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Soins et Podologie

L'arche transversale du pied -Venkadesan et al

COMMUNIQUÉ DE PRESSE 26-FEV-2020
Un mathématicien identifie de nouvelles astuces pour l'ancienne arche de notre pied

Un mi-pied rigide est essentiel pour résister à une force excessive lors de la poussée sur le sol pour marcher et courir
L'arc sur la longueur du pied serait responsable de la raideur au milieu du pied. Maintenant, une collaboration de recherche entre l'Université de Warwick et deux autres universités a illustré l'importance plus grande d'un arc de pied moins étudié – l'arc transversal.
Nos recherches ouvrent de nouvelles voies pour étudier le pied pour les futurs chercheurs sur la santé des pieds. Même les définitions du pied plat sont basées sur l'arc longitudinal et ne prennent pas en compte l'arc transversal. Notre travail remet en question ces pratiques standard mais il reste encore du travail à faire pour savoir comment les mettre à jour.
La marche et la course soumettent nos pieds à des forces supérieures au poids corporel. L'arche longitudinale des pieds était considérée comme la raison pour laquelle les pieds ne se déforment pas sous une telle charge. Cependant, des chercheurs de l'Université de Warwick, de l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University au Japon et de l'Université de Yale ont montré que l'arc transversal peut être plus important pour cette rigidité.

Les théories passées de la raideur du pied se penchent sur l'arc longitudinal, mais dans l'article «  Rigidité du pied humain et évolution de l'arc transversal '' publié aujourd'hui, le 26 février dans la revue Nature, des chercheurs de l'Université de Warwick travaillent en collaboration avec Yale University et OIST Graduate University, proposer l'arc transversal peut jouer un rôle tout aussi important.

La collaboration a révélé que l'arc transversal est une plus grande source de rigidité du pied que ce qui a été trouvé en raison de l'arc longitudinal dans les travaux précédents. Ils ont également découvert que l'arc transversal a évolué pour devenir presque humain il y a plus de 3,5 millions d'années.

Cette collaboration entre le Dr Shreyas Mandre, du Département de mathématiques de l'Université de Warwick, le professeur Mahesh Bandi, de l'unité de physique non linéaire et hors équilibre de l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) et le professeur Madhusudhan Venkadesan, de L'Université de Yale a été financée par un prix Young Investigator du Human Frontiers Science Program.

Les auteurs disent que cette recherche motive la poursuite des travaux sur le rôle des arcs transversaux dans les disciplines de la podologie et de l'anthropologie évolutionniste. Ces informations pourraient également inspirer de nouvelles conceptions pour les pieds prothétiques et robotiques.

Le rôle de l'arc transversal peut être compris en termes plus simples en regardant une feuille de papier mince. Lorsque le bord court est maintenu à plat, la feuille est souple et tombe sous un peu de poids. Mais courber le bord un peu et même 100 fois plus de poids n'est pas excessif.

"Les objets plats et fins comme les feuilles de papier se plient facilement, mais sont beaucoup plus difficiles à étirer", explique le Dr Mandre. "La courbure transversale de la feuille engage son étirement transversal lors de la tentative de pliage. Ce couplage de flexion et d'étirement dû à la courbure est le principe qui sous-tend le rôle de raidissement de l'arc transversal."

Mais comme le pied remplit de multiples fonctions mécaniques, sa structure est plus compliquée que la feuille de papier. Par conséquent, "aplatir" le pied pour tester l'hypothèse d'un raidissement induit par la courbure peut avoir des variables de confusion non identifiées. Pour surmonter cette difficulté, les chercheurs ont ingénieusement perturbé le principe sous-jacent tout en gardant la voûte transversale intacte.

«La compréhension du principe sous-jacent nous a permis de créer des synoptiques mécaniques du pied comprenant des ressorts qui imitaient le tissu élastique du pied. La perturbation des ressorts orientés transversalement dans ces synoptiques a eu le même effet que de les aplatir», explique Ali Yawar, auteur de l'étude.

"Nous avons perturbé le principe sous-jacent du raidissement induit par la courbure des pieds cadavériques humains en transectant le tissu transversal, ce qui a réduit la rigidité du milieu du pied de près de moitié", a déclaré Carolyn Eng, une autre co-auteure de l'article. En comparaison, les expériences des années 1980 sur la perturbation du mécanisme de raidissement en raison de l'arc longitudinal n'ont montré qu'une réduction de la rigidité d'environ 25%.

Cette recherche injecte également une nouvelle interprétation des archives fossiles des espèces ancestrales humaines, en particulier concernant l'émergence de la bipédie. Les chercheurs ont formulé une mesure de l'arc transversal pour tenir compte des variations de la longueur et de l'épaisseur des pieds. Ils ont utilisé la mesure pour comparer des espèces apparentées telles que les grands singes, les espèces ancestrales humaines et certains primates éloignés.

"Nos preuves suggèrent qu'une arche transversale de type humain aurait pu évoluer il y a plus de 3,5 millions d'années, soit 1,5 million d'années avant l'émergence du genre Homo et était une étape clé dans l'évolution des humains modernes", explique le professeur Venkadesan. Il fournit également une hypothèse sur la façon dont Australopithecus afarensis, la même espèce que le fossile Lucy, censé ne pas posséder de pieds arqués longitudinalement, pourrait générer des empreintes de pas comme les humains découvertes à Laetoli.

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