l`influence du chaussage sur les parametres de la course
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l`influence du chaussage sur les parametres de la course
L’INFLUENCE DU CHAUSSAGE SUR LES PARAMETRES DE LA COURSE Les hommes, depuis leur apparition sur terre, il y a 45 millions d’années, n’ont cessé de courir. La course, autrefois indispensable à l‘homme pour assurer sa survie, est aujourd’hui perçue très différemment. En effet, pour la plus part d’entre nous, nous passons, la majorité de notre temps assis ou même couché. C’est alors que cette discipline est devenue un loisir, qui s’est majoritairement développée à la fin du XXe siècle. Au cours des années 1970, la pratique de la course à pied a connu une importante révolution. C’est à cette période que le marché s’est enrichi de toutes nouvelles chaussures équipées de systèmes de maintien et d'amortis très poussés. Leur objectif est d'accroître les performances et d’améliorer le confort. Dès lors, la chaussure de sport a connu de plus en plus d’innovations technologiques. Après 40 ans de quête constante à l’artificialité, les pays occidentaux privilégient actuellement un retour à la simplicité qui se propage jusque dans la pratique de la course à pied. C'est dans ce contexte que les chaussures minimalistes et le retour de la course pieds nus se révélèrent. Cette mode nous vient tout droit des Etats-Unis. A l’origine de cette nouvelle tendance, un livre publié par Christopher Mac Douglas qui est très vite devenu un best-seller, «Burn to Run» [1]. L’auteur, journaliste reconnu et grand adepte de la course à pied, a subit au cours de ces dernières années de très nombreuses blessures. Ces dernières l'ont poussé à partir à la découverte des Indiens du Tarahumara, connus pour être les plus grands coureurs de fond pieds nus au monde. Ce livre relate son expérience tout en s'appuyant sur les publications de Daniel E. Lieberman, professeur de biologie évolutive humaine à l’université de Harvard et spécialiste de la course à pied nu. Toutefois, les vertus de cette dernière ne seraient pas une nouveauté. En effet, un certain athlète éthiopien, Abebe Bikila, a surpris tout le monde en battant pieds nus le record du monde au marathon des Jeux Olympiques de Rome en 1960. Nous sommes alors en mesure de nous poser la question suivante: « Peut-on mettre en évidence un type de chaussage plus particulièrement adapté à la pratique de la course à pied ? » Selon une hypothèse, les chaussures de courses minimalistes ou la course pieds nus, répondraient davantage aux principaux critères recherchés dans une chaussure de sport à savoir l’optimisation des performances et la protection des membres inférieurs contre les éventuels risques de blessures. Résumé Nous nous apercevons au cours de cette étude de la littérature, qu’il n’est pas facile d’obtenir des réponses claires et unanimes au sujet de l’influence du chaussage sur les paramètres de la course à pied. Effectivement, chacun avance des théories qui ne cessent de se contredire. Mots Clefs Course chaussée, Pied Nu, Minimaliste, Courir, Biomécanique, Blessures, Grève de Pied. Keyword Shod running, Barefoot, Minimalist, Running, Biomechanics, Injuries, Foot-Strike. Introduction, 1 Avant de commencer toute description, nous allons définir la différence entre un cycle et une foulée. «Le cycle est donc caractérisé par sa longueur, sa durée et peut être lui-même décomposé en deux foulées symétriques droite et gauche, correspondant au passage de l’appui d’un pied sur l’autre. Ainsi, la foulée peut être définie par la mesure sur le sol de la distance entre deux appuis successifs. » (Leboeuf) [2] Afin de permettre une meilleure compréhension du reste de l’article, nous allons décrire le déroulement d’un cycle de course. La course est caractérisée par un seul pied au contact du sol suivi d’une phase d’oscillation par les deux pieds. Le début de la phase d’oscillation est marqué par le décollement des orteils. Chaque phase d’appui est subdivisée en une sous-phase d’absorption ou freinage, pendant laquelle le centre de masse décélère horizontalement puis en une autre sousphase de propulsion ou poussée, pendant laquelle le centre de masse est propulsé vers le haut. Cette propulsion du pied nécessite de l’énergie pour permettre le décollement du pied du sol. Dans la première moitié de l’appui correspondant à l’amortissement, les forces sont absorbées puis lors de la propulsion elles sont restituées au système pour permettre la propulsion. Lors du contact du pied au sol l’énergie cinétique et l’énergie potentielle sont transformées en énergie potentielle élastique et stockées par les structures tendineuses et ligamentaires. Lors de la propulsion, l’énergie stockée est libérée en complément de l’énergie fournie par la contraction musculaire. L’augmentation du temps d’oscillation entraîne l’augmentation de l’extension du genou nécessitant plus d’amortissement, dû à un impact au sol plus important. Les structures musculo-tendineuses absorbent l’énergie par étirement et se raccourcissent juste avant la propulsion pour libérer l’énergie stockée mais également en produire. Les muscles bi-articulaires, les tendons ou encore le mouvement de pronation du pied après son contact au sol constituent les mécanismes permettant l’absorption du choc et son amortissement. La longueur de la foulée et la cadence sont aussi des paramètres importants à prendre en considération afin d’optimiser ses performances. (Novacheck) [3]. Méthode Pour mener à bien cette recherche, j’ai utilisé plusieurs ressources provenant d'internet. La première est la plateforme « Jubil », dans laquelle, je me suis surtout servie des bases de données : « PubMed » et « Science- Direct ». Je me suis également servie de « Google Scholar » et enfin, du navigateur Firefox. Pour sélectionner les articles, j’ai exclu, dans un premier temps, tous ceux auxquels je n’avais pas accès; ensuite, ceux dont les recherches étaient toujours en cours; et enfin, les textes qui ne me semblaient pas pertinents par rapport au sujet que j’ai choisi de traiter. L’influence des chaussures sur la foulée 2 Existe-t-il une différence entre la course chaussée et non chaussée ? Pour répondre à cette question, nous allons étudier les différents paramètres (spatio-temporel, cinématique ainsi que la raideur musculo-tendineuse du membre inférieur) qui ont une influence directe sur la course, en terme de performance. Tout d’abord, l’article publié par Libermann et al, [4], en 2010, montre que lorsque nous courons chaussés, la phase de contact au sol à lieu généralement au niveau du talon ce qui va contribuer à diminuer l'efficacité, provoquant un effet de freinage à chaque foulée. Lors de la course pieds nus au contraire, la phase de contact au sol s’effectue plus fréquemment au niveau du médiopied ou de l’avant du pied. Daniel Lieberman a donc émis une hypothèse concernant une réduction de l’impact des forces sur les membres inférieurs, lorsque nous atterrissons en premier sur l’avant pied, qui permettrait de stocker cette énergie dans les mollets et le tendon d’Achille et ainsi permettrait de restituer une plus grande source d’énergie lors de la propulsion. Il a également ajouté que la voûte plantaire nous aiderait à mieux rebondir à chaque foulée et par la même diminuer la quantité d’énergie nécessaire pour courir. Or, dans une chaussure, la voûte plantaire est comprimée et perd ses capacités. Un autre article publié par Hamil et al, [5], en 2011, confirme les résultats de Libermann; affirmant lui aussi, que lorsqu’un coureur court pieds nus, il aura tendance à ne pas poser le talon en premier, ce qui réduira les impacts de chocs. Figure 1 (premier pic d’impact) Figure 1 : Réactions des forces verticales au sol. (a) larges pointillés, personne courant pieds nus (b) petits pointillés, personne chaussé, (chaussure de course standard) (c) trait continu, chaussure minimaliste (Vibram FiveFigueurs) Extrait de Squardrone, 2009,[13] page 10 De Witt et al, [6], en 2000, tout comme le fera Divert et al, [7], en 2005, Bishop et al, [8], en 2006 ou T. Lussianaa & L. Mourota, [9] en 2013, ont tous montré que la course pieds nus, facilite une augmentation de la raideur musculo-tendineuse du membre inférieur qui augmente les capacités du corps à emmagasiner et à restituer l’énergie élastique ce qui entraîne une diminution du coût énergétique. Auparavant, Burkett et al, [10] en 1985, avait établi que le poids de la chaussure joue un rôle dans l’augmentation de la dépense énergétique. En outre, B.Nigg, [11] a observé « que la consommation d'oxygène est généralement de 4% à 5% réduite dans la course pieds nus ». Selon lui, cela est en partie dû, au déplacement du poids de la chaussure. « La demande d'énergie augmente d'environ 1% pour chaque 100 g de masse supplémentaire sur le pied ». Au niveau des paramètres cinématiques, Divert et al, [12], en 2008, Squadrone & Gallozzi, [13], et B.Nigg, [11], en 2009, Libermann et al, [4], en 2010, et enfin Hamil et al, [5], en 2011 se 3 rejoignent tous pour dire que lors de la course pieds nus, on observe une augmentation de l’angle d’ouverture de la cheville, une diminution de l’angle d’ouverture du genoux et donc un abaissement du centre de gravité qui tend à réduire les forces d’impacts du pied au sol et permet un meilleur stockage-restitution de l’énergie élastique. Figure 1 (Deuxième pic d’impact, qui correspond aux forces de restitution d’énergie.) Quant aux paramètres spatio-temporel, et Divert et al, [12], en 2008, Squadrone & Gallozzi, [13],en 2009, ainsi que Liberman et al, [14], en 2012, ont mis en évidence que la course pieds nus diminue la longueur de la foulée, réduit les temps de contact au sol ainsi que le temps de vol et augmente la fréquence de la foulée. L’ensemble de ces modifications permettent une diminution des forces d’impacts et une augmentation de la vitesse de la course. De Witt et al, [6], et Liberman et al, [4], ont aussi montré la présence de deux pics d’impact pour une attaque par l’arrière-pied alors qu’il n’y en aura qu’un lors d’un atterrissage par l’avant-pied. Le premier pic correspond à un impact de transition, qui n’existe pas quand les personnes attaquent par l’avant-pied. Figure 2. Grâce à la concordance de ces études scientifiques, il a donc été clairement établi qu’il existe une différence significative entre la course chaussée et la course pieds nus. En effet, cette dernière présente un intérêt au niveau de la performance en diminuant le coût énergétique. Figure 2 : Réactions des forces verticales au sol, selon trois façons de courir : (a) personne déchaussée, attaquant le sol par le talon. (b) personne chaussée, attaquant le sol par le talon. (c) personne pieds nus, attaquant le sol par l’avant pied. L’attaque par l’arrière-pied (a&b) génère un impact de forces transitoires, mais la chaussure tend à réduire leurs amplitudes. Extrait de Liberman, 2010 [4], page 532. Cependant courir pieds nus, en raison des sols parfois recouverts d’objet coupants, n’est pas sans danger. C’est donc pour cela, que les chaussures dites minimalistes ont été inventées avec les avantages de la course pieds nus, tout en isolant la plante de pied du sol. Selon une étude menée par 4 Squadrone & Gallozzi,[13], en 2009, le modèle "Vibram Fivefingers" mimerait les paramètres étudiés précédemment liés à la course pieds nus (figure1). Néanmoins, Bonacci et al, [15] ont publié un article en 2013, montrant qu’il n’existe aucune différence entre la chaussure de course traditionnelle et certains modèles de chaussures dites "minimalistes". Selon Horvais & Samozino [16] et Bonacci et al, [15] pour qu’une chaussure réussisse à reproduire les modifications constatées au cours de la course pieds nus, il faut que celle-ci réunisse deux critères majeurs : une semelle d’épaisseur semblable à l’arrière et à l’avant du pied ainsi qu’une absence totale d’amorti au niveau du talon. Libermann et al, [14] a publié en 2012, un article qui émet un avertissement sur la course pied nu ou en chaussure minimaliste. En effet les coureurs, qui courent depuis toujours en chaussures dites maximalistes, ne vont pas, par le simple fait de retirer leurs chaussures, retrouver les mêmes paramètres de course que les personnes qui courent pieds nus depuis de nombreuses années. La course pieds nus est une compétence, qui selon lui, doit être apprise. Allison et al, [17] en 2013, ont publié un article qui notifie que lorsque les coureurs habitués à atterrir sur l’arrière-pied modifient leur course, afin d’atterrir, en premier, sur l’avant-pied, vont dépenser beaucoup plus d'oxygène et d'énergie qu’auparavant. Liberman et al, [14], Jenkins et al, [18] ainsi que Ridge et al [19], monterons, par le biais d’expérience, qu’il est indispensable de respecter une phase de transition longue et progressive vers cette nouvelle façon d’appréhender la course à pied. Les risques de blessures générées par les chaussures Dans les années 70, on nous a affirmé que courir avec des chaussures amortissantes réduirait les risques de blessures. Or depuis ces dernières décennies, de plus en plus d’études scientifiques sembleraient avancer le contraire. Pour répondre à nos interrogations, il serait aisé de comparer les taux de blessures constatées chez les coureurs chaussés et celles obtenues chez les coureurs non chaussés. Selon l’article publié par Van Gent et al, [20], en 2007, le plus souvent cité, en terme de référence sur l’incidence des blessures au niveau des membres inférieurs celles-ci variaient entre en 20% et 80%. Cependant, aucune publication n’a encore été faite quant au recensement du taux de blessures pour les personnes courant pieds nus. Nous allons donc étudier les publications réalisées à ce sujet afin d’y voir plus clair. Selon l’article publié par Libermann et al, [4] en 2010, les hommes courent pieds nus depuis leur apparition sur terre. Ils ont donc, au cours de leur évolution pu développer des mécanismes qui leurs ont permis de courir nu pied, tout en minimisant les risques de blessures. Puis, il affirme que, les personnes habituées à courir chaussées présenteraient une faiblesse des muscles du pied, qui contribuerait à une pronation excessive. En cas de pronation exagérée au moment de l’impact du talon au sol, le talon va se coucher sur son bord interne ce qui provoque un affaissement de la voûte plantaire, qui entraine une majoration des contraintes au niveau fascia plantaire (arche du pied), ce qui peut générer des fascistes plantaires (inflammation des muscles de la voûte plantaire). Libermann, dans ces conclusions, suppose donc la possibilité d’une probable réduction des blessures chez les coureurs pieds nus. Toutefois, il notifie que ceux-ci ne sont que des hypothèses et qu’il est nécessaire de réaliser d’autres études afin de prouver scientifiquement ces déductions. Robbins et Hanna [21], en 1987, Lieberman et al, [14], Goss et Gross [22], Rixe et al, [23] en 2012, ont mis en évidence que courir pieds nus pourrait protéger contre les blessures fréquemment observées chez les individus courant en chaussure de course moderne. À cela s'ajoute plusieurs 5 études conduites par Robbins et al entre 1987 et 1995, [21] [24] pour lesquelles des expériences ont montré que l'isolation sensorielle du pied inhérente à la chaussure de course traditionnelle semble responsable de la fréquence élevée des accidents. En effet, les informations recueillies par la peau du pied, en contact direct avec le sol, améliorent la perception de la position du pied dans l'espace ce qui tend a diminué les risques d'entorse. En décembre 2009, Casey Kerrigan et al, [25] a publié une étude de biomécanique dans laquelle il révélait que les chaussures de course maximalistes augmentaient les forces de tension exercées sur les articulations des hanches, des genoux et des chevilles. Cette augmentation était, selon lui, due aux matériaux amortissant présents au niveau des talons ainsi qu’à la présence de voûte plantaire renforcée. Il a donc conseillé aux fabricants de chaussures de sport de modifier leur conception. Néanmoins, il faut rester très prudent quant à l’utilisation des chaussures minimalistes car d’autres études scientifiques ont montré que le port de chaussures minimalistes n’est pas sans danger. Un article publié en Janvier 2013, par Sarah Ridge et al, [19] a démontré que les chaussures minimalistes, en l’occurrence les « Vibram FiveFingers », qui rappelons le, imitent la course naturelle pieds nus, peuvent augmenter les risque de blessures des os du pied. Ensuite, les chercheurs de l'Université nationale de Taiwan, [26] ont constaté, en 2013, que les personnes atterrissant en premier sur l’avant-pied mobilisent davantage l’activité des mollets, ce qui pourrait augmenter les risques de blessures au niveau de ce muscle. Enfin, Giuliani et al, [27] a suggéré, en 2011, que l'absence d’amortis et de soutien de voûte dans la chaussure de sport peuvent augmenter les risques de blessures, en particulier les blessures telles que les fractures de stress. Nous conclurons ce paragraphe avec une étude très intéressante, récemment publié en décembre 2013 par Malisoux et al,[28], qui au-delà du débat animé, a mis en évidence que le simple fait d’utiliser différentes paires de chaussures de courses, aux propriétés variées, tout comme la pratique d’autres sports, contribueraient à réduire les risques d’apparitions de blessures. Conclusion La course à pied qu’elle soit exécutée, pieds nus, en chaussure minimaliste ou au contraire maximaliste, reste à l’heure actuelle, un grand débat encore très controversé. En effet, il y a encore quelques années, il nous était inconcevable d’imaginer pouvoir courir pieds nus. Et pourtant maintenant, on semble nous démontrer tout à fait le contraire. Alors qui croire ? D’autant que beaucoup de scientifiques semblent nous promouvoir les bienfaits de la course en chaussures minimalistes ne seraient pas dénouer de tous intérêts. Liberman qui est l’un des scientifiques qui a effectué le plus de recherches dans ce domaine, a été financé par « Vibram », qui propose les chaussures minimalistes « FiveFinger ». Il y en a aussi Kerrigan qui a créé sa propre société de vente de chaussures minimalistes, tout comme Richards, que nous n’avons pas cité ici. Il faut donc aborder ce sujet avec beaucoup de précautions car comme nous l’avons montré précédemment, il existe encore beaucoup de questions et peu de réponses prouvées scientifiquement. Ces lacunes devront donc être comblées par des futures recherches. C’est pourquoi, à l’heure actuelle, la meilleure façon de se faire sa propre idée, c’est peut-être d’essayer… REFERENCES 6 [1] McDougall, Christopher. Born to Run: A Hidden Tribe, Superathletes, and the Greatest Race the World Has Never Seen. Vintage. 2009 [2] Leboeuf F, Achard de Leluardière F, Lacouture P, Duboy J, Leplanquais F, Junqua A. Étude biomécanique de la course à pied. EMC (Elsevier SAS, Paris), Podologie. 2006 ; 27-020-A-20. [3] Novacheck T.F. The biomechanics of running. Gait and Posture. 1998; 7, 77-95. [4] Lieberman D.E, Venkadesan M, Werbel W.A, Daoud A.I, D’Andrea S, Davis I.S, Ojiambo Mang’Eni R, Pitsiladis Y. Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature. 2010; 463, 531-535. [5] Hamill J, Russell EM, Gruber AH and Miller R. Impact characteristics in shod and barefoot running. Footwear Science. 2011; 3 (1): 33-40 [6] De Wit B, De Clercq D, Aerts P. Biomechanical analysis of the stance phase during barefoot and shod running. Journal of Biomechanics. 2000; 33(3): 269-78. [7] Divert, C., Baur, H., Mornieux, G., Mayer, F., & Belli, A. Stiffness adaptations in shod running. Journal of Applied Biomechanics. 2005; 21(4): 311-321. [8] Bishop M, Fiolkowski P, Conrad B, Brunt D, & Horodyski M. Athletic footwear, Leg Stiffness, and Running Kinematics. Journal of Athletic Training. 2006; 41(4): 387–392. [9] T. Lussianaa, L. Mourota. Effect of minimal shoes on vertical and leg stiffness in running. Science & Sports. 2013; 28(6): 335–337 [10] Burkett L. N, Kohrt W. M, & Buchbinder R. Effects of shoes and foot orthotics on VO2 and selected frontal plane knee kinematics. Medicine and Science in Sports and Exercise. 1985; 17(1): 345–352. [11] B.Nigg. Biomechanical considerations on barefoot movement and barefoot shoe concepts. Footwear Science. 2009; 1(2): 73-79. [12] Divert C, Mornieux G, Freychat P, Baly L , Mayer F, & Belli A. Mechanical comparison of Barefoot and ShodRunning. International journal of sports medicine. 2008; 29(6): 512-518. [13] Squadrone R, Gallozzi C. Biomechanical and physiological comparison of barefoot and two shod conditions in experienced barefoot runners. The Journal of sports medicine and physical fitness. 2009; 49(1): 6-13. [14] Daoud AI, Geissler GJ, Wang F, Saretsky J, Daoud YA, Lieberman DE. Foot strike and injury rates in endurance runners: a retrospective study. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2012; 44(7): 1325-34. 7 [15] Bonacci J, Saunders PU, Hicks A, Rantalainen T, Vicienzino BT, Spratford W. Running in a minimalist and lightweight show is not the same as running barefoot: a biomechanical study. British Journal of Sports Medicine. 2013; 47(6): 387-92. [16] Horvais N, Samozino P. Effect of midsole geometry on foot strike pattern and running kinematics. Footwear Science. 2013; 5(2): 81-89. [17] Allison H. Gruber, Brian R. Umberger, Barry Braun, and Joseph Hamill. Economy and rate of carbohydrate oxidation during running with rearfoot and forefoot strike patterns. Journal of Applied Physiology. 2013; 115(2): 194-201. [18] Jenkins DW, and Cauthon DJ. Barefoot running claims and controversies: a review of the literature. Journal of the American Podiatric Medical Association. 2011; 101(3): 231-46. [19] Ridge ST, Johnson AW, Mitchell UH, Hunter I, Robinson E, Rich BS, Brown. Foot bone marrow edema after a 10-wk transition to minimalist running shoes. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2013; 45(7): 1363-8. [20] van Gent RN, Siem D, van Middelkoop M, van Os AG, Bierma-Zeinstra SM, Koes BW. Incidence and determinants of lower extremity running injuries in long distance runners: a systematic review. British Journal of Sports Medicine. 2007; 41(8): 469-480. [21] Robbins SE, Hanna AM. Running-related injury prevention through barefoot adaptations. Medicine and Science in Sports and Exercise. 1987; 19(2): 148-56. [22] Goss DL, Gross MT. Relationships among self-reported shoe type, foot-strike pattern, and injury incidence. US Army Medical Department Journal. 2012; 2012 Oct-Dec: 25-30. [23] Rixe JA, Gallo RA, Silvis ML.The barefoot debate: can minimalist shoes reduce running-related injuries? Current Sports Medicine Reports. 2012; 11(3): 160-5. [24] S Robbins, E Waked, R Rappel. Ankle taping improves proprioception before and after exercise in young men. British Journal of Sports Medicine. 1995; 29(4): 242-247. [25] Kerrigan DC, Franz JR, Keenan GS, Dicharry J, Della Croce U, Wilder RP. The effect of running shoes on lower extremity joint torques. Journal of the American Academy of Physical Medicine and Rehabilitation. 2009; 1(12): 1058-1063. [26] Shih Y, Lin K, Shiang T. Is the foot striking pattern more important than barefoot or shod conditions when running? Gait Posture. 2013; 38(3): 490-4. [27] Giuliani J, Masini B, Alitz C, and Owens BD. Barefoot-simulating footwear associated with metatarsal stress injury in 2 runners. Orthopedics. 2011; 34(7): e320-3. 8 [28] L. Malisoux, J. Ramesh, R. Mann, R. Seil, A. Urhausen, D. Theisen. Can parallel use of different running shoes decrease running-related injury risk? Scandinavian journal of medicine science in sports. 2013; 23(8) DOI: 10.1111/sms.12154 9