Place du Core Stability dans les interactions posture-mouvement chez le sportif : de la régulation de l’équilibre au risque de blessure

Place of Core Stability in posture-movement interactions with athletes : from balance control to injury risk

• Auteur / Autrice : Youri Duchêne
• Direction : Gérome Gauchard, Guillaume Mornieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 23/02/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Développement, adaptation et handicap - Régulations cardio-respiratoires et de la motricité (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Bastogne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérome Gauchard, Guillaume Mornieux, William Bertucci, Frédérique Hintzy-Cloutier, Caroline Nicol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : William Bertucci, Frédérique Hintzy-Cloutier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Sportifs -- Lésions et blessures

Mouvements

Transmission neuromusculaire

Posture

Mots clés libres

Core Stability

Contrôle postural

Contrôle neuromusculaire

Risque de blessure

Core Stability

Postural control

Neuromuscular control

Injury risk

Résumé

Lors des interactions posture-mouvement, le Core Stability va être central pour assurer la stabilité du corps en équilibre et permettre une production de mouvement efficace. Le Core Stability est défini comme la capacité de contrôler la position et le mouvement du tronc par rapport au pelvis grâce aux muscles du Core lors de mouvements dynamiques, perturbés ou non, afin de permettre le transfert ou la production de force optimale vers les segments terminaux. L’objectif général de cette thèse est d’étudier le Core Stability dans un continuum de tâches posturo-motrices, de la station bipodale instable aux mouvements dynamiques, chez les sportifs. Le contrôle postural orthostatique est principalement modélisé comme un double pendule inversé, autour de l’articulation de la cheville et de la hanche. Cette modélisation ne permet cependant pas de comprendre le rôle du tronc, qui, de par son inertie et sa position centrale, doit être analysé séparément de la hanche. C’est pourquoi le premier objectif de cette thèse est de déterminer le poids du tronc dans la régulation posturale et les mécanismes neuromusculaires permettant de le contrôler, lors d’une tâche d’équilibre challengée. Nous avons mis en avant que la cheville est l’articulation qui contribue globalement le plus au contrôle postural, suivie du tronc, de la hanche et enfin du genou. Les déplacements du tronc semblent être majoritairement contrôlés par les muscles erector spinae mais les abdominaux pourraient avoir un rôle de stabilisateurs du rachis. La régulation posturale consécutive à une perturbation externe implique des stratégies motrices (et donc des mécanismes de contrôle neuromusculaire) du Core Stability, qui ne sont pas clairement identifiées. L’étude des mécanismes de co-contractions neuromusculaires pourraient permettre de mieux appréhender la cinématique du Core Stability. Le deuxième objectif est par conséquent de mettre en évidence les stratégies motrices et les mécanismes de contrôle neuromusculaire du Core Stability lors de situations posturales perturbées. Nous avons mis en avant que les inclinaisons du Core Stability étaient la résultante d’une stratégie active et que l’utilisation de variables de co-contractions neuromusculaires permettaient de décrire la cinématique du Core Stability. Lors de mouvements sportifs très dynamiques tels que les changements de direction non-anticipés, l’expertise peut avoir un impact sur le risque de rupture du ligament croisé antérieur (LCA) et sur le Core Stability. Aussi, certains comportements cinématiques du tronc augmentent le risque de blessure mais le rôle précis du Core Stability sur ce risque reste à déterminer. Le troisième objectif de ce manuscrit est donc de comprendre l’impact de l’expertise et du Core Stability sur le risque de rupture du LCA ainsi que les mécanismes de contrôle neuromusculaire du Core. Nous montrons que les experts avaient des contraintes articulaires supérieures aux non-experts, sans qu’elles soient associées à un risque de blessure plus élevé. Aussi, la cinématique en trois dimension du Core Stability impacte le risque de blessure, et elle peut être expliquée, du moins dans le plan frontal et sagittal par les co-contractions des muscles agonistes et antagonistes.

During posture-movement interactions, Core Stability will play a central role ensuring balance stability and efficient movement production. Core Stability is defined as the ability to control the trunk with respect to the pelvis through core muscles, to allow optimal transfer or production of force to the limbs. The main objective of this thesis is to study the place of the Core Stability during a continuum of postural tasks, from unstable bipodal stance to dynamic movements, with athletes. Orthostatic postural control is mainly modeled as a double inverted pendulum, around the ankle and hip joint. However, this model does not take the trunk into account, which could play a role in postural control due to its inertia and its central position. Therefore, the first aim of this thesis is to determine the contribution of the trunk in postural control, and its neuromuscular mechanisms during a challenged balance task. We found that the ankle is the main joint controlling the posture, followed by the trunk, the hip and lastly the knee. Trunk motion seems to be mainly controlled by the muscles erector spinae muscles, even if abdominals might have a stabilizing role for the spine. When posture undergo external perturbations, strategies involving core kinematics and neuromuscular control is still unclear. Focusing on neuromuscular co-contractions ratio could provide a better understanding of core kinematic. The second aim is to define the motor strategies and neuromuscular control mechanisms of the Core Stability to maintain balance. We highlighted that the core kinematics was the result of an active strategy and that the use of neuromuscular co-contractions ratios helps understanding its motion.During dynamic sports movements, such as unanticipated changes of direction, expertise can have an impact on both anterior cruciate ligament (ACL) tear risk and Core Stability. Also, some trunk kinematics are known to increase ACL injury risk, but the detailed role of the Core Stability still needs to be deeper investigated. Thus, the third aim of this manuscript is to determine the impact of the task expertise and of Core Stability on ACL injury risk, and also to investigate neuromuscular control of the Core Stability. We found that experts had higher knee joint loading without having an increase of ACL injury risk. Moreover, the three-dimensional kinematics of the Core Stability impacts injury risk, that can be explained by co-contractions ratio between agonists and antagonists’ muscles.