Gestion des modifications podales et des pressions plantaires en ultra-trail par des semelles orthopédiques équipées de barres rétro-capitales métatarsiennes

par Stéphane Vermand

Thèse de doctorat en SI - Sciences de l’Ingénieur

Sous la direction de Philippe Joly et de Sébastien Duc.

Le président du jury était Guillaume Millet.

Le jury était composé de William Bertucci.

Les rapporteurs étaient Vincent Martin, Jérémy Coquart.


  • Résumé

    La course d'ultra-trail en montagne provoque de nombreuses altérations d'ordre biomécaniques, physiologiques, neuro-musculaires, posturales et psychologiques qui peuvent engendrer certaines blessures. Cependant, assez peu d'études se sont intéressées aux modifications que peuvent subir les pieds. C'est dans ce cadre que nous avons réalisé 3 études. La première effectuée auprès de 10 coureurs a montré que les avants-pieds s'élargissent et la pression plantaire sous l'avant-pied augmente à partir de la mi-distance d'une épreuve d'ultra-trail de 170 km (UTMB®). La surpression sous l'avant-pied qui est due au déplacement vers l'avant du centre de pression, est susceptible d'accroitre le risque de fracture de fatigue des métatarses. Ces modifications qui ont été observées jusqu'à la fin de la compétition sont probablement liées à la fatigue des sujets. Pour contrecarrer ces modifications, nous avons proposé d'utiliser des semelles orthopédiques moulées comportant chacune une barre rétro capitale (BRC) placée en arrière des têtes métatarsiennes. La 2ème étude réalisée chez 48 coureurs a montré que cet élément orthopédique permet lors du maintien de la posture debout de diminuer les pressions plantaires sous les avants-pieds, de reculer le centre de pression, mais aussi les centres articulaires de la hanche, des épaules et de la tête. La 3ème étude avait pour objectif d'évaluer chez 10 coureurs à pieds l'effet immédiat, à court terme (après 4 semaines) et moyen terme (après 12 semaines) du port des semelles BRC sur la répartition des pressions plantaires et la cinématique articulaire. Un groupe contrôle de taille égale a utilisé pendant la même période des semelles moulées qui ne comportaient aucun élément orthopédique. Cette étude longitudinale a montré que les pressions plantaires sous les têtes métatarsiennes étaient réduites immédiatement avec le port des semelles BRC. Après 4 semaines, cette réduction s'accentuait et l'angle de flexion de la cheville était augmenté lors de l'appui. Après 12 semaines, l'extension maximale du genou était augmentée et la plupart de ces modifications étaient aussi observées même si les sujets utilisent des semelles plates. Aucune variable n'a été modifiée chez les sujets du groupe contrôle. En ce qui concerne les applications pratiques de ces travaux de thèse, au regard de nos résultats, nous pouvons conseiller aux coureurs de longue distance soufrant de douleur au niveau de l'avant-pied de choisir des chaussures un peu plus larges et, d'utiliser des semelles orthopédiques BRC pour réduire la pression sous l'avant-pied.

  • Titre traduit

    Management of foot modification and plantar pressure modifications in ultra-trail by foot orthoses equipped with retro-capital bars


  • Résumé

    Mountain Ultra Marathon is causing many biomechanical, physiological, neuromuscular, postural and psychological alterations which can lead to certain injuries. However, there are few studies has been focused on the feet. In this context, we conducted three original studies. The first one, performed with 10 runners has shown that the front feet width and the plantar pressure under the forefoot has increased from the mid-distance of a 170km ultra-trail race (UTMB®). The overpressure under the forefoot is due to the forward displacement of the center of pressure which may increase the risk of stress fracture of the metatarsals. These changes that were observed until the end of the competition are probably related to the increase of muscular fatigue of the subjects. In opposition of these changes, we proposed to use moulded orthopaedic insoles that comprising a metatarsal retro-capital bar (MRCB) placed behind the metatarsal heads. The second study carried out in 48 runners has shown that this MRCB element allows to reduce the plantar pressures under the front feet during the standing support by moving backward the center of pressure, and also the hip, the shoulders and the head. The objective of the third study was to evaluate the immediate, short-term (after 4 weeks) and medium-term (after 12 weeks) effect of wearing MRCB insoles on plantar pressure distribution and joint kinematics during running with 10 runners. A similar control group of equal size used during the same period of training moulded insoles without orthopaedic element. This longitudinal study showed that the plantar pressures under the metatarsal heads were reduced immediately with wearing MRCB soles. After 4 weeks, this reduction was accentuated and the ankle's angle of flexion was increased during the stride support. After 12 weeks, the maximum knee extension was increased and most of these changes described aboved were also observed even if the subjects used flat insoles. Any significant changes have been observed in the control group whatever the test period. Regard to these results, we can advise long-distance runners that suffer of pain in the forefoot region to choose slightly larger shoes and to use MRCB orthopaedic insoles to reduce pressure under the forefoot.


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