Effets de la puissance de la cheville prothétique et de la catégorie de rigidité du pied sur l'asymétrie biomécanique et le moment du genou lors de la marche à différentes vitesses

Pourquoi l'équilibre des pas est important

Pour de nombreuses personnes ayant perdu un membre inférieur, marcher avec une prothèse est une victoire quotidienne — mais cela peut aussi solliciter davantage le membre intact restant. Lorsque une jambe travaille plus que l'autre, les forces supplémentaires exercées sur le genou et la hanche intacts peuvent augmenter, avec le temps, le risque de douleur articulaire et d'arthrose. Cette étude examine comment l'ajustement fin des pieds prothétiques modernes — en modulant leur rigidité et la quantité d'énergie qu'ils fournissent à chaque pas — peut aider à marcher de façon plus symétrique et potentiellement protéger les articulations.

Deux types de pieds high-tech

La plupart des personnes porteuses d'une amputation sous le genou (transtibiale) utilisent un pied passif de type ressort qui stocke et restitue de l'énergie mais ne peut pas effectuer de propulsion active. Ces dispositifs ne restituent généralement qu'environ la moitié de l'énergie d'une cheville biologique, si bien que la jambe intacte doit fournir un travail supplémentaire. Une option plus récente, la prothèse cheville-pied motorisée BiOM, intègre un moteur et un ressort capables d'apporter de l'énergie lors de la propulsion. Le BiOM utilise aussi un pied passif standard comme base, disponible en différentes « catégories » de rigidité adaptées au poids et au niveau d'activité de l'utilisateur. Ainsi, les cliniciens peuvent ajuster à la fois la rigidité du pied prothétique et la puissance du moteur — offrant de nombreuses combinaisons possibles mais peu d'orientations sur les réglages qui protègent le mieux l'organisme.

Comment l'étude a été menée

Treize utilisateurs expérimentés de prothèse présentant une amputation unilatérale sous le genou ont marché sur un tapis roulant spécial à des vitesses allant d'une promenade lente (0,75 m/s) à une marche soutenue (1,75 m/s). Chaque participant a testé 16 configurations prothétiques différentes : quatre catégories de rigidité du pied (de deux crans plus souple que recommandé à un cran plus rigide) et quatre conditions de puissance (un pied passif sans moteur, plus la BiOM réglée à la puissance recommandée, à 10 % au-dessus et à 20 % au-dessus). Pendant la marche, les chercheurs ont mesuré la durée de contact au sol de chaque pied, l'intensité de la pression au premier et au deuxième pics de la force verticale de réaction au sol, et le moment de torsion observé au genou intact — un indicateur important lié à l'arthrose du genou.

Ce qui change avec la rigidité seule

Modifier la rigidité du pied passif a eu des effets étonnamment faibles sur l'équilibre de la marche. Sur l'ensemble des catégories de rigidité, il n'y a pas eu de changement net dans la répartition du temps de contact au sol entre les deux jambes, ni dans la symétrie du premier pic de la force verticale. Un seul effet s'est distingué : l'utilisation du pied le plus rigide a réduit l'asymétrie au niveau du deuxième pic de force par rapport au pied le plus souple, mais de seulement un peu plus d'un point de pourcentage. Les charges au niveau du genou intact ont également été pour l'essentiel inchangées par les variations de rigidité dans la plage testée. Ces résultats suggèrent que, pour les choix quotidiens en clinique parmi des pieds commerciaux similaires, des ajustements modestes de rigidité ne modifient pas radicalement le chargement articulaire ni l'équilibre des pas.

Ce que la puissance ajoutée peut faire — et quand

L'activation du moteur du BiOM a produit des effets plus marqués. Quelle que soit la rigidité du pied sous-jacent, l'utilisation du dispositif motorisé a réduit les différences de durée de contact entre la jambe prothétique et la jambe intacte par rapport à l'utilisation d'un pied passif. En revanche, les résultats sur la symétrie des forces dépendaient de la vitesse de marche et du niveau de puissance. À la vitesse d'étalonnage de 1,25 m/s, régler le BiOM à 10–20 % au-dessus de la puissance recommandée a donné le schéma le plus équilibré pour les premier et deuxième pics de force entre les jambes. À des vitesses plus lentes (0,75 m/s) et plus rapides (1,75 m/s), en revanche, augmenter la puissance pouvait parfois aggraver les déséquilibres de force. Malgré ces changements dans la répartition du travail entre les jambes, l'étude n'a pas trouvé de réduction cohérente du moment de torsion clé au genou intact lors de l'utilisation du dispositif motorisé à l'un quelconque des réglages testés.

Ce que cela signifie pour la marche de tous les jours

Pour les personnes amputées sous le genou et leurs cliniciens, ces résultats brossent un tableau nuancé. Une prothèse cheville-pied motorisée comme la BiOM peut contribuer à rendre les pas plus symétriques, surtout près de la vitesse pour laquelle elle est réglée, et des pieds légèrement plus rigides peuvent améliorer un aspect de l'équilibre des forces. Toutefois, dans la plage testée, ni les modifications de rigidité ni l'augmentation de la puissance n'ont clairement réduit le chargement du genou associé au risque d'arthrose. Les auteurs suggèrent que les prosthéistes pourraient adapter les réglages de puissance à la vitesse de marche habituelle de la personne et que les appareils futurs pourraient ajuster automatiquement la puissance en fonction de la vitesse. Si l'affinage des prothèses actuelles peut améliorer la symétrie, la protection complète de la santé articulaire à long terme exigera probablement des améliorations supplémentaires de la conception et du contrôle.

Citation: Tacca, J.R., Colvin, Z.A. & Grabowski, A.M. Effects of prosthetic ankle power and foot stiffness category on biomechanical asymmetry and knee moment during walking at different speeds. Sci Rep 16, 7207 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37225-3

Mots-clés: cheville prothétique, amputation transtibiale, prothèse motorisée, symétrie de la démarche, arthrose du genou