Généralités sur la marche

La marche humaine
jeudi 13 septembre 2007
par  Arnaud GOUELLE, Fabrice MEGROT
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La marche est la forme de mouvement humain la plus importante. Des fossiles datant de près de 4 millions d’années attestent déjà de la bipédie d’humanoïdes. Ce n’est donc pas un hasard si la marche est le domaine le plus ancien et le plus étudié en biomécanique, comme l’illustre le nombre de journaux et revues dédiés à son étude. Les connaissances dans ce domaine sont fortement liées au développement des techniques de mesure et notamment aux récents systèmes optoélectroniques d’analyse du mouvement qui donnent les moyens de réaliser des analyses plus précises et approfondies. Après avoir introduit les notions de base portant sur le cycle de marche, nécessaires pour la suite de ce mémoire, nous nous intéresserons à la marche pathologique et notamment aux atteintes de la marche liées à deux pathologies spécifiques, l’hémiplégie et la diplégie spastique.

1.1. Le cycle de marche

Selon Bouisset et Maton (1995), la marche peut être définie comme un déplacement consistant en une translation de l’ensemble du corps, consécutive à des mouvements de rotations* articulaires. Elle utilise une répétition de séquences des segments corporels pour déplacer le corps vers l’avant tout en maintenant l’équilibre (Perry, 1992). A un rythme libre, c’est une activité quasi-périodique avec des phases droites et gauches. De ce fait, pour pouvoir être analysée, la marche est découpée en termes d’événements clés et de phases principales qui se produisent pendant le cycle de marche.

1.1.1. Découpage de base du cycle de marche

Un cycle de marche pour un membre est défini comme la durée qui va de la survenue d’un événement particulier, habituellement le contact du pied, jusqu’à la prochaine apparition du même événement sur le même membre (par exemple, du contact du pied droit au prochain contact du même pied). Il est à noter que nous utilisons ici le terme contact du pied (foot contact) et non contact du talon (heel contact) car, bien que dans la marche normale, le talon soit la première partie du pied à entrer en contact avec le sol, dans le cas de certaines pathologies (e.g. marche digitigrade), d’autres parties du pied (e.g. les orteils) peuvent entrer en contact avec le sol en premier.
Bien que le cycle de marche ait sa propre durée et que cette durée puisse être un paramètre important en soi, le cycle de marche est habituellement normalisé de sorte que le contact initial du pied représente 0% (début du cycle) et que le contact suivant du même pied représente 100% (fin du cycle). Ce procédé de normalisation* rend la comparaison de cycles entre les deux membres ou à travers des personnes différentes beaucoup plus facile.
Le cycle de marche peut encore être réduit pour chaque membre en deux phases principales, la phase d’appui et la phase oscillante, qui alterne pour chaque membre pendant la marche (figure 1). Ceci implique d’ajouter un événement supplémentaire au cycle de marche, le toe-off en anglais (qu’on pourrait traduire par « lever d’orteil »), qui correspond au moment où la pointe du pied quitte le sol. Un cycle de marche est ainsi composé d’une phase d’appui (environ 60% du cycle) suivie d’une phase oscillante (environ 40% du cycle) pour chacun des membres inférieurs droit et gauche. Lorsque les deux membres sont en phase d’appui, on parle d’appui bipodal ou de double appui ; lorsqu’un des deux membres est en phase d’appui et l’autre en phase oscillante, on parle d’appui unipodal.

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Figure 1. Positions de la jambe pendant la phase d’appui (A) et la phase oscillante (B), d’après Drillis (1958).

1.1.2. Description détaillée du cycle de marche

Des auteurs ont proposé différents modèles pour affiner le découpage du cycle de la marche. La figure 2 présente par exemple ceux de Sutherland et al. (1994), Viel (2000) et Whittle (2002).

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Figure 2. Représentations du cycle de marche selon a) Whittle (2002), b) Viel (2000) et c) Sutherland (1994).

Ainsi d’autres évènements et phases peuvent être ajoutés pour détailler davantage un cycle selon les conditions et les besoins de l’étude. Il est important, cependant, que tous les évènements choisis soient reproductibles, c’est-à-dire qu’ils se produisent chez l’ensemble des participants à l’étude. On peut alors distinguer 4 phases pour la phase d’appui et 3 phases pour la phase oscillante (figure 3).

PHASE D’APPUI

• (1) La phase de mise en charge (0 à 10% du cycle de marche).
Elle débute lorsque le pied droit entre en contact avec le sol (0 à 2%) alors que le membre inférieur gauche touche encore le sol et correspond donc au premier appui bipodal. Son rôle est de transférer le poids vers la jambe en phase d’appui, d’absorber les chocs et de conserver la vitesse de marche tout en maintenant l’équilibre.

• (2) La phase de milieu d’appui (10 à 30% du cycle de marche).
C’est la première moitié de l’appui unipodal. Elle permet au corps d’avancer au dessus du pied en appui et se termine quand le centre de masse* du corps est aligné avec l’avant pied.

• (3) La phase de fin d’appui (30 à 50% du cycle de marche).
C’est la deuxième moitié de l’appui unipodal. Le centre de masse passe en avant de l’appui. La phase se termine au contact du pied opposé avec le sol.

• (4) La phase pré-oscillante (50 à 60% du cycle de marche).
Cette phase correspond au deuxième appui bipodal. Son rôle est la propulsion du corps vers l’avant avec le transfert de poids vers la jambe en phase d’appui.

PHASE OSCILLANTE

• (5) La phase de début d’oscillation (60 à 73% du cycle de marche).
Elle correspond au premier tiers de la phase oscillante. Elle se termine quand le pied passe à coté du pied controlatéral. Le rôle de cette phase et des deux suivantes est de permettre l’avancée du membre oscillant sans qu’il ait de contact avec le sol.

• (6) La phase de milieu d’oscillation (73 à 86% du cycle de marche).
Elle correspond au deuxième tiers de la phase oscillante. Elle se termine quand le tibia est vertical.

• (7) La phase de fin d’oscillation (86 à 100% du cycle de marche).
Elle correspond au troisième tiers de la phase oscillante. Elle se termine lorsque le pied droit entre à nouveau en contact avec le sol.

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Figure 3. Phases détaillées de la marche

Les avancées réalisées par les chercheurs et cliniciens dans la description et la compréhension de la marche « normale* » ont permis de se pencher sur la marche « pathologique » dans l’espoir de mieux l’appréhender et de corriger ses effets. Il est évident, en effet, qu’au-delà de la connaissance relative à la marche dite « normale », c’est son application au pathologique qui est primordial pour l’homme. Les études dont l’intérêt se porte sur le rassemblement de données normatives sur le cycle de marche chez des populations normales et pathologiques (e.g. Whittle, 2002 ; Mills, 2001), sur l’analyse de la variabilité de la marche pas à pas ou bien dans son ensemble (e.g. Stolze et al., 1998), ou sur le développement de modèles informatisés de la marche sont toutes déterminantes pour comprendre les caractéristiques fondamentales de la marche.

1.2. La marche pathologique : exemples de l’hémiplégie et de la diplégie
Un grand nombre d’écrits se focalisent sur la recherche fondamentale sur la marche normale et pathologique. Cette recherche est très importante parce qu’elle aide à comprendre les processus régissant la marche et à accumuler des connaissances au sujet de ces processus. Chaque trouble modifie la marche des sujets d’une manière singulière et affecte des paramètres de la marche différents et dans des proportions hétérogènes. Cependant, la marche pathologique se caractérise toujours par une réduction de la longueur du pas*, fréquemment associée à une augmentation de la durée de double appui : la préservation de l’équilibre postural semble primer sur la vitesse de progression chez les sujets pathologiques, comme d’ailleurs chez les personnes âgées.

Deux pathologies affectant la marche des patients, l’hémiplégie et la diplégie, ont notamment été étudiées dès le XIXème siècle et sont abondamment documentées. Les descriptions de la marche de patients n’ont cessées d’être enrichies à mesure du développement technologique, et nous disposons aujourd’hui de classifications pour ces deux affections, proposées respectivement par Winter et al. (1987) et Rodda et Graham (2004).

1.2.1. Classification de la marche chez l’hémiplégique

L’hémiplégie est une paralysie complète ou partielle affectant principalement une moitié du corps à la suite d’une lésion des centres moteurs ou du faisceau pyramidal* (Patten et al., 2004) et dont les causes sont diverses (vasculaires, tumorales, infectieuses, traumatiques). Le membre « sain » n’est pas sain justement, il est seulement moins affecté. La sévérité de l’hémiplégie dépend du niveau topographique de l’atteinte pyramidale.
En 1987, Winter et al. ont proposé une classification en quatre types d’atteinte croissante chez l’hémiplégique spastique, allant du type 1 le plus faible au type 4 le plus sévère (figure 4).

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Figure 4. Classification de la marche de l’hémiplégique spastique selon Winter

Type 1 : Il est caractérisé par un défaut de flexion dorsale* de la cheville en phase oscillante causée par une faiblesse du tibial antérieur avec une prédominance de l’activité des jumeaux (gastrocnémiens), entraînant une attaque pied à plat ou sur la pointe des pieds. Les compensations de la marche peuvent être l’augmentation de la flexion de genou en fin de phase oscillante et/ou une flexion excessive de la hanche en phase oscillante et une augmentation de l’antéversion* du bassin. Ces individus ont un bon contrôle volontaire de la hanche et du genou mais pas de la cheville.

Type 2 « true equinus » : Il est caractérisé par une flexion plantaire* de cheville en phase d’appui. A la différence des sujets de type 1 qui ont une longueur normale du triceps sural, les individus de type 2 ont une rétractation du triceps sural et/ou du tibial postérieur et du long fléchisseur communs des orteils. Les principaux muscles impliqués sont les gastrocnémiens et le tibial postérieur.
Type 2A true equinus – genou normal et hanche en extension (la cheville est en flexion plantaire variable pendant la phase oscillante) ;
Type 2B true equinus – genu recurvatum (possibilité d’étendre le genou exagérément en direction de l’avant de la jambe sur la cuisse) et hanche en extension.

Type 3 « true equinus / jump knee » : Les individus présentent les anomalies de type 2 et une flexion du genou insuffisante en phase oscillante. L’hémiplégique de type 3 est gêné lors du passage du pas en phase oscillante et compense en montant sur le pied controlatéral ou en fauchant du côté hémiplégique. On observe une flexion excessive de la hanche et une antéversion du bassin (mécanisme compensateur). Ces individus possèdent un bon contrôle volontaire de la hanche, mais pas du genou ni de la cheville. Les principaux muscles impliqués sont le droit antérieur et les gastrocnémiens.

Type 4 : Il possède toutes les caractéristiques du type 3 avec un déficit au niveau de la hanche (atteinte des fléchisseurs et adducteurs de hanche). Ces sujets présentent une flexion plantaire de cheville en phase oscillante et en phase d’appui, une diminution de l’amplitude des mouvements du genou, une adduction / rotation interne et une flexion de la hanche. La limitation du mouvement au niveau de la hanche est compensée par l’augmentation de la lordose* lombaire en fin de phase d’appui. La plupart des muscles atteints sont le psoas iliaque, les ischio-jambiers, le droit antérieur et les gastrocnémiens.

1.2.2. Classification de la marche chez le diplégique spastique

La diplégie est la paralysie atteignant de façon identique deux régions symétriques du corps. La diplégie spastique ou maladie de Little est une des formes que peut prendre une infirmité motrice cérébrale (série de troubles affectant le contrôle du mouvement qui apparaissent au cours de la première année de la vie et qui ne s’aggravent pas). Elle se caractérise par des anomalies du mouvement et de la posture liées à une lésion cérébrale stable et définitive entraînant essentiellement une spasticité* associée, à des degrés variables, à des troubles du tonus de l’équilibre et de la force musculaire (Penneçot, 2000). Rodda et Graham (2004) ont proposé une classification des patterns de marche dans un plan sagittal en considérant l’ensemble bassin, hanches, genoux, chevilles et en prenant en compte la sévérité de la pathologie (figure 5).

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Figure 5. Classification de la marche du diplégique spastique selon Rodda et Graham

« True equinus » : La cheville est en flexion plantaire excessive avec un angle tibio-tarsien toujours supérieur à 90°, le genou est en extension ou en léger recurvatum, la hanche est étendue et le bassin est en position normale ou antéversé. La spasticité du triceps sural est dominante.

« Jump gait » : Le pied est en flexion plantaire excessive avec un angle tibio-tarsien toujours supérieur à 90° (en particulier en fin d’appui). Les hanches et les genoux sont en flexion excessive en fin de phase oscillante et pendant le début de la phase d’appui. Hanches et genoux peuvent s’étendre à des degrés variables en fin d’appui mais ne vont jamais jusqu’à l’extension. Le bassin est en position normale ou antéversé avec une hyperlordose lombaire.

« Apparent equinus » : La cheville est normale, la hanche et le genou sont en flexion excessive tout au long de la phase d’appui, le bassin est en position normale ou antéversé.

« Crouch gait » : La cheville est en dorsiflexion excessive tout au long de la phase d’appui, les genoux et les hanches sont en flexion excessive, le bassin est normal ou antéversé. Le triceps sural est allongé et/ou faible, les ischio-jambiers et le psoas iliaque sont spastiques et/ou contractés de façon dominante.

« Asymetric gait » : La marche est asymétrique et différents niveaux d’anomalies coexistent à droite et à gauche.

Les classifications des différentes pathologies affectant la marche, comme celles présentées ci-dessus, sont des outils précieux dans notre approche de ces troubles locomoteurs. Pourtant, l’exercice quotidien des cliniciens les confronte à des cas singuliers où peuvent se mêler plusieurs types d’atteintes ou de pathologies, et dans ces cas, les connaissances empiriques, même les plus précises, peuvent se révéler insuffisantes. De la nécessité des cliniciens de mieux appréhender les troubles pour proposer des options thérapeutiques efficaces aux individus est né un examen clinique quantitatif, l’Analyse Quantifiée de la Marche (AQM).


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