des données biomécaniques de la marche n'est pas prise en considération / The knowledge of the biomechanical effects induced by foot orthotics is an important issue in order to recognize the role of the podiatrist in the treatment of osteoarticular and musculotendinous disorders of the musculoskeletal system. So, this work consists in modeling, by the biomechanics, the musculoskeletal system to assess the effects of wearing foot orthotics during walking. A first study was conducted to check the reproducibility of gait biomechanical data through two different sessions. The results show that these biomechanical data may show significant variability, mainly caused by errors in the positioning of sensors on the subject, making it difficult clinical interpretation. However, the second part of this study showed that the use of a methodology for segmental correction, from a static position imposed, allowed reducing this variability. Thus, a study was conducted on the impact of the use of supinated foot orthotics on immediate correction of valgus foot. The main findings show that the kinematic and dynamic data, notably the foot and ankle, are impacted. Before being able to estimate if this correction lasts over time, a second study was conducted. Thus, to demonstrate the benefits of using this methodology for the interpretation of the biomechanical effects of treatment with foot orthotic in the longer term, two clinical cases were analyzed, one involved a patient with compartment syndrome of the leg and the other with knee osteoarthritis. The main findings indicate that the insoles have an impact on diseases of the ankle and knee but that the interpretation of these actions may be wrong if the variability of gait biomechanical data is not considered

L’instabilité chronique de la cheville (CAI) est un fardeau socioéconomique important qui entraine des répercussions néfastes chez la population atteinte, comme des récidives d’entorses de la cheville (ELC), qui peuvent notamment s’expliquer par des déficits biomécaniques aux membres inférieurs. Ces déficits sont notamment observés lors d’activités quotidiennes comme la marche, mais aussi lors de tâches plus difficiles comme l’atterrissage d’un saut. Par contre, les impacts biomécaniques réels d’une CAI lors de la locomotion ne sont pas encore clairement décrits. Les orthèses plantaires sont couramment utilisées dans le traitement de pathologies musculosquelettiques pour modifier les variables biomécaniques des membres inférieurs (cinématique, cinétique et électromyographie) responsables de ces pathologies. Bien que leurs effets sur la biomécanique du membre inférieur d’individus atteints d’une CAI soient encore méconnus, les orthèses plantaires pourraient permettre de les traiter plus efficacement. Les objectifs principaux de cette thèse étaient de déterminer les déficits biomécaniques associés à la CAI lors de la locomotion et lesquels de ces déficits peuvent être atténués avec le port d’orthèses plantaires. L’Étude 1 consistait à réaliser une revue systématique de la littérature sur les impacts biomécaniques d’une CAI lors d’une tâche de marche et de course. L’Étude 2 consistait à identifier les différences biomécaniques entre des individus avec et sans CAI à la marche. L’Étude 3 consistait à déterminer les différences biomécaniques entre des individus avec et sans CAI lors de l’atterrissage d’un saut unipodal sur une surface plane (DROP), inclinée (WEDGE) et instable (FOAM) ainsi qu’à l’atterrissage d’un saut latéral maximal unipodal (SIDE). Finalement, l’Étude 4 consistait à déterminer les effets des orthèses plantaires sur la biomécanique du membre inférieur d’individus atteints d’une CAI lors des tâches de marche et d’atterrissage d’un saut unipodal. À la marche, les individus atteints d’une CAI présentent de nombreux déficits biomécaniques qui pourraient les prédisposer à subir d’autres ELC, notamment une augmentation de l’inversion et de la flexion plantaire de la cheville. Ces augmentations de mouvement à la cheville contribuent à augmenter les forces verticales latérales au pied, à modifier la cinématique et la cinétique du genou ainsi que l’activité des muscles moyen fessier et long fibulaire. Lors de l’atterrissage d’un saut unipodal, les individus atteints d’une CAI présentent une augmentation de la dorsiflexion de la cheville afin de stabiliser l’articulation. Lors de la tâche WEDGE, la diminution de la préactivation musculaire du long fibulaire pourrait mettre ces individus plus à risque de subir d’autres ELC. De plus, le port d’orthèses plantaires diminue l’activité musculaire du tibial antérieur lors de la tâche DROP et du biceps fémoral à la marche chez des individus atteints d’une CAI. Elles semblent n’avoir aucun effet significatif sur la cinématique et cinétique du membre inférieur lors de la marche et l’atterrissage d’un saut unipodal. Finalement, cette thèse permet de mieux identifier les déficits biomécaniques à adresser lors de l’élaboration de plan de traitement pour les individus atteints d’une CAI et de mieux comprendre les effets des orthèses plantaires pour atténuer ces déficits. / Chronic ankle instability (CAI) is a major socioeconomic burden and has adverse repercussions for the affected population, such as recurrence of lateral ankle sprains (LAS), which could be explained by lower limb biomechanical deficits. These deficits are observed during daily activities such as walking but also during more difficult tasks such as jump landing. However, the real impact of CAI during locomotion has not yet been clearly described. Foot orthoses are commonly used to treat musculoskeletal pathologies because they modify lower limb biomechanics (kinematics, kinetics and electromyography). However, their effects on lower limb’s biomechanics of individuals with CAI are still unknown. Foot orthoses may help to treat the individuals with CAI more effectively. The main objectives of this thesis were to determine the biomechanical deficits associated with CAI during locomotion and which of these deficits can be attenuated with foot orthoses. Study 1 consisted of systematically reviewing the literature on the biomechanical deficits associated with CAI during walking and running. Study 2 consisted of identifying the biomechanical differences between individuals with and without CAI during walking. Study 3 consisted of determining the biomechanical differences between individuals with and without CAI during unilateral jump landing on even (DROP), inclined (WEDGE) and unstable (FOAM) surfaces and during a unilateral maximal side jump landing (SIDE). Study 4 consisted of determining the effects of foot orthoses on lower limb’s biomechanics of individuals with CAI during walking and unilateral jump landing. During walking, individuals with CAI present many biomechanical deficits that may predispose them to sustain recurrent LAS, including increased ankle inversion and plantarflexion. These contribute to increase the lateral vertical forces under the foot, to modify knee kinematics and kinetics as well as the activity of the gluteus medius and peroneus longus muscles. During unilateral jump landing, individuals with CAI present increased ankle dorsiflexion in order to stabilize the joint. During the WEDGE task, the decreased peroneus longus muscle preactivation could put these individuals at greater risk of sustaining recurrent LAS. In addition, wearing foot orthoses decreases the muscular activity of the tibialis anterior during the DROP task and the biceps femoris during walking in individuals with CAI. FOs have no significant effect on the kinematics and kinetics of the lower limb during walking and unilateral jump landing. Finally, the results of this thesis will help to better identify the biomechanical deficits to be addressed during rehabilitation for individuals with CAI and to better understand the effects of foot orthoses to attenuate these deficits.