Cheval ferré : quel effet sur la biomécanique du pied ?

Par Virginie Sowinski, le mardi 13/11/2018 à 18h00

L’impact du fer dans la locomotion du cheval est étudié depuis plusieurs dizaines d’années, notamment pour limiter l’usure du sabot du cheval actif et améliorer la performance. Mais qu’en est-il de la santé et de l’effet sur la biomécanique du pied ? Une étude préliminaire de 2016 (1) a souhaité se pencher sur l’implication du fer dans la biomécanique du pied chez le cheval en marche.

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Dès 1975, des chercheurs ont émis l’hypothèse que l’amplification des charges sur le pied, liées à la ferrure, pouvait entraîner des blessures (2). Le seul fait d’augmenter la hauteur du sabot par l’apposition d’un fer interfèrerait avec la biomécanique. Ainsi, en 1999, d'autres scientifiques avaient déduit que cette simple élévation accroissait la pression de l’articulation interphalangienne distale, avec une incidence sur le stress osseux et le développement éventuel de maladies articulaires dégénératives (3).

Cette pression sur les articulations interphalangiennes est d’autant plus importante que lorsque le cheval est en mouvement, ce sont elles, et le sabot, qui reçoivent le plus gros de la charge d’impact au sol (4). Et alors qu’à des vitesses élevées, la charge peut dépasser de 2,5 fois le poids du cheval (5), le pied nu se dilate (6, 7) et absorbe l’énergie générée par la force exercée au moment du contact au sol, ce qui est n’est pas possible avec un fer (8).

Les tendons sont alors d’autant plus sollicités : en 2015, une analyse avait pointé du doigt une tension du tendon fléchisseur digital superficiel et du ligament suspenseur bien plus élevée chez le cheval ferré (9).


Une force de réaction au sol augmentée

Pour obtenir des résultats les plus fiables possible, l’étude menée en 2016 a utilisé une méthode d’analyse combinée et performante : à la fois de FEA*, de données tridimensionnelles de XROMM (10) et des méthodes de dynamique inversée. Le cheval a d’abord marché pieds nus, au pas, sur un tapis et a été ferré le lendemain pour réitérer l’expérience.

Cette dernière a révélé une force de réaction au sol plus importante chez le cheval ferré (1), sûrement dû aux propriétés des matériaux de la ferrure et aussi peut-être à une répartition différente de la charge et de son absorption par le pied (le coussinet plantaire n’assurant plus son rôle).

Par ailleurs, il a déjà été démontré que l’amortissement d’un pied ferré dépendait aussi du type de fer utilisé (11, 12). L’augmentation de la force de réaction au sol observée dans l’étude de 2016 (1) chez le cheval ferré pourrait donc aussi être directement liée aux propriétés de l’acier réduisant le temps de glissement du pied sur la surface utilisée lors de l’expérience et intensifiant les forces musculo-squelettiques à la suite de l’impact (13, 14).


Stress de von Mises amplifié

Le stress de von Mises est une unité permettant de mesurer la capacité d’élasticité d’une matière et sa limite. C’est donc un bon indicateur des réactions de l’os face à la contrainte.

Les expériences menées ont mis en exergue une amplification du stress osseux et des contraintes plus élevées dans les phalanges du pied ferré, notamment sur l’épiphyse distale de la phalange proximale.

Image titleStress de von Mises d'un pied ferré (shod) et non ferré (unshod), en vue dorsale et vue palmaire. Les zones rouges représentent les zones où le stress de von Mises est le plus élevé. © DOI: 10.7717 / peerj.2164 / fig-5-6



Le fer protègerait de l’usure et améliorerait la performance dans certaines pratiques, mais il aurait aussi une incidence sur la biomécanique du pied : atteinte tendineuse, ligamentaire, articulaire, osseuse. L’étude préliminaire de 2016 montre par ailleurs que le fer en acier inoxydable peut influer sur la dynamique et la mécanique du pied d'un cheval de race pur sang pendant la marche lente. Cependant, d’autres études devraient encore être menées pour affiner ces résultats : à des vitesses plus élevées et sur un échantillon plus large.


* FEA : mesure de la déformation dans des systèmes continus complexes (tels que le sabot), grâce à des équations différentielles linéaires les divisant en sous-parties, appelées éléments.



Source et références : 

  • (1) Panagiotopoulou O, Rankin JW, Gatesy SM, Hutchinson JR. (2016) A preliminary case study of the effect of shoe-wearing on the biomechanics of a horse’s foot. PeerJ 4:e2164
  • (2) Moyer W, Anderson JP. 1975. Lameness caused by improper shoeing. Journal of American Veterinary Medical Association 166:47-52
  • (3) Roepstorff L, Johnston C, Drevemo S. 1999. The effect of shoeing on kinetics and kinematics during the stance phase. Equine Veterinary Journal 31(Suppl. 30):279-285
  • (4) Dyhre-Poulsen P, Smedegaard HH, Roed J, Korsgaard E. 1994. Equine hoof function investigated by pressure transducers inside the hoof and accelerometers mounted on the first phalanx. Equine Veterinary Journal 26:362-366
  • (5) Witte TH, Knill K, Wilson AM. 2004. Determination of peak vertical ground reaction force from duty factor in the horse (Equus caballus) Journal of Experimental Biology207:3639-3648
  • (6) Colles C. 1989. The relationship of frog pressure to heel expansion. Equine Veterinary Journal 21:13-16
  • (7) Jordan P, Willneff J, D‘Apuzzo N, Weishaupt M, Wistner T, Auer J. 2001.Photogrammetric measurement of deformations of horse hoof horn capsules. In Videometrics and optical methods for 3Dshape measurements. Proceedings of SPIE4309:204-211)
  • (8) Roepstorff L, Johnston C, Drevemo S. In vivo and in vitro heel expansion in relation to shoeing and frog pressure. Equine Vet J Suppl 2001;33:54–57.
  • (9) Ault B, Starling G, Parkes R, Pfau T, Pardoe C, Day P, Bettison C, Weller R. 2015.The effect of three different shoeing conditions on tendon strain in the thoroughbred forelimb [Abstract 17]. Equine Veterinary Journal 47
  • (10) Brainerd EL, Baier DB, Gatesy SM, Hedrick TL, Metzger KA, Gilbert SL, CriscoJJ. 2010. X-ray reconstruction of moving morphology (XROMM): precision, accuracy and applications in comparative biomechanics research. Journal of Experimental Zoology. Part A, Ecological Genetics and Physiology 313A:262-279
  • (11) Heidt Jr RS, Dormer SG, Cawley PW, Scranton Jr PE, Losse G, Howard M. 1996.Differences in frictional and torsional resistance in athletic shoe-turf interfaces. American Journal of Sports Medicine 24:834-842
  • (12) Pardoe CH, Mcguigan MP, Rogers KM, Rowe LL, Wilson AM. 2001. The effect of shoe material on the kinetics and kinematics of foot slip at impact on concrete.Equine Veterinary Journal 33:70-73
  • (13) Johnston C, Roepstorff L, Drevemo S, Kallings P. 1995. Kinematics of the distal forelimb during the stance phase in the fast trotting Standardbred. Equine Veterinary Journal Suppl. 18:170-174
  • (14) Willemen MA. 1997. Horseshoeing, a Biomechanical Analysis. PhD Thesis, University of Utrecht

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