Mécanismes de transfert d’énergie biarticulaires des muscles gastrocnémiens associés à la gestion de l’énergie corporelle lors de la négociation d’un trou en marche

Pourquoi marcher dans un trou représente un gros défi pour le corps

Marcher au quotidien peut sembler sans effort, mais votre corps jongle en permanence avec l’énergie pour vous maintenir debout, surtout sur un sol irrégulier. Un défi fréquent est de poser le pied par inadvertance ou volontairement dans un trou ou sur une surface plus basse. Cette étude examine comment certains muscles du mollet à l’arrière de la jambe aident à gérer le mouvement et l’énergie corporels dans ces moments délicats, et pourquoi cela compte pour prévenir les chutes, concevoir de meilleurs programmes de rééducation et fabriquer des prothèses et exosquelettes plus intelligents.

Des muscles qui agissent sur deux articulations

La plupart des gens pensent aux muscles comme agissant sur une seule articulation, comme le biceps qui fléchit le coude. Mais certains muscles de la jambe s’étendent sur deux articulations à la fois. Les muscles gastrocnémiens, qui font partie du mollet, franchissent à la fois le genou et la cheville. Parce qu’ils peuvent tirer sur les deux articulations simultanément, ils sont capables de transférer de l’énergie mécanique entre elles. Des travaux antérieurs ont montré que cette configuration « biarticulaire » est importante dans des mouvements puissants comme le saut et le sprint. Ici, les chercheurs ont voulu savoir si ce même système de partage d’énergie est également mobilisé pour une tâche beaucoup plus banale, mais risquée : négocier un trou en marchant.

Observer des personnes franchir une dépression cachée

Dix-huit jeunes adultes ont marché le long d’un long couloir à leur vitesse préférée. Parfois la surface était plane ; d’autres fois ils devaient poser la jambe droite dans un trou rectangulaire peu profond avant d’en ressortir. Des marqueurs de capture de mouvement ont suivi les mouvements des chevilles, des genoux et du corps entier, tandis que de petits capteurs mesuraient l’activité électrique dans des muscles clés de la cuisse (les vastes) et dans les deux gastrocnémiens. En regardant comment les angles de la cheville et du genou évoluaient ensemble, l’équipe a pu identifier des phases où les muscles du mollet étaient mécaniquement positionnés pour transférer l’énergie de la cheville vers le genou ou du genou vers la cheville. Ils ont aussi calculé l’énergie totale du centre de masse du corps (une combinaison de sa hauteur et de sa vitesse) pour voir quelle quantité d’énergie était absorbée ou produite à chaque pas.

Plus d’énergie à gérer, plus d’aide du mollet

Poser le pied dans le trou a fait monter et descendre le centre de masse du corps davantage que lors d’une marche sur plan, ce qui signifie que le système devait gérer des variations d’énergie plus importantes. Les chercheurs ont constaté que, lors de la négociation du trou, le potentiel de transfert d’énergie entre cheville et genou augmentait nettement lors des trois pas clés : le pas avant le trou, le pas dans le trou et le pas suivant. Pendant les phases de préparation et d’entrée dans le trou, l’énergie avait tendance à se déplacer de la cheville vers le genou aux moments où le corps devait absorber de l’énergie et réduire le mouvement global. Plus tard, pendant les phases d’entrée dans le trou et de récupération, l’énergie avait tendance à circuler du genou vers la cheville lors des moments où le corps devait pousser et relever son centre de masse. Fait important, durant ces phases de transfert, à la fois les gastrocnémiens et les muscles de la cuisse se contractaient activement, et n’étaient pas seulement étirés passivement, ce qui indique un véritable échange d’énergie actif plutôt qu’un simple amortissement.

Relier le comportement musculaire au mouvement du corps entier

L’équipe n’a pas seulement observé ces modèles ; elle a testé la force de leur relation. Ils ont constaté que lorsque les conditions favorisaient un passage d’énergie de la cheville au genou lors du pas avant le trou, l’énergie totale du centre de masse diminuait davantage, aidant à abaisser le corps en toute sécurité avant la dépression inattendue. De même, lorsque les conditions favorisaient le transfert d’énergie du genou à la cheville lors du pas d’entrée et de sortie du trou, l’énergie totale du corps augmentait davantage, facilitant l’impulsion nécessaire pour remonter et retrouver une marche stable et de niveau. Dans un résultat particulièrement révélateur, une activation plus élevée des muscles du mollet durant une phase spécifique de transfert cheville→genou était directement liée à une plus grande réduction de l’énergie corporelle totale, soulignant le rôle actif de ces muscles dans la stabilisation de la démarche.

Ce que cela signifie pour des déplacements plus sûrs

En termes simples, ce travail montre que les muscles du mollet qui traversent à la fois le genou et la cheville agissent comme des gestionnaires d’énergie lorsque nous marchons dans un trou : ils aident à absorber l’énergie excédentaire quand il faut abaisser le corps, puis contribuent à restituer l’énergie quand il faut remonter et continuer. Parce que ce mécanisme devient particulièrement important lorsque le sol est inégal et que la marche est plus exigeante, des entraînements apprenant aux personnes à mieux utiliser ces mouvements articulaires, ainsi que des dispositifs qui reproduisent ce transfert d’énergie dans des prothèses, des exosquelettes ou des robots, pourraient améliorer l’équilibre et réduire le risque de chute dans la vie quotidienne.

Citation: Theodorakis, C., Bohm, S., Nikolaidou, ME. et al. Biarticular energy transfer mechanisms of the gastrocnemii muscles are associated with managing body energy during hole negotiation gait. Sci Rep 16, 10996 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44470-z

Mots-clés: équilibre en marchant, terrain irrégulier, muscles du mollet, prévention des chutes, prothèses et exosquelettes