biomécanique du genou professeur gilbert versier chirurgie orthopédique hôpital dinstruction des...

Biomécanique du GenouBiomécanique du Genou

Professeur Gilbert VERSIERProfesseur Gilbert VERSIERChirurgie orthopédiqueChirurgie orthopédique

Hôpital d’Instruction des Armées BEGINHôpital d’Instruction des Armées BEGIN94160 ST-MANDE94160 ST-MANDE

L’iconographie est notamment issue des ouvrages de Mr NETTER et KAPANDJI

INTRODUCTIONINTRODUCTION

Articulation intermédiaire portante du Articulation intermédiaire portante du MIMI

2 systèmes articulaires:2 systèmes articulaires: la bi-condylienne fémoro-tibiale, complexela bi-condylienne fémoro-tibiale, complexe la trochléenne fémoro-patellairela trochléenne fémoro-patellaire

Même enceinte capsulo-synovialeMême enceinte capsulo-synoviale


Sollicitations mécaniques très élevéesSollicitations mécaniques très élevées

Mauvaises conditions mécaniquesMauvaises conditions mécaniques Surfaces non concordantesSurfaces non concordantes Articulations superficiellesArticulations superficielles Tendons terminaux proche du centre de rotation Tendons terminaux proche du centre de rotation

donc ce qui diminue leurs moments et leur action donc ce qui diminue leurs moments et leur action stabilisatricestabilisatrice

Système ligamentaire sophistiquéSystème ligamentaire sophistiqué


Et pourtant deux impératifs:Et pourtant deux impératifs: grande stabilité en particulier en extensiongrande stabilité en particulier en extension grande mobilité (flexion) autorisant la coursegrande mobilité (flexion) autorisant la course

2 degrés de liberté2 degrés de liberté flexion-extensionflexion-extension mais rotation en flexionmais rotation en flexion

ANATOMIEANATOMIE

3 pièces osseuses asymétriques3 pièces osseuses asymétriques Les condyles sont asymétriquesLes condyles sont asymétriques Les plateaux tibiaux sont asymétriquesLes plateaux tibiaux sont asymétriques Les versants rotuliens et les berges trochléennes sont Les versants rotuliens et les berges trochléennes sont

asymétriques asymétriques 3 compartiments:3 compartiments:

Fémoro-tibial interneFémoro-tibial interne Fémoro-tibial externeFémoro-tibial externe Fémoro-patellaireFémoro-patellaire

Une capsule et une synoviale communeUne capsule et une synoviale commune

MOUVEMENTSMOUVEMENTS

Position référentielle:Position référentielle: position zéro-anatomiqueposition zéro-anatomique debout, au garde à vous, genou en extension debout, au garde à vous, genou en extension

Position fonctionnellePosition fonctionnelle Position genou dévérouilléPosition genou dévérouillé la plus fréquemment adoptée en attitude la plus fréquemment adoptée en attitude

courantecourante


Dans le plan sagittalDans le plan sagittal flexion-extensionflexion-extension toujours associé à des mouvements de rotationtoujours associé à des mouvements de rotation

intérêt dans la physiologieintérêt dans la physiologie intérêt dans la physio-pathogénieintérêt dans la physio-pathogénie

distinguer le passif de l’actifdistinguer le passif de l’actif extension est la position de référence:extension est la position de référence:

alignement Tête / appui fémoro-tibial / centre pouliealignement Tête / appui fémoro-tibial / centre poulie le mouvement est alors l’hyperextensionle mouvement est alors l’hyperextension


Dans le plan sagittalDans le plan sagittal flexionflexion

150° en passif150° en passif 120° à 140° en actif120° à 140° en actif plus importante si hanche fléchie que hanche en plus importante si hanche fléchie que hanche en

hyperextension car muscles de la cuisse presque hyperextension car muscles de la cuisse presque tous biarticulaires donc détendus par la flexion de tous biarticulaires donc détendus par la flexion de hanchehanche


Dans le plan sagittalDans le plan sagittal hyperextensionhyperextension

essentiellement passifessentiellement passif amplitude faible 0 à 5°amplitude faible 0 à 5° variable selon laxitévariable selon laxité

constitutionnelle (hyperlaxité)constitutionnelle (hyperlaxité) pathologique (recurvatum)pathologique (recurvatum)

mesures en décubitus dorsal (bassin fixé)mesures en décubitus dorsal (bassin fixé)


Dans le plan horizontalDans le plan horizontal rotation axiale interne ou externerotation axiale interne ou externe action de porter le pied en DD ou en DHSaction de porter le pied en DD ou en DHS étude uniquement passiveétude uniquement passive

assis jambe pendanteassis jambe pendante décubitus ventral genou fléchidécubitus ventral genou fléchi

pas de rotation en extension (genou verrouillé)pas de rotation en extension (genou verrouillé) 5 à 10° en RI, 5 à 10° en RE5 à 10° en RI, 5 à 10° en RE


Dans le plan frontalDans le plan frontal adduction (varus) et abduction (valgus)adduction (varus) et abduction (valgus)

jamais en extensionjamais en extension de faible amplitudede faible amplitude Uniquement en flexion sur un genou normalUniquement en flexion sur un genou normal mesures difficiles car rotation de hanche associéemesures difficiles car rotation de hanche associée

Testing en varus et valgus: baillement FTTesting en varus et valgus: baillement FT


Glissement antéro-postérieur (tiroir)Glissement antéro-postérieur (tiroir) très faible sur un genou normal (2 à 3 mm)très faible sur un genou normal (2 à 3 mm) mesure sur un genou dévérouillémesure sur un genou dévérouillé recherche de laxité antéro-postérieurerecherche de laxité antéro-postérieure

test de Lachman-Trillat à 20° de flexiontest de Lachman-Trillat à 20° de flexion tiroir antérieur (LCA et formations périphériques)tiroir antérieur (LCA et formations périphériques) tiroir postérieur à 30° (formations périphériques)tiroir postérieur à 30° (formations périphériques) tiroir postérieur à 70° (LCP)tiroir postérieur à 70° (LCP)

Mouvement roulement-glissement (cf après)Mouvement roulement-glissement (cf après)

Test de LACHMANNTest de LACHMANN

TIROIRSTIROIRS

DirectDirect

Rot. Int.Rot. Int.

Rot.Ext.Rot.Ext.

LES AXESLES AXES axe fémoro-tibial mécaniqueaxe fémoro-tibial mécanique

correspond au poids du corps (axe mécanique du correspond au poids du corps (axe mécanique du membre inférieur)membre inférieur)

milieu de la TFmilieu de la TF milieu du genoumilieu du genou milieu de la chevillemilieu de la cheville défini le morphotype (normal, valgus, varus)défini le morphotype (normal, valgus, varus)

axe fémoro-tibial anatomiqueaxe fémoro-tibial anatomique normalement en valgus car valgus fémoralnormalement en valgus car valgus fémoral

interligne habituellement horizontalinterligne habituellement horizontal

LES AXESLES AXES la mesure se fait:la mesure se fait:

cliniquement debout et couchécliniquement debout et couché écart intercondylienécart intercondylien écart intermalléolaireécart intermalléolaire de profil (flessum et recurvatum)de profil (flessum et recurvatum)

radiologiquement sur pangonométrieradiologiquement sur pangonométrie

Normo axé genu varum genu valgumNormo axé genu varum genu valgum

Genu varumGenu varum

Genu valgumGenu valgum

Pangonométrie Pangonométrie debout de face en appui bipodaldebout de face en appui bipodal

Genu varum normo axé genu valgumGenu varum normo axé genu valgum

axe mécanique = poids du corpsaxe mécanique = poids du corps

LA STABILISATIONLA STABILISATIONDYNAMIQUEDYNAMIQUE

Le peu de congruence des 3 articulations Le peu de congruence des 3 articulations du genou et la nécessité d’une mobilité du genou et la nécessité d’une mobilité contrôlée en particulier en flexion, imposent contrôlée en particulier en flexion, imposent la présence d’un système de stabilisation la présence d’un système de stabilisation ligamentaire très développé pour ligamentaire très développé pour le complexe fémoro-tibialle complexe fémoro-tibial l’articulation fémoro-patellairel’articulation fémoro-patellaire


le complexe fémoro-tibialle complexe fémoro-tibial est constitué de la est constitué de la juxtaposition des 2 compartiments FT interne juxtaposition des 2 compartiments FT interne

et externe: et externe: articulation double condylienne associéearticulation double condylienne associée en fait plus une trochléenneen fait plus une trochléenne rayon de courbure irrégulier en spirale différent au rayon de courbure irrégulier en spirale différent au

niveau de chaque condyleniveau de chaque condyle les plateaux tibiaux sont des glènes, gouttières les plateaux tibiaux sont des glènes, gouttières

transversalestransversales la congruence faible est améliorée par ménisquesla congruence faible est améliorée par ménisques


le mouvement des condyles en flexion-extensionle mouvement des condyles en flexion-extension en théorie:en théorie:

soit roulement pur des condyles comme une soit roulement pur des condyles comme une boule sur un plateau limitant le degré de flexion boule sur un plateau limitant le degré de flexion car risque de luxationcar risque de luxation

soit patinage comme un pneu lisse sur la glace soit patinage comme un pneu lisse sur la glace qui limiterait très rapidement la flexion qui limiterait très rapidement la flexion (contact avec le fémur), et entraînerait une (contact avec le fémur), et entraînerait une usure tibiale précoceusure tibiale précoce

en pratique: roulement-glissement en pratique: roulement-glissement

roulement purroulement pur patinagepatinage

Phase 1: Roulement pur Phase 1: Roulement pur pendant 15° pendant 15°Phase 2: roulement Phase 2: roulement associé à un patinementassocié à un patinementPhase 3: patinement purPhase 3: patinement purà partir de 120°à partir de 120°ainsi:ainsi:dans la flexion, le condyledans la flexion, le condyleglisse et reculeglisse et reculedans l’extension, le condyledans l’extension, le condyleglisse et avanceglisse et avance

Le condyle latéral recule plus que le condyle médialLe condyle latéral recule plus que le condyle médial

LA STABILISATIONLA STABILISATIONLIGAMENTAIRELIGAMENTAIRE

la stabilisation des condyles en flexion-la stabilisation des condyles en flexion-extensionextension est assurée parest assurée par

les ligaments périphériquesles ligaments périphériques les ligaments croisésles ligaments croisés

est maximale en extensionest maximale en extension

stabilisation due aux ligaments collatérauxstabilisation due aux ligaments collatéraux détente en flexion du LLI et du LLEdétente en flexion du LLI et du LLE

Incomplète pour le LLI (2 plans)Incomplète pour le LLI (2 plans) Complète pour le LLEComplète pour le LLE

mise en tension maximale en extensionmise en tension maximale en extension(participation +++ des coques condyliennes)(participation +++ des coques condyliennes)

stabilité médiale > latérale (contraintes valgus)stabilité médiale > latérale (contraintes valgus)

stabilisation due aux ligaments croisésstabilisation due aux ligaments croisés ils sont indispensables à la stabilisation antéro-postérieure en dehors de l’extension pour lutter ils sont indispensables à la stabilisation antéro-postérieure en dehors de l’extension pour lutter

contre le déplacement en tiroir antéro-postérieurcontre le déplacement en tiroir antéro-postérieur ils pallient l’insuffisance des formations périphériques en flexionils pallient l’insuffisance des formations périphériques en flexion seule une disposition croisée en flexion et en extension de ces ligaments autorise:seule une disposition croisée en flexion et en extension de ces ligaments autorise:

une mobilité en flexion-extensionune mobilité en flexion-extension une stabilisation lors de ce mouvementune stabilisation lors de ce mouvement

leur disposition fasciculaire et croisée explique que les LC sont toujours en tension au cours de leur disposition fasciculaire et croisée explique que les LC sont toujours en tension au cours de la flexion-extensionla flexion-extension

Le LCALe LCA freine le recul du condyle externe lors de la freine le recul du condyle externe lors de la

flexion et lui impose un roulement patinantflexion et lui impose un roulement patinant son action est couplée à celle du LLI sur le son action est couplée à celle du LLI sur le

condyle interne, la partie antérieure du fx condyle interne, la partie antérieure du fx superficiel du LLI restant tendu en flexionsuperficiel du LLI restant tendu en flexion

Le LCPLe LCP freine l’avancée du condyle interne lors du passage freine l’avancée du condyle interne lors du passage

de la flexion à l’extension et lui impose un roulement de la flexion à l’extension et lui impose un roulement patinantpatinant

son action est couplée à celle du LLE sur le condyle son action est couplée à celle du LLE sur le condyle externe, qui en se tendant lors de l’extension freine externe, qui en se tendant lors de l’extension freine l’avance du condyle externe et l’oblige à patinerl’avance du condyle externe et l’oblige à patiner

la rotation automatique du genoula rotation automatique du genou rotation interne en flexionrotation interne en flexion rotation externe en extensionrotation externe en extension

Sous la dépendance de:Sous la dépendance de: inégalité des courbures condyliennesinégalité des courbures condyliennes inégalité de recul des condyles sur les glènesinégalité de recul des condyles sur les glènes


inégalité des courbures condyliennesinégalité des courbures condyliennes rayon de courbure et diamètre du condyle rayon de courbure et diamètre du condyle

externe sont plus petitsexterne sont plus petits axe de flexion, axe bicondylien, est oblique axe de flexion, axe bicondylien, est oblique

vers le bas et le dehorsvers le bas et le dehors


inégalité de recul des condyles sur les glènesinégalité de recul des condyles sur les glènes le massif bicondylien pivote en rotation le massif bicondylien pivote en rotation

externe sur les plateaux tibiauxexterne sur les plateaux tibiaux cela est du:cela est du:

amarrage du CI plus serré que celui du CEamarrage du CI plus serré que celui du CE les glènes tibiales sont différentesles glènes tibiales sont différentes

la glène interne a une forme de cupulela glène interne a une forme de cupule la glène latérale est convexe en sagittal et la glène latérale est convexe en sagittal et

concave en frontalconcave en frontal


Formations fibro-cartilagineusesFormations fibro-cartilagineuses Formes différentes (CI OE)Formes différentes (CI OE) Triangulaires à la coupeTriangulaires à la coupe Fixés au tibia (freins) et à la capsule (sauf Fixés au tibia (freins) et à la capsule (sauf

au niveau du hiatus poplité pour le ME)au niveau du hiatus poplité pour le ME)

LES MENISQUESLES MENISQUES

Rôles multiples:Rôles multiples: augmentent la concavité des glènes donc la augmentent la concavité des glènes donc la

congruence améliorent la répartition des congruence améliorent la répartition des contraintescontraintes

améliorent la lubrification par une améliorent la lubrification par une meilleur répartition du liquide et la meilleur répartition du liquide et la réalisation d’un double film liquidienréalisation d’un double film liquidien

augmentent la stabilité articulaire (cales)augmentent la stabilité articulaire (cales)

diminution des P unitaires et du coefficient de diminution des P unitaires et du coefficient de frictionfriction



mobilité des ménisques en flexion-extensionmobilité des ménisques en flexion-extension


cette mobilité des ménisques est due:cette mobilité des ménisques est due: à un mécanisme passifà un mécanisme passif dû à la chasse du dû à la chasse du

coin méniscal par le condyle qui recule en coin méniscal par le condyle qui recule en flexion, qui avance en extension (pris en flexion, qui avance en extension (pris en défaut si mvt rapide)défaut si mvt rapide)

à un mécanisme actifà un mécanisme actif:: de la flexion vers l’extension:de la flexion vers l’extension: de l’extension vers la flexionde l’extension vers la flexion

LES MENISQUESLES MENISQUES les mécanismes actifs sont:les mécanismes actifs sont:

de la flexion vers l’extension:de la flexion vers l’extension: Patella vers l’avant et traction par ligament adipeux, ligament Patella vers l’avant et traction par ligament adipeux, ligament

transverse, ligaments ménisco-patellairestransverse, ligaments ménisco-patellaires LLI avance et attire la capsule et donc le ménisqueLLI avance et attire la capsule et donc le ménisque Ligament ménisco-fémoral de Humphrey fait avancer Ligament ménisco-fémoral de Humphrey fait avancer

la corne postérieure (libre) du MEla corne postérieure (libre) du ME

de l’extension vers la flexionde l’extension vers la flexion relâchement des attaches antérieuresrelâchement des attaches antérieures contraction du muscle poplité et du ½ membraneux contraction du muscle poplité et du ½ membraneux

qui possèdent des attaches méniscalesqui possèdent des attaches méniscales LLI reculeLLI recule


mobilité des ménisques en rotationmobilité des ménisques en rotation


mobilité des ménisques en rotationmobilité des ménisques en rotation ils suivent le condyle correspondantils suivent le condyle correspondant par exemple en rotation externe de jambepar exemple en rotation externe de jambe

recul du MI et avancée du MErecul du MI et avancée du ME 2 mécanismes2 mécanismes

passif par la poussée des condylespassif par la poussée des condyles actif lors des déplacements de la rotule et la actif lors des déplacements de la rotule et la

traction des ligaments patello-méniscauxtraction des ligaments patello-méniscaux


la mobilité des ménisques est très la mobilité des ménisques est très complexe et précise, leur permettant complexe et précise, leur permettant d’échapper à l’écrasement entre d’échapper à l’écrasement entre condyles et glènescondyles et glènes

cette complexité explique la fréquence cette complexité explique la fréquence des lésions méniscalesdes lésions méniscales

L’ARTICULATION FEMORO-L’ARTICULATION FEMORO-PATELLAIRE ET L’APPAREIL PATELLAIRE ET L’APPAREIL

EXTENSEUREXTENSEUR l’appareil extenseurl’appareil extenseur


EXTENSEUREXTENSEUR

la patella a 3 fonctions:la patella a 3 fonctions:

protection antérieure du genouprotection antérieure du genou glissement de l’appareil extenseur dans trochléeglissement de l’appareil extenseur dans trochlée modifie axe de travail et efficacité du quadricepsmodifie axe de travail et efficacité du quadriceps


EXTENSEUREXTENSEUR

glissement de l’appareil extenseur dans glissement de l’appareil extenseur dans trochléetrochlée

comparaison corde-pouliecomparaison corde-poulie possible si:possible si:

allongement possible du quadricepsallongement possible du quadriceps cul de sac sous quadricipital librecul de sac sous quadricipital libre surfaces articulaires intactessurfaces articulaires intactes

contraintes majeurescontraintes majeures augmentent avec la flexionaugmentent avec la flexion augmentent avec la raideur musculaireaugmentent avec la raideur musculaire

0 kg en extension, quadriceps décontracté0 kg en extension, quadriceps décontracté120 kg à 90° de flexion120 kg à 90° de flexion260 kg à 130° de flexion, 420kg à 145°260 kg à 130° de flexion, 420kg à 145°


EXTENSEUREXTENSEUR

Modification de l’axe de travail et efficacité Modification de l’axe de travail et efficacité du quadricepsdu quadriceps le Q a un axe oblique en DD et en bas le Q a un axe oblique en DD et en bas

(parallèle au fémur qui est en valgus) alors que (parallèle au fémur qui est en valgus) alors que le tendon rotulien a un axe de travail oblique le tendon rotulien a un axe de travail oblique vers le bas et le dehorsvers le bas et le dehors

ces 2 axes forment un angle ouvert vers le DHces 2 axes forment un angle ouvert vers le DH la force résultante est subluxante vers le DHla force résultante est subluxante vers le DH la rotule dans sa trochlée empêche la luxation la rotule dans sa trochlée empêche la luxation

lors de la contraction du quadricepslors de la contraction du quadriceps


EXTENSEUREXTENSEUR

Augmentation de l’efficacité du quadricepsAugmentation de l’efficacité du quadriceps La force de traction du Q est située dans le La force de traction du Q est située dans le

plan du tendon rotulienplan du tendon rotulien la rotule éloigne la partie proximale du TR du la rotule éloigne la partie proximale du TR du

centre de rotation du genou et augmente le centre de rotation du genou et augmente le moment d’action de la force de traction du moment d’action de la force de traction du QuadricepsQuadriceps


EXTENSEUREXTENSEUR

La stabilisation de la rotule est La stabilisation de la rotule est indispensable du fait de la résultante des indispensable du fait de la résultante des forces de traction qui présente une forces de traction qui présente une composante subluxante externecomposante subluxante externe en flexion, outre la meilleur concordance en flexion, outre la meilleur concordance

articulaire fémoro-patellaire, 2 mécanismes articulaire fémoro-patellaire, 2 mécanismes stabilisateurs interviennent:stabilisateurs interviennent: la force de placage de la rotulela force de placage de la rotule l’alignement en flexion du système extenseur par l’alignement en flexion du système extenseur par

la rotation interne automatique qui déporte en DD la rotation interne automatique qui déporte en DD la Tubérosité Tibiale Antérieurela Tubérosité Tibiale Antérieure


EXTENSEUREXTENSEUR

en extension ou entre 0 et 15° de flexion, la en extension ou entre 0 et 15° de flexion, la force subluxante externe est constante à force subluxante externe est constante à laquelle s’oppose 4 mécanismeslaquelle s’oppose 4 mécanismes la berge externe de la trochlée (risque de la berge externe de la trochlée (risque de

dysplasie)dysplasie) l’aileron rotulien internel’aileron rotulien interne la rotation interne automatiquela rotation interne automatique le vaste interne +++le vaste interne +++


EXTENSEUREXTENSEUR

on peut en déduire les anomalies anatomiques on peut en déduire les anomalies anatomiques qui favorisent la luxation de la rotule:qui favorisent la luxation de la rotule: la désaxation du système extenseur en particulier la désaxation du système extenseur en particulier

le positionnement trop externe de la TTA le positionnement trop externe de la TTA (baïonnette)(baïonnette)

la rotule haute, positionnée au dessus de la la rotule haute, positionnée au dessus de la trochléetrochlée

la dysplasie de la trochlée (surtout berge externe)la dysplasie de la trochlée (surtout berge externe) l’insuffisance du vaste internel’insuffisance du vaste interne

LES MOTEURS DU GENOULES MOTEURS DU GENOU

les extenseurs sont les muscles du les extenseurs sont les muscles du quadriceps innervés par le cruralquadriceps innervés par le crural

les muscles fléchisseursles muscles fléchisseurs nombreuxnombreux biarticulaires (sauf poplité et court biarticulaires (sauf poplité et court

biceps)biceps) de puissance très inégalede puissance très inégale


les muscles fléchisseurs puissantsles muscles fléchisseurs puissants semi-membraneux en dedanssemi-membraneux en dedans biceps en dehorsbiceps en dehors

les muscles fléchisseurs plus faiblesles muscles fléchisseurs plus faibles jumeauxjumeaux couturiercouturier droit internedroit interne demi-tendineuxdemi-tendineux poplitépoplité


les muscles biarticulaires ont une puissance les muscles biarticulaires ont une puissance fléchissante plus importante la hanche fléchissante plus importante la hanche fléchiefléchie examen flexion active hanche fléchie examen flexion active hanche fléchie extension de hanche mesurée genou fléchiextension de hanche mesurée genou fléchi

la flexion active est pratiquement sous la la flexion active est pratiquement sous la seule dépendance du ½ membraneux et du seule dépendance du ½ membraneux et du biceps biceps (peu d’action des muscles de la patte d’oie sur la (peu d’action des muscles de la patte d’oie sur la flexion)flexion)

fléchisseurs < extenseurs fléchisseurs < extenseurs (rapport 1 sur 3)(rapport 1 sur 3)


les muscles rotateursles muscles rotateurs Action comparable aux rênes sur la tête d’un Action comparable aux rênes sur la tête d’un

chevalcheval Rotateurs internes:Rotateurs internes:

patte d’oiepatte d’oie poplitépoplité ½ membraneux½ membraneux

Rotateur externe: bicepsRotateur externe: biceps

biomécanique du genou professeur gilbert versier chirurgie orthopédique hôpital dinstruction des...

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