Détermination de critères objectifs de perturbation de la phase incurvée de la marche bilatérale chez des personnes présentant des pathologies neurologiques et orthopédiques : outils de diagnostic et d'évaluation.

Determination of objective criteria for disturbance of the curved phase of bilateral gait in people with neurological and orthopedic pathologies: diagnostic and assessment tools.

• Auteur / Autrice : Nicolas Prieur-blanc
• Direction : Laurent Ben soussan, Arnaud Hays
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INT - Institut des Neurosciences de la Timone

Mots clés

Mots clés libres

Virage

Marche

Imu

Parkinson

Retour au sport

Fonction motrice

Turning

Gait

Imu

Parkinson

Return to sport

Functional capacity

Résumé

Ma thèse s'inscrit dans l'analyse de la marche incurvée qui est définie par un régime de marche non strictement linéaire (Hase & Stein, 1999). Actuellement en pratique clinique l'intérêt est principalement porté sur cette dernière. Il est demandé à la personne de marcher selon une ligne droite et l'acquisition des données est alors effectuée. Cependant cette démarche semble limitée, car le thérapeute souhaite reproduire la marche la plus écologique possible lors de ses explorations (Weiss et al., 2011). Effectivement une personne marche en moyenne pendant une journée de travail au bureau 45% du temps de manière incurvée (Glaister et al., 2007). De même, les chutes surviennent régulièrement lors des temps de virage en Ehpad (Robinovitch et al., 2013). Des modèles ont également été explorés comme pour la maladie de parkinson qui touche initialement les phases de virage. Il paraît donc essentiel d'investiguer les stratégies de la marche incurvée, de manière quantifiée (Mirelman et al., 2019). A la suite de mon master qui a permis de mettre en place une première expérimentation, la première année se concentrera à poursuivre la quantification de la marche incurvée chez des participants sains. Cette première étape permettra d'avoir une base comparative, et d'explorer de manière fondamentale ce régime de marche particulier. Pour analyser ce virage nous souhaitons le segmenter pour analyser de manière précise les différents temps. Grâce au radar de vitesse nous pourrons analyser le changement de vitesse entre le régime de marche linéaire et de virage (Alshamaa et al., 2019). Les centrales inertielles nous donneront le changement d'axe géométrique du virage(El-Gohary et al., 2014). Pour être exhaustif, nous installerons des goniomètres de hanches de genoux pour quantifier les changements angulaires lors des différents temps. De plus, les plateformes de force positionnées dans les virages nous donneront les forces misent en jeu dans le virage. Cette analyse exhaustive permettra d'identifier des marqueurs propres aux stratégies du virage, qui permettront de surseoir à une analyse qualitative pour déterminer le type de stratégie employé. La deuxième étape, se portera sur l'analyse de la marche incurvée chez des personnes présentant une maladie de parkinson. Cette maladie neurologique fréquente est un cadre nosologique qui sert de modèle en analyse de la marche, car elle déstructure le virage au début de la maladie (Son et al., 2017). Effectivement le diagnostic de cette maladie n'est pas aisé, il y a souvent un retard diagnostic de plusieurs mois, voire plusieurs années. La marche incurvée en complexifiant la tâche demandée permettrait de démasquer des stratégies compensatoires permettant un diagnostic plus sûr et plus précoce (régime de vitesse de marche variable, nécessité de rotation du tronc). Cette analyse quantifiée permettrait également de suivre la variation de la maladie liée aux phases on et off. Compte tenu de ces éléments, la modèle en lien avec la maladie de parkinson en fait un parfait candidat pour tester de manière robuste notre méthodologie (Pham et al., 2017). Pour ouvrir notre évaluation à plusieurs pathologies et éprouver sa robustesse, il est intéressant de changer de cadre nosologique. La reconstruction du LCA qui est un geste fréquent mais qui peut entraîner une insatisfaction quant à la reprise sportive. Effectivement les évaluations de marches linéaires sont souvent insuffisantes pour caractériser les limitations d'activités des personnes (Di Stasi et al., 2013). Les données retrouvées alors sont comparables après rééducation à celles de la population générale malgré la persistance d'une plainte fonctionnelle. En sachant que les personnes adoptent des stratégies de virages différentes, l'atteinte unilatérale d'un membre créera une modification des stratégies de virage probablement de ce côté uniquement. L'analyse de la marche incurvée pourra explorer ses modifications de stratégies et être un indicateur quant aux conséquences fonctionnelles de la chirurgie voire un indicateur de la rééducation. Nous émettons donc l'hypothèse que la marche incurvée se déstructure en faisant un marqueur précoce dans les pathologies neurologiques. Pour cela nous émettons l'hypothèse : - que le virage se décompose en plusieurs temps mesurés précisément par les variations de vitesse linéaire, et de la vitesse angulaire du centre de masse, de vitesse segmentaire des genou et hanche et des forces au sol. Et que les données issues de ce découpage caractérisent les stratégies de virage ; - que la marche incurvée est un régime de marche particulier complexe mais reproductible qui utilise une stratégie de virage indépendant du sens de rotation chez les sujets sains. Enfin nous émettons l'hypothèse que la sensibilité du test permet d'établir un suivi fin de la rééducation et d'évaluer la temporalité de reprise sportive chez le sportif post chirurgie du genou. Lors de mon travail de thèse l'objectif sera aussi de diminuer progressivement le nombre d'outils nécessaire à la quantification des phases du virage tout en conservant un test performant. L'objectif étant que le test puisse se démocratiser et être accessible d'un point de vue clinique.

My thesis focuses on the analysis of curved gait, which is defined by a non-strictly linear gait regime (Hase & Stein, 1999). In current clinical practice, interest is mainly focused on the latter. The patient is asked to walk in a straight line and data is then collected. However, this approach seems to be limited as therapists want to reproduce as ecological a gait as possible during their explorations (Weiss et al., 2011). On average, a person walks in a curved line 45% of the time during a working day at the office (Glaister et al., 2007). Similarly, falls are a regular occurrence in nursing homes during turning (Robinovitch et al., 2013). Models have also been studied for Parkinson's disease, which initially affects turning (Mirelman et al., 2019). It therefore seems essential to study turning strategies in a quantified way. Following up upon my Master's degree, which enabled me to set up a first experiment, the first year of my thesis will focus on further quantifying curved walking in healthy participants. This first step will provide a comparative basis and explore this particular gait regime in a fundamental way. To analyse this curve, we want to segment it so that we can estimate the different times precisely. The speed radar will allow us to analyse the change in speed between linear and curved walking (Alshamaa et al., 2019). The inertial units will give us the geometric axis change during the turn (El-Gohary et al., 2014). We'll install hip and knee goniometers to quantify the angular changes during the different phases. In addition, force platforms positioned in the bends will give us the forces involved in the bend. This exhaustive analysis will allow us to identify markers specific to turning strategies, which will enable us to carry out a qualitative analysis to determine the type of strategy used. The second phase will focus on the analysis of curved gait in people with Parkinson's disease. This common neurological disease is a nosological framework that serves as a model for gait analysis, as it destroys the turn at the onset of the disease (Son et al., 2017). Indeed, the diagnosis of this disease is not easy and there is often a delay of several months or even years. The curved gait, which constitutes a more complex task for Parkinson's patients to complete, would make it possible to unmask compensatory strategies, making diagnosis more certain and earlier (variable gait speed regime, need to rotate the trunk). This quantified analysis would also make it possible to monitor variations in the disease associated with the on and off phases. These elements make the Parkinson's disease model a perfect candidate for robust testing of our methodology (Pham et al., 2017). In order to open our evaluation to several pathologies and to test its reliability, it is interesting to explore different nosological frameworks. ACL reconstruction is a common procedure, but one that can lead to dissatisfaction with return to sport. Indeed, linear gait assessments are often insufficient to characterise the activity limitations of individuals having undergone ACL reconstruction (Di Stasi et al., 2013). The data obtained after rehabilitation of these patients are comparable to those of the general population, despite the persistence of functional complaints. Considering that people have different turning strategies, unilateral limb damage will lead to a change in turning strategies, probably only on that side. Analysis of the curved gait could explore these changes in strategy and be an indicator of the functional consequences of surgery or even rehabilitation. We therefore hypothesize that the curved gait is destructured, making it an early marker in neurological pathologies. To this end, we propose the following hypothesis: - that the turn is made up of several phases, precisely measured by variations in the linear and angular velocity of the centre of mass, the segmental velocity of the knee and hip, and the ground forces. And that the data derived from this breakdown characterises turning strategies; - that curved walking is a complex but reproducible gait regime that uses a turning strategy independent of the direction of rotation in healthy subjects. Finally, we hypothesize that the sensitivity of the test will enable us to establish a fine-tuned follow-up of rehabilitation and evaluate the temporality of sports recovery in post-knee surgery athletes. The aim of my thesis work will also be to progressively reduce the number of tools needed to quantify the turn phase, while maintaining a high-performance test. The aim is to democratize the test from a clinical point of view, as well as in countries with limited financial resources.