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Les sprinters ont des pieds différents du reste d'entre nous

La structure squelettique du pied et de la cheville diffère considérablement entre les sprinteurs humains et les non-sprinters, selon les chercheurs de Penn State. Leurs résultats aident non seulement à expliquer pourquoi certaines personnes courent plus vite que d'autres, mais peuvent également être utiles pour aider les personnes qui ont des difficultés à marcher, comme les adultes plus âgés et les enfants atteints de paralysie cérébrale.

Selon Stephen Piazza, professeur agrégé de kinésiologie, la recherche est la première à utiliser l'imagerie par résonance magnétique pour démontrer que les sprinteurs ont des os beaucoup plus longs à l'avant-pied que les non-sprinteurs et un effet de levier réduit dans leurs tendons d'Achille que les non-sprinters.

"Nous avons fait la mesure la plus directe possible de l'effet de levier dans le tendon d'Achille et constaté que les tendons des sprinteurs avaient des bras de levier plus courts – ou un effet de levier réduit pour pousser leur corps hors du sol – par rapport aux non-sprinters", a déclaré Piazza.

Piazza a expliqué qu'il peut y avoir un compromis entre l'effet de levier et la force du tendon lorsqu'une contraction musculaire rapide est nécessaire.

"Imaginez une brouette avec des poignées de 30 pieds. De telles longues poignées vous offriraient un grand avantage mécanique par rapport à ce que vous obtiendriez d'une brouette avec des poignées de trois pieds, mais produire rapidement la même rotation de cette brouette serait plus difficile car vous «Je devrais déplacer les extrémités des poignées très rapidement. Il est plus facile pour vos mains de générer ces forces de levage lorsqu'elles bougent de quelques centimètres plutôt que de quelques pieds dans le même laps de temps», a déclaré Piazza. "Les tendons d'Achille sont comme vos mains; ils sont mieux en mesure de soulever votre corps (la brouette) lorsque les poignées sont suffisamment longues pour fournir un effet de levier suffisant sans être si longues qu'elles empêchent la génération rapide de force par les muscles du mollet."

Selon Josh Baxter, étudiant diplômé, des bras de levier du tendon d'Achille plus courts et des orteils plus longs permettent aux sprinteurs de générer une plus grande force de contact entre le pied et le sol et de maintenir cette force plus longtemps, offrant ainsi des avantages aux personnes ayant des pieds semblables à des sprinter. .

Pour mener leurs recherches, les scientifiques ont étudié deux groupes de huit hommes, pour un total de 16 personnes. Le premier groupe était composé de sprinteurs impliqués dans des entraînements et des compétitions de sprint réguliers. Le deuxième groupe était composé d'individus de taille égale qui ne s'étaient jamais entraînés ou n'avaient jamais concouru en sprint. Pour être inclus dans le groupe de sprinter, les individus devaient être actuellement engagés dans le sprint compétitif et avoir au moins trois ans d'entraînement continu au sprint. Des huit sprinteurs, six ont participé au 100 mètres, avec des records personnels allant de 10,5 à 11,1 secondes. Les deux autres hommes ont enregistré des records personnels au 200 mètres de 21,4 et 24,1 secondes.

Les chercheurs ont pris des images IRM du pied droit et de la cheville de chacun des sujets. Ils ont ensuite utilisé un logiciel spécialisé pour analyser les images. Les scientifiques ont découvert que les bras de levier du tendon d'Achille des sprinteurs étaient 12% plus courts que ceux des non-sprinters. Ils ont également constaté que la longueur combinée des os dans les gros orteils des sprinteurs était en moyenne 6,2% plus longue que celle des non-sprinteurs, tandis que la longueur d'un autre os du pied, le premier métatarsien, était 4,3% plus longue pour les sprinteurs que pour les non -imprimantes. Leurs résultats sont rapportés dans le numéro actuel des Actes de la Royal Society B.

En plus d'imagerie des pieds et des chevilles des sprinteurs et des non-sprinters, les scientifiques ont également développé un modèle informatique simple pour étudier l'influence des dimensions du pied et de la cheville sur les contributions musculaires à la propulsion vers l'avant à différentes vitesses. Ils ont constaté que des avant-pieds plus longs et des bras de levier du tendon d'Achille plus petits permettaient aux muscles du mollet de faire plus de travail, ce qui est l'objectif pendant la phase d'accélération qui se produit au début d'une course de sprint.

Baxter a déclaré que bien que les résultats puissent conduire à des tests permettant de déterminer si une personne a le potentiel d'être un sprinter, d'autres facteurs tels que le type de corps, les dimensions des membres et la présence de fibres musculaires à contraction rapide sont également importants pour déterminer si le sprint compétitif est dans le domaine des possibilités pour un individu.

"De plus, il n'est pas clair si les différences de structure squelettique du pied et de la cheville sont des adaptations à l'entraînement de sprint ou sont héréditaires", a déclaré Baxter. "Il est prouvé que la force et la forme du squelette humain sont altérées par certains types d'entraînement sportif."

Piazza a ajouté que les résultats ont des implications au-delà de la simple compréhension de ce qui fait courir les sprinteurs si vite.

«Nos résultats peuvent être utiles pour aider les personnes qui ont des difficultés à marcher, comme les adultes plus âgés et les enfants atteints de paralysie cérébrale», a-t-il déclaré. «Si nous pouvons mieux comprendre comment les formes des os influencent non seulement l'effet de levier musculaire, mais aussi la capacité de bouger, il peut être possible de modifier chirurgicalement les os du pied des personnes qui manquent de mobilité pour les aider à mieux bouger. Les résultats pourraient même conduire à des outils de dépistage pour la population générale également; une IRM pourrait déterminer si vous êtes plus à risque de perte de mobilité. Si tel est le cas, vous serez peut-être plus motivé à maintenir la force de votre cheville avec un programme de musculation. "

Les mesures IRM effectuées dans l'étude ont été effectuées au Penn State Social, Life, and Engineering Sciences Imaging Center (SLEIC). Parmi les autres personnes impliquées dans la recherche, citons l'étudiant de premier cycle de Penn State Thomas Novack, l'étudiant diplômé Herman van Werkhoven et le membre du personnel de SLEIC David Pennell.

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