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Concept
d'amortissement
des chaussures de sport |
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| Tous
les ans, les fabricants de chaussures
de sport rivalisent d'ingéniosité
pour présenter aux sportifs
des modèles plus «
performants ». |
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Parmi ces progrès, certaines
marques insistent sur le concept
d’amortissement. Si le
confort apporté est indéniable,
tout médecin du sport
devrait se poser des questions
sur le rôle et les conséquences
cliniques imputables au concept
d’amortissement. Le but
des quelques lignes qui suivent
est de poser les bonnes questions
et apporter quelques réponses
en 10 points essentiels.
1 –
Qu’est-ce qu’un
dispositif amortisseur ?
En physique, un matériau
est dit amortisseur s’il
réduit l’amplitude
des oscillations engendrées
lors d’un choc brutal.
Les amortisseurs d’une
automobile évitent les
oscillations provoquées
par les défauts de la
chaussée. Dans le sport,
la réception d’un
saut ou d’un pas de marche
ou de course génère
une onde de choc qui se propage
jusqu’à l’occiput
grâce au squelette et
qui pour certains biomécaniciens
doit être amortie.
2-
Matériaux amortisseurs
Il existe deux types de matériaux
amortisseurs : élastique,
qui se déforme lors d’un
l’impact mais conserve
une énergie de tension
élastique qu’il
restitue plus ou moins rapidement,
et amortisseur proprement dit
qui se déforme peu et
transforme une partie de l’énergie
sous forme de chaleur.
Il existe des amortisseurs naturels,
utilisés depuis l’antiquité
notamment pour la roue (bois,
cuir, feutre, liège,
caoutchouc) et des produits
synthétiques dérivés
de la pétrochimie :
- polyuréthannes PU :
Sorbothane? ((British Technology
Group), Podiane?, plutôt
amortisseur vrai
- EVA (acétate d’éthylène
vinylique), plutôt élastique
(Brooks ?, 1974)
- mélanges : tomilite,
phylon
- « Air » (gaz dans
PU, Tailwind de Nike ?, 1979).
Le matériau de référence
reste le caoutchouc naturel,
importé en Europe dès
1736. Grâce à la
découverte de sa vulcanisation
par Charles Goodyear en 1839,
des semelles ont pu être
fabriquées.
3 –
Connaît-on les effets
de l’onde de choc ?
Le contact du talon au sol impose
une décélération
brutale qui génère
l’onde choc. L’accélération
(g) au moment de l’impact
peut être calculée
par la relation f = mg. Cependant,
la masse apparente du corps
(m) est rendue variable par
un système de ressorts
et d’amortisseurs naturels
que nous évoquerons.
En 1977, paraît la première
étude des ondes de choc
transmises au squelette lors
de l’impact du talon.
Puis, des accéléromètres
miniaturisés ont pu être
utilisés chez des coureurs
pour mesurer l’accélération
de cette onde de choc, notamment
sur le tibia, le rachis et le
crâne. Importante chez
un coureur pied nu, elle diminue
sur un sol sportif et surtout
lors du port de certaines chaussures.
Sa vitesse approche les 120
km/h dans le tibia, ce qui correspond
à un tremblement de terre
de 4 sur l’échelle
de Richter. Cette onde de choc
diminue progressivement d’intensité
; pour une valeur de 5 g au
tibia elle passe à 0.5
g au niveau du crâne.
Bien sur, son intensité
est négligeable par rapport
à l’onde de choc
produite à proximité
d’un engin explosif.
a) L’onde
de choc subit par le pied à
la course est-elle nuisible
?
Pratiquement, aucune preuve
scientifique ne confirme le
lien entre une pathologie et
l’onde de choc générée
à la course chez l’homme.
La première étude
longtemps utilisée comme
argument probant par les chausseurs,
date de 1982 (Radin) et a révélé
des lésions cartilagineuses
du genou chez des moutons que
l’on a obligé à
marcher pendant plusieurs jours
sur du macadam au lieu du pâturage
habituel.
b) Le rôle
indispensable de l’onde
de choc est démontré.
La recherche spatiale sur l’apesanteur
comme l’étude de
l’ostéoporose ont
prouvé le rôle
primordial de l’onde de
choc dans la minéralisation
et la résistance de notre
squelette.
c) Connaît-on
les seuils de nocivité
?
L’affirmation de certains
fabricants de chaussures sur
l’insuffisance de notre
capiton plantaire pour la course
de longue distance, surtout
sur des sols artificiels et
durs comme le macadam, l’asphalte
ou le bitume, reste gratuite.
L’absence d’onde
de choc fragilise nos os, une
onde de choc très intense
détruit nos tissus, mais
les seuils restent à
préciser.
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Auteur(s)
: |
Dr
A. Goldcher,
médecin
du Sport,
Dir. d’enseignement
du diplôme
universitaire
de podologie
du sport
de la Faculté
de Médecine
Paris VI (Pitié-Salpétrière).
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- Clarke T.E.,
Frederick E.C.
and col. - Sport
shoes and playing
surfaces. Human
Kinetic
Publishers
Inc., Champaign,
Illinois, 1984.
- Fritschy D.-
L’amortisseur,
un nouveau concept
en orthopédie.
Méd et
hyg, 1982, 40,
2585-2589.
- Gabella J.-L.
- La chaussure
de jogging.
Med. Chir. Pied,
1985, 2, 11-17.
- Goldcher A.-
Cahier des
charges médical
d’une
chaussure de
sport.
Techni Média,
janv. 1989,
5, 38-41.
- Goldcher A.,
Nataf E. –
Podologie
du sport. De
A à Z
: toutes les
pathologies,
tous les sports.
Editions Masson,
Paris, 2002,
192 pages.
- Got C.- Les
chaussures de
sport.
La Recherche,
1987, 18, 1020-1027.
- Lalardrie
B.- Les
ressorts cachés
du coureur à
pied. Gaz.
Méd.,
1987, 94, 29,
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- Nigg B.M.
- Biomechanics
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p151ff. Human
Kinetics Publishers
Inc., Champain,
Illinois, 1986.
- Noe D.A.,
Voto S.J. et
coll. - Role
of the calcaneal
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impact.
J. Biomed. Eng.,
1993, 15, 23-26.
- Radin EL,
Eyre D., Kelman
J.L., Schiller
Al - Effect
of prolonged
walking on concrete
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of sheep.
J. Biomech.,
1982, 15, 487-492.
- Voloshin A.,
Wosk J. - Influence
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shock absorbers
on human gait.
Clinical Orthopedics,
1981, 160, 52-56. |
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4 – Existe-t-il
dans notre corps des dispositifs physiologiques
de lutte contre l’onde de choc
? |
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Notre corps est pourvu de différents
systèmes d’amortissement
naturels.
a) le capiton plantaire,
principal amortisseur, en première
ligne, formé d’adipocytes,
de fibres musculaires et d’un
riche réseau veineux superficiel.
Très efficace, il associe des
propriétés d’élasticité
et d’amortissement.
b) Les cartilages
articulaires ont également
des qualités amortissantes.
c) L’architecture
morphostatique de nos membres inférieurs.
Elle assure la suspension et l’amortissement,
complétée par les vertus
irremplaçables de la dynamique.
A la course, le pied se déroule
du bord latéral de son talon
vers les orteils et pivote dans le
sens transversal. Il passe par trois
phases principales dans le plan frontal
: pose du talon sur sa partie latérale
(supination), bascule sur le bord
médial (pronation) puis nouvelle
supination.
d) La prono-supination
dépend essentiellement des
articulations subtalienne et médiotarsienne
ainsi que de la mobilité tibio-fibulaire.
C’est un mouvement physiologique
indispensable à la bipédie.
Il a une triple fonction : compenser
les éventuels troubles statiques
du membre inférieur en répartissant
le poids du corps sur une surface
d’appui maximale à chaque
instant (« suspension »),
agir comme un ressort (« récupération
d’énergie »), stabiliser
la structure ostéo-articulaire
et amortir (passage d’une structure
souple à une structure rigide).
Seule une minorité de coureurs,
qui ne court qu’en appui sur
l’avant-pied, échappe
à la prono-supination de stabilisation
de l’arrière-pied.
5 –
Relation entre onde de choc, pression
plantaire et amortisseur
Le discours volontairement ambigu
des services de marketing des chausseurs
essaye, malheureusement parfois avec
succès, de faire un amalgame
entre des notions physiques différentes.
L’onde choc est qualifiée
d’énergie « négative
» et les argumentaires de vente
utilisent souvent les courbes de force
qui révèlent que le
pied du coureur supporte 2 à
3 fois le poids du corps à
chaque pas. Une bonne réflexion
scientifique relativise l’impact
de ces courbes d’enregistrement
de la force dans le temps, au cours
du déroulement du pied au sol.
a) La masse corporelle,
l’attraction et la rotation
terrestre déterminent sur le
pied des forces dont la résultante
plantaire peut être mesurée
grâce à un plateau de
force. Elle varie en fonction de la
foulée, de la vitesse, du terrain
et des chaussures.
b) Cette force verticale
s’applique sur une surface plantaire
déterminée qui génère
une pression (P = F / S), véritable
responsable des lésions de
surcharge (pression x temps d’appui).
Il suffit de faire courir sur un podographe
pour constater qu’il n’existe
pas de surcharge de pression sous
talonnière. Parler de «
pose » du talon semble plus
juste que le terme de « pic
d’attaque ».
c) De plus, dès
1987, il a été démontré
(Got) qu’une chaussure amortissante
diminuait légèrement
le pic de force lors de la pose du
talon mais augmentait de 20% la force
sous métatarsienne (la plus
importante subie par le pied) et prolongeait
la pose du pied au sol de 20%. Ces
2 facteurs tendent à augmenter
les pressions plantaires, sources
principales de pathologies microtraumatiques
des membres inférieurs du coureur.
6 –
Conséquences physiologiques
des semelles amortissantes
Courir sur des semelles amortissantes
a des répercussions importantes
sur notre corps. N’oublions
pas que le meilleur amortisseur reste
le sable (utilisation ancienne et
fréquente dans des sacs pour
se protéger d’armes à
feu) et chacun connaît la difficulté
de courir sur la plage. Voici quelques
effets physiologiques dus à
la semelle amortissante :
- ralentissement de la pose du pied
au sol
- ralentissement des calculs de l’unité
centrale cérébrale (retard
de la flexion du genou)
- augmentation de la force d’appui
plantaire
- allongement le temps de contact
pied/sol
- déperdition d’énergie
à chaque pas
- augmentation le travail musculaire
pour compenser la perte d'énergie
pour un effort identique sans semelle
amortissante
- instabilité à la pose
du pied au sol, d’autant plus
forte que le matériau est élastique
(matériau mou ou gazeux).
A long terme, l’utilisation
quotidienne d’une semelle plus
amortissante que notre capiton plantaire
a d’autres effets pervers :
- fragilisation osseuse par absorption
de l’onde de choc
- accoutumance puis dépendance
du capiton (véritable addiction
podale); son rôle devenant mineur,
il s’adapte en devenant mou
et en s’atrophiant progressivement.
Les jeunes habitués au port
de chaussures de sport trouvent inconfortables
les chaussures à semelle de
cuir car ils ressentent toutes les
aspérités du sol, leur
capiton devenant déficient.
Une étude in vitro sur 5 jambes
récemment amputées (Noe),
a montré que le capiton sain
sous calcanéen atténue
de 80% le pic de l’onde de choc.
Certains matériaux amortisseurs,
comme le Sorbothane 50?, absorbent
jusqu'à 95% cette onde de choc.
Or, l’association de Sorbothane
à un capiton sain absorbe 98%
de l’onde choc soit un gain
relatif de 18% par rapport au pied
nu. De plus, l’efficacité
dépend de la compliance du
système pied/amortisseur. C’est-à-dire,
que plus utilise de semelle amortissante
performante, plus le gain par rapport
au pied nu s’atténue.
Un gain d’amortissement de moins
de 20% de l’onde de choc justifie
t-il le risque physiopathologique
?
7 –
Conséquences cliniques des
semelles amortissantes
Un bilan clinique objectif met en
évidence la supériorité
des inconvénients de ces semelles
face à leurs avantages. Le
ralentissement de la pose du pied
au sol et le contact plus doux procurent
une sensation de confort incontestable.
En revanche, le confort se paye au
prix fort sur les plans physiopathologique
et clinique.
- Le ralentissement de la pose du
pied au sol retarde la flexion du
genou et explique de nombreuses lésions
cartilagineuses et méniscales.
- La déperdition d’énergie,
sous forme de chaleur pour les amortisseurs
proprement dits et sous forme de restitution
retardée pour les amortisseurs
élastiques, nécessite
un surcroît d’effort musculaire,
donc un risque de surmenage des tendons
et des enthèses.
- Le contact pied/sol plus doux déclenche
ou aggrave l’instabilité.
Les tendons extrinsèques ont
un travail supplémentaire de
stabilisation jusqu’à
l’appui du pied sur un sol dur.
Chez de nombreux coureurs, le port
de semelles amortissantes favorisent
l’hyperpronation dont l’action
péjorative podale n’est
plus à démontrer : tendinopathies
et enthésopathies (surtout
du tibial postérieur), fractures
de fatigue, bursopathies, aponévropathies,
etc. La chaussure accentue les mouvements
de prono-supination ou plutôt
d’inversion-éversion,
en amplitude ou en vitesse. En d’autres
termes, le pied chaussé devient
moins stable que le pied nu.
8 –
Dispositifs de compensation des inconvénients
liés à l’amortissement
Depuis plus d’un demi-siècle,
les chausseurs ont compris et lutté
contre le rôle délétère
de l’hyperpronation. Les semelles
amortissantes ont remis ce problème
au premier rang des préoccupations
des fabricants concernés car
elles amplifient l’angle de
pronation et la vitesse de passage
de la supination (pose du talon en
varus) à la pronation (passage
en appui plantigrade) Depuis quelques
années des innovations apparaissent
régulièrement sur le
marché dont le but inavoué
est de limiter les effets pervers
des semelles amortissantes :
- Contrefort rigide, pour stabiliser
le calcaneus
- Talonnette bidensité plus
ferme en médial
- Heel cleft, fente dans la semelle
talonnière pour ralentir le
passage de la supination à
la pronation du talon
- Footbridge, dispositif plantaire
et médial pour rigidifier la
tige lors de la pronation
- Footframe, sorte de contrefort à
minima
- DMX, transfert de pression
- Amortisseur en nid d’abeille,
Trinomic, imitant le capiton plantaire
- Air bag tubulaire à pression
différente, imitant les talonnette
bidensité.
9 –
Quand et comment amortir ?
La semelle amortissante reste utile
dans un but thérapeutique au
cours du traitement d’une blessure
(fracture de fatigue, enthésopathie,
tendinopathie) et de la reprise progressive
du sport. En revanche, il faut plutôt
déconseiller le port de semelles
amortissantes en cas d’instabilité
voire d’hyperlaxité et
chez le coureur hyperpronateur.
Le médecin du sport doit informer
tout sportif sur les avantages et
les inconvénients des amortisseurs.
- Il peut être largement utilisé
chez les amateurs ou les sportifs
occasionnels qui recherche du confort
et qui ne porte des chaussures amortissantes
que lors de l’activité.
- Le sportif de haut niveau ou professionnel
doit savoir qu’amortir diminue
ses performances et augmente le risque
de blessure. Les semelles amortissantes
peuvent être utilisées
en entraînement, en conservant
au moins 20% de l'activité
sans amortisseur pour préserver
les propriétés naturelles
du capiton, indispensables lors des
compétitions.
10 - Conclusion
Si l’amortissement améliore
le confort, il joue un rôle
dans la physiopathologie de nombreuses
blessures du sportif, par instabilité
et hyperpronation de l’arrière
pied. Il est difficile de concilier
confort et performance, hypersollicitation
tendineuse et prévention de
lésions. Le médecin
du sport doit analyser toutes les
données publiées d’un
point de vue scientifique et ne pas
se laisser abuser par l’ambiguïté
des termes utilisés par les
services de marketing des chausseurs.
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