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.

La neurophysiologie et la biomécanique constituent deux approches complémentaires à la compréhension globale de la régulation posturale. Le corps humain est considéré comme un système mécanique poly-articulé régulé par le système nerveux central. Ses entrées sont les couples articulaires et ses sorties les positions des segments corporels. Au vu des stratégies posturales employées en station debout, un modèle non linéaire en double pendule inversé est adopté. Il dépend de paramètres pouvant être estimés par des tables anthropométriques standards. Pour ajuster le modèle à un individu particulier, un recuit simulé est utilisé. Les couples articulaires sont classiquement estimés par des techniques de dynamique inverse sensibles aux incertitudes de mesure. Une méthode alternative issue du domaine de l'automatique, basée l'utilisation d'observateurs à entrées inconnues, est proposée. L'étude d'une classe d'observateurs flous de type Takagi-Sugeno basés sur une forme descripteur est proposée. Les conditions de convergence sont obtenues par une fonction de Lyapunov quadratique et peuvent être conservatives. Quatre approches, admettant une écriture sous la forme de problèmes LMI ou BMI, sont alors proposées afin de relâcher ces conditions. La mise en œuvre d'un observateur flou à entrées inconnues dans le cas de l'homme en station debout est proposée. Les résultats obtenus sont confrontés à ceux des différentes approches de la dynamique inverse. L'observateur flou semble mieux adapté à l'estimation des caractéristiques du mouvement en station debout. De plus son caractère temps réel est souligné et conduit à de nombreuses perspectives en rééducation.

Dans le secteur industriel, la nécessité de fournir des données cliniques lors de la mise sur le marché d'un nouveau dispositif médical s'est sensiblement accrue suite à de récentes évolutions juridiques. L'objectif de ce travail de thèse était de recueillir des données cliniques relatives à l'utilisation d'un nouveau modèle d'orthèse de type releveur de pied pour valider son intérêt vis-à-vis de produits standards. Pour formuler des hypothèses raisonnées et interpréter objectivement ces données, la connaissance des caractéristiques mécaniques des orthèses étudiées a constitué l'étape préalable nécessaire. Après s'être assuré de la faisabilité et de la pertinence du protocole expérimental sur des sujets sains, l'analyse des effets du port des dispositifs lors de tâches motrices élémentaires que sont la station debout et la marche chez des patients (avec atteinte uni ou bilatérale, d'origine périphérique, des muscles fléchisseurs dorsaux de cheville) a constitué le cœur de nos investigations. Celles-ci ont ainsi pu mettre en évidence que le port d'orthèse induit des effets communs et d'autres spécifiques à chaque modèle. Dès lors, de façon originale, nous nous sommes proposés d'identifier, par des moyens simples et rapides, les patients qui tirent davantage profit d'un des modèles d'orthèse. Outre le prérequis indispensable qui est l'acceptation de l'appareillage par le patient, nos résultats précisent que le dispositif orthopédique le plus adapté est celui qui compense le(s) déficit(s) en restaurant la fonction motrice, sans contraindre les capacités préservées.

Dans le secteur industriel, la nécessité de fournir des données cliniques lors de la mise sur le marché d’un nouveau dispositif médical s’est sensiblement accrue suite à de récentes évolutions juridiques. L’objectif de ce travail de thèse était de recueillir des données cliniques relatives à l’utilisation d’un nouveau modèle d’orthèse de type releveur de pied pour valider son intérêt vis-à-vis de produits standards. Pour formuler des hypothèses raisonnées et interpréter objectivement ces données, la connaissance des caractéristiques mécaniques des orthèses étudiées a constitué l’étape préalable nécessaire. Après s’être assuré de la faisabilité et de la pertinence du protocole expérimental sur des sujets sains, l’analyse des effets du port des dispositifs lors de tâches motrices élémentaires que sont la station debout et la marche chez des patients (avec atteinte uni ou bilatérale, d’origine périphérique, des muscles fléchisseurs dorsaux de cheville) a constitué le cœur de nos investigations. Celles-ci ont ainsi pu mettre en évidence que le port d’orthèse induit des effets communs et d’autres spécifiques à chaque modèle. Dès lors, de façon originale, nous nous sommes proposés d’identifier, par des moyens simples et rapides, les patients qui tirent davantage profit d’un des modèles d’orthèse. Outre le prérequis indispensable qui est l’acceptation de l’appareillage par le patient, nos résultats précisent que le dispositif orthopédique le plus adapté est celui qui compense le(s) déficit(s) en restaurant la fonction motrice, sans contraindre les capacités préservées / In the industrial field, the necessity of providing some clinical data during the launching of a new medical device has noticeably increased after some recent legal evolutions. The aim of this thesis was to collect some clinical data concerning the use of a new ankle-foot orthosis in order to confirm its relevance in comparison with standard products. To formulate some reasoned hypotheses and objectively interpret these data, the knowledge of the mechanical characteristics of the studied orthoses has constituted the preliminary necessary step. After checking the feasibility and the relevance of the experimental protocol on healthy subjects, the analysis of the effects of the ankle-foot orthoses during some elementary motor tasks, which are the stance and gait, in patients (suffering from a uni or bilateral affection, of a peripheral origin, ankle dorsal flexor muscles) has been the core of our research. As a consequence, it results from this that the ankle-foot orthosesinfer some common effects and some other, specific to each model. From that moment on, in an original way, we were bound to identify, with some simple and fast ways the patients taking the larger advantage from one of the orthosis models. In addition to the necessary prerequisite which is the acceptance of the equipment by the patient, our results specify that the most adapted orthopaedic device compensates for the deficiency(ies) by restoring the motor function, without restraining the preserved abilities