mercredi 27 octobre 2010

Courir pieds nus moins d'impact à cause de l'évolution ?

Pour courir il suffit d'une paire de chaussures...

courir-souplePeut-être même pas, selon D. Liebermann un évolutionniste de Harvard, rapporté dans une News de Nature par Buchen, Lizzie (2010) (A softer ride for barefoot runners) : on pourrait courir même mieux - plus souplement en tous cas – pieds nus. Il montre que ceux qui courent depuis longtemps sans chaussures ont un mouvement qui déroule plus le pied et l'impact produit des forces plus régulières avec moins de pics. Il suggère même que cela pourrait causer moins de blessures. J'y pense souvent en entendant les hauts talons d'une voisine de bureau claquer de son pas décidé sur le sol du couloir...  
Fig 1 : La souplesse du mouvement "rond" qui déroule le pied serait plus important que les chaussures pour limiter les impacts.[img]Source :  F.Lombard

Arrondir le mouvement du pied ? 

A l'opposé de ces considération esthétiques qui justifient les hauts talons, un trend ergonomique récent parait être ces chaussures à la semelle très arrondies rocker sole, qui s'inscrivent dans une mouvance revendiquant le naturel, mais dont le lien avec les travaux de Liebermann n'est pas clair. Ses résultats ne comparent pas ce type de chaussure à d'autres, mais suggèrent plutôt que l'arrondi doit provenir du déroulement du pied et non de la chaussure qui ne pourrait pas amortir un choc sur le talon.
Fig 2 : Un trend dans la chaussure semble être des chaussures aux semelles arrondies "rocker sole" .[img]Source : Ryn: walkwithoutpain.blogspot.com

La course d'endurance : un facteur décisif de notre évolution ?

Dans une autre publication, Bramble, D. M., & Lieberman, D. E. (2004) (Endurance running and the evolution of Homo) ont aussi défendu l'ancrage évolutif de la course à pieds nus : parce que nous courons à pied nus depuis des centaines de milliers d'années nous avons développé une harmonie entre la structure du pied et la dynamique de la foulée. Nous supportons plutôt bien la comparaison pour l'endurance avec d'autres animaux  et notre squelette en porte des traces claires. Lieberman illustre son propos par une video où on le voit  courant pieds nus sur des trottoirs enneigés. Ainsi la course d'endurance serait un facteur décisif de notre évolution, développé peu après la séparation d'avec les chimpanzés et aurait joué un rôle pour déterminer notre structure. Reprenons en détail les deux arguments et leur étayage par les données.

Courir pied nus pour courir plus doux ?

South,           Africa's, Dina Phalula Fig 3 : Ceux qui ont l'habitude de courir pieds nus amortissent naturellement l'impact en atterrissant sur la "paume" du pied, plutot que le talon. [img]Source :Rick Rycroft/AP Photo.
 
Lieberman et son équipe (Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners) ont effectué une analyse bio-mécanique de coureurs d'endurance sur un tapis équipé de capteurs de force, avec des coureurs qui courent pieds nus depuis longtemps (Habitués à courir pieds nus = HCPN) et des habitués à courir chaussés (= HCC) ainsi que des convertis récents à la course pied nus.  (Lieberman, D. E., et al., 2010) Lieberman dit que la première fois qu'un coureur habitué à courir pieds nus s'est élancé sur son appareil,  il a été très surpris : le pic de forces habituel lors de l'impact était absent. (Trad. personnelle) Il a alors comparé trois groupes de personnes : des coureurs de fond qui courent pieds nus depuis longtemps (Habitués à courir pieds nus = HCPN), des coureurs de fond habitués à courir chaussés (HCC), et des coureurs de fond habitués à courir chaussés qui courent pieds nus (HCCPN) Cette comparaison a révélé que ceux qui courent pieds nus depuis longtemps (HCPN) produisent des impacts au sol beaucoup plus doux : le pied frappe le sol par l'avant fore-foot strike (FFS), plutôt que par le talon rear-foot strike (RFS). La majorité ( 75–80%) des coureurs de fond habitués à courir chaussés (HCC) impactent le sol par le talon en premier (RFS) : cela produit des forces de réaction du sol de l'ordre de 1.5 à 3 fois le poids corporel durant les 50 premières millisecondes : cette brutale montée de la force se manifeste par un pic sur la figure 4.a. On voit que les coureurs HCPN produisent des forces qui varient plus régulièrement cf Fig 4.c . Si on regarde seulement les pics des premières millisecondes, leurs mesures révèlent que la force d'impact est 0.58 ± 0.21 poids corporels chez les habitués du pied nu (HCPN) qui déroulent le pied (FFS), soit 3 fois moins que les habitués à courir chaussés qui impactent sur le talon (RFS) soit quand ils courent pieds nus HCCPN (1.89 ± 0.72 body weights )  ou chaussés (HCC) (1.74 ± 0.45 body weights). Lieberman, D. E., et al. (2010) a, RFS during barefoot heel–toe running; b, RFS,   during shod heel–toe running; c, FFS during barefoot,   toe–heel–toe running. Both RFS gaits generate an impact,   transient, but shoes slow the transient’s rate of   loading, and lower its magnitude. FFS generates no   impact transient, even in the barefoot condition.
Fig 4 : Comparaison de  la dynamique du pied lors de la course à pied de coureurs habitués a courir pied nus ou chaussés. Les coureurs habitués à courir pied nus (c) produisent moins de pics des forces lors de l'impact du pied sur le sol (notez bien l'absence de pic dans les premières 50 millisecondes) que ceux qui sont chaussés (b) ou lors de course à pied nus de coureurs habitués à courir chaussés (a). La force de l'impact au sol, même avec une semelle amortissante atteint jusqu'à trois fois le poids du coureur. Ceux qui touchent le sol par l'avant (FFS) ne subissent des forces que de 0.6x leur poids. [img]Source :Lieberman, D. E., et al. (2010)

Utiliser la flexion de la cheville pour réduire l'impact

Lieberman montre donc que la force de l'impact au sol par le talon (RFS), même avec une semelle amortissante est beaucoup plus grande que chez ceux qui touchent le sol par l'avant (FFS) (comme les HCPN) déroulent le pied avec une flexion de la cheville – permettant aux tendons et muscles du pied et du mollet de fonctionner comme des amortisseurs. Il pense que cela pourrait expliquer les fréquentes blessures de la course a pied, mais Lizzie Buche dit que ce lien doit encore être démontré.  Bramble pense que la course chaussée ne profite pas des possibilités d'amortissement de notre membre inférieur et que cela augmente les risques de blessures. "Ignorer comment nous avons évolué et comment nos corps sont faits pour fonctionner est un jeu dangereux " dit-il.

L'évolution de notre squelette lié à la course de fond

Bramble, D. M., & Lieberman, D. E. (2004) ont proposé que les particularités de notre anatomie telles que les jambes longues, la taille très accrue du Gluteus maximus – le muscle de la fesse–,  les orteils courts, et la cambrure du pied sont liés à la course de distance et ont permis à nos ancêtres de poursuivre et à la longue d'attraper des proies épuisées. Figure 3: Anatomical             comparisons of human, chimpanzee, H. erectus and A.             afarensis.,Figure 3 : Anatomical comparisons of human,             chimpanzee, H. erectus and A. afarensis. Unfortunately we             are unable to provide accessible alternative text for this.             If you require assistance to access this image, or to obtain             a text description, please contact npg@nature.com,,a, c,             Anterior and posterior views of human, enumerating features             related to endurance running listed in Table 1. b, d,             Anterior and posterior views of chimpanzee. Labelled muscles             connect the head and neck to the pectoral girdle and are             reduced or absent in humans. e, Reconstruction of H. erectus             based primarily on KNM-WT 15000 (from refs 4, 65); f,             reconstruction of A. afarensis based primarily on AL-288             (from refs 4, 66).

Fig 5  : Comparaison du squelette humain et d'autres primates vivant ou fossiles. a, c, humain, avec les structures liées à la course d'endurance mises en évidence. b, d, Chimpanzé. e, Reconstruction de H. erectus ; f, reconstruction de A. afarensis.  [img]Source : Bramble, D. M., & Lieberman, D. E. (2004)
Ainsi la course d'endurance serait un facteur décisif de notre évolution et non seulement une station dressée qui libère la main comme on l'a souvent envisagé.

Pas si mauvais que ça à la longue...

La vitesse de sprint de l'humain n'a rien d'exceptionnel, mais les auteurs montrent que la vitesse de course d'endurance d'un humain très bien entraîné( jusqu'à  6.5m/s pour des athlètes d'exception) est exceptionnelle pour un primate et  supérieure à la vitesse de trot de la plupart des animaux de taille comparable cf Fig 5a . Un  quadrupède de la taille d'un humain (65kg) trotterait vers  2.8 m/s, passerait au galop vers 3.8 m/s. La course des humains excède donc la vitesse de trot préférée  (3.1 m/s) et la transition au galop  (4.4 m/s) des poneys (110–170kg), et même pour une bête de 500 kg. Comme les quadrupèdes se fatiguent au galop, les auteurs argumentent que sur de très grandes distances les ancêtres des humains finissaient par les rattraper leurs proies.
a, Range of speeds for human ER and sprinting, and minimum trot (Tm), preferred trot (Tp), trot–gallop transition (T–G), preferred gallop (Gp), and maximum sustained gallop (Gms) for ponies (ref. 26), and predicted for quadrupeds of 65 and 500 kg (ref. 25). Also indicated is Gld, the optimal long distance (approx 20 km), daytime galloping speed for horses (ref. 27). Note that quadrupeds sprint at speeds above Gms. b, Comparison of the metabolic cost of transport (COT) in humans and ponies9,16,17. Both species have U-shaped COT curves for walking, and trotting has a similar-shaped curve in the horse, but the human COT is essentially flat at ER speeds. Preferred speeds (dotted rectangles) correspond to the most energy-efficient speeds in horses and walking humans, but speed selection is unrestricted in human ER. Note also that human running, like quadrupedal trotting, involves synchronized movements of diagonally opposite appendages (dots).
Fig 6 : a) La course d'endurance des meilleurs humains (bleu) dépasse en vitesse la vitesse de trop soutenu de nombreux mammifère (bleu). b) La course a pied maintient une efficacité sur une large gamme de vitesses, alors que les quadrupèdes ont une courbe d'efficacité en U et donc une vitesse optimale marquée (rectangle pointillé).Les humains peuvent dépasser cette vitesse optimale à la course d'endurance.  COT Coût métabolique du déplacement en ml d'O2 par kg et km  [img]Source : Bramble, D. M., & Lieberman, D. E. (2004).

En science... on n'affirme que ce dont on est sûr.

Une lecture rapide de ces articles suggère que la sélection naturelle aurait favorisé des structures anatomiques et une démarche de course à pieds nus. Ainsi la course chaussée serait contre-nature et expliquerait pas mal de blessures. Pour décider de manière scientifique si ces résultats valident bien ces conclusions, il faut comprendre comment ils ont été établis, mais aussi établir la solidité du lien avec les conclusions. Ces résultats sont très convaincants "compatibles avec les données ", mais est-ce  bien la seule explication possible de ces données ? Lizzie, Buchen, note en effet que le fait que nos ancêtres couraient en déroulant le pied (FFS) ne prouve pas que ce soit idéal pour nous qui grandissons avec des chaussures. Il n'y a pas de preuve claire que les chaussures actuelles protègent des blessures, mais il n'y en a pas non plus que ceux qui courent actuellement a pied nu auraient moins de blessures, ajoute-t-elle. Pour en être sûr il faudrait établir que c'est la seule conclusion possible pour ces données. De fait cela place la barre de la certitude bien plus haut. Et explique pour quoi la manière scientifique de valider produit des certitudes moins grandes que la foi ou la politique.
Enfin ... en principe... :-)

Sources : 

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