Par Elisa Jolas, lauréate d'une bourse de participation au congrès de la Société de Biomécanique 2023.
L'arthrose du genou est l'une des principales causes d'invalidité dans le monde. Un des facteurs responsables de sa progression est une répartition anormale de la charge dans l'articulation du genou, souvent quantifiée à l'aide des premier et deuxième pics dans les forces de compression créées pendant la marche (KCFp1 et KCFp2 ; Stoltze et al., 2018). Des études se sont alors centrées sur l'identification de changements simples dans la coordination musculaire par le biais de la modélisation pour réduire le KCFp2 (e.g. Wong et al., 2022), en revanche, la réduction du KCFp1 n'a pas autant été investiguée. Ainsi, nous nous sommes demandés si l'augmentation de la force des fessiers, muscles monoarticulaires extenseurs de la hanche, pourrait permettre de réduire ce KCFp1. Nous nous sommes également demandés si la stratégie de marche pouvait avoir un rôle dans cette relation.
Pour répondre à cette question, 24 participants sains ont effectué trois essais de marche. Un système de capture de mouvement avec 32 marqueurs réfléchissants placés sur le membre inférieur et deux plateformes de force ont été utilisés afin de collecter les données. Par la suite, le AnyBody Modelling System (AnyBody Technology, Aalborg, Danemark), a été utilisé afin d’effectuer une analyse de dynamique inverse pour chaque essai de marche dans deux conditions: une condition Normale (i.e., modèle standard), et une condition avec une augmentation de 40%/30% de la force isométrique maximale des moyens et grands fessiers pour observer l'effet sur KCFp1. Les forces de compression de l'articulation du genou ont été calculées. Les groupes de stratégie de marche ont été identifiés à l’aide d’un algorithme de clustering (méthode de Hruschka & Covoes, 2005).
Deux groupes avec des stratégies de marche différentes ont été mis en avant par notre étude, en accord Simonsen & Alkjær (2012): le groupe K+, avec une utilisation prédominante des quadriceps en début de cycle de marche, et le groupe H+ avec une utilisation prédominante des ischio-jambiers. Le renforcement des moyens et grands fessiers a réduit le KCFp1 par rapport à la condition normale pour les deux groupes (cf. Figure 1). Cependant, cette réduction était plus importante pour le groupe H+. La diminution du KCFp1 peut être attribuée à une réduction de l'activation des ischio-jambiers, muscles biarticulaires exerçant une compression sur le genou lors de leur contraction, au profit des fessiers, muscles monoarticulaires qui ont été renforcés. Les participants du groupe K+ qui activent moins les ischio-jambiers pendant la marche présentent un potentiel moindre dans la réduction du KCFp1 par cette stratégie.
En conclusion, notre étude fournit de nouvelles informations quant à l'effet du renforcement des fessiers sur la réduction du KCFp1. Ainsi, une nouvelle approche d'entraînement pourrait consister à renforcer ces muscles et à réduire l'activation des ischio-jambiers durant la marche. De futures études pourraient examiner l'effet d'un entraînement spécifique des muscles de la hanche sur les forces de compression du genou, les données cinématiques de la marche et les symptômes de patients.
Publication
Jolas, E., Simonsen, M. B., & Andersen, M. S. (2023). Simulated Increase in Monoarticular Hip Muscle Strength Reduces the First Peak of Knee Compression Forces During Walking. Journal of Biomechanical Engineering, 145(10), 101011. https://doi.org/10.1115/1.4062781
Références
Hruschka, E. R., & Covoes, T. F. (2005). Feature Selection for Cluster Analysis: An Approach Based on the Simplified Silhouette Criterion. International Conference on Computational Intelligence for Modelling, Control and Automation and International Conference on Intelligent Agents, Web Technologies and Internet Commerce (CIMCA-IAWTIC’06). https://doi.org/10.1109/cimca.2005.1631238
Simonsen, E. B., & Alkjær, T. (2012). The variability problem of normal human walking. Medical Engineering & Physics, 34(2), 219–224. https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2011.07.013
Stoltze, J. S., Rasmussen, J., & Andersen, M. S. (2018). On the biomechanical relationship between applied hip, knee and ankle joint moments and the internal knee compressive forces. International Biomechanics, 5(1), 63–74. https://doi.org/10.1080/23335432.2018.1499442
Wong, C., Bencke, J., & Rasmussen, J. (2022). Triceps surae strength balancing as a management option for early-stage knee osteoarthritis: A patient case. Clinical Biomechanics, 95, 105651. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2022.105651
L’auteur
Elisa Jolas, Ecole Normale Supérieure de Rennes, département Sciences du Sport et Education Physique, Bruz, France.
Elisa Jolas est en 4e année à l’Ecole Normale Supérieure (ENS) de Rennes et en 2e année au Master BME (i.e., BioMedical Engineering) option Biomécanique à l’École nationale supérieure d'Arts et Métiers de Paris. Lors des différents projets de recherche qu'elle a réalisés, elle s'emploie à examiner les pathologies et les troubles du système ostéoarticulaire à l'aide de la modélisation musculosquelettique.
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