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Chaque page de ce site est écrite par le Dr. J.E. Perraudin et la date de mise à jour signalée en bas de page : 12 01 2015

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Anatomie du genou

 

 

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La bonne connaissance de l'anatomie de l'articulation du genou permet de mieux comprendre les mécanismes des lésions ou des ruptures des ligaments lors des entorses du genou et d'en déduire des techniques de réparation ou de reconstruction des ligaments (ligamentoplastie).

Articulation intermédiaire du membre inférieur, c'est principalement une articulation à 1 degré de liberté : la flexion-extension. Accessoirement, elle comporte un 2° degré de liberté: la rotation axiale. Le genou travaille principalement en compression. Il doit posséder une grande stabilité et une grande mobilité.
Ceci est possible grâce à un appareil stabilisateur ingénieux et à un faible emboîtement des surfaces articulaires, ce qui l'expose aux entorses et aux luxations.

Voir ces quelques schémas avant d'aller plus loin


Mouvements possibles

La flexion extension

  • Premier degré de liberté selon un axe transversal passant par les condyles fémoraux.
  • En raison du porte-à-faux du col fémoral, l'axe de la diaphyse fémorale forme avec l'axe du squelette jambier un angle obtus ouvert en dehors de 170 à 175° c'est le valgus physiologique. L'axe de la diaphyse fémorale forme un angle de 6° environ avec l'axe mécanique du membre inférieur.
  • Par contre, les 3 centres articulaires de la hanche, du genou et de la cheville sont alignés sur une même droite (axe mécanique), légèrement oblique en bas et en dedans en raison de l'écartement plus important des hanches par rapport aux chevilles, formant un angle de 3° environ avec l'axe vertical.
  • L'axe de flexion-extension étant horizontal, il n'est donc ni perpendiculaire à l'axe de la diaphyse fémorale, ni perpendiculaire à l'axe mécanique.

La rotation axiale

  • Deuxième degré de liberté selon l'axe longitudinal de la jambe, le genou étant fléchi. Cette rotation est impossible, le genou en extension.


La flexion - extension

  • La flexion-extension est le mouvement principal du genou.
  • La position de référence est constituée lorsque la jambe est dans l'axe de la cuisse.
  • L'extension éloigne la face postérieure de la cuisse de la face postérieure de la jambe. Elle est normalement de 0°.
  • Un récurvatum est possible, surtout passivement, de 5 à 10°.
  • La flexion rapproche la face postérieure de la cuisse de la face postérieure de la jambe. La flexion active atteint 140° si la hanche est fléchie, 120° si la hanche est étendue (diminution d'éfficacité des ischio-jambiers). La flexion passive atteint 160° et permet au talon d'entrer en contact avec la fesse. Pathologie : rétraction de l'appareil extenseur ou rétractions capsulaires.
  • Les surfaces de la flexion-extension : articulation de type trochléen.



Les condyles

  • Les condyles sont divergents d'avant en arrière, le condyle interne divergeant plus que l'externe (il est également plus étroit).
  • Le rayon de courbure des condyles croît progressivement d'arrière en avant jusqu'à un point t puis décroît progressivement jusqu'en avant.
  • Ainsi sont constituées 2 spirales, l'une postérieure, l'autre antérieure, dont les centres de rayon de courbure sont eux-mêmes disposés selon deux spirales adossées l'une à l'autre. La courbe des condyles est donc une spirale de spirale. En arrière du point t, le condyle prend part à l'articulation fémoro-tibiale, en avant du point t, le condyle et la trochlée prennent part à l'articulation fémoro-patellaire.
  • La glène interne est concave vers le haut (rayon de courbure de 80 mm).
  • La glène externe est convexe vers le haut (rayon de courbure de 70 mm).
  • Ainsi, la glène interne est concave dans les 2 sens, l'externe est concave transversalement, convexe sagittalement.
  • L'articulation du genou est le type même des articulations non concordantes.
  • Le rétablissement de la concordance est dévolu aux ménisques.


Mouvements des condyles sur les glènes

  • Si les condyles ne faisaient que rouler sur les glènes, il y aurait luxation car le développement du condyle est 2 fois plus important que la longueur de la glène.
  • Si les condyles ne faisaient que glisser sur les glènes, la flexion serait prématurément limitée par la butée du rebord postérieur de la glène.
  • Le mouvement ne peut donc se faire qu'associant roulement et glissement. Le condyle commence par rouler sans glisser puis le glissement devient progressivement prédominant sur le roulement si bien qu'en fin de flexion, le condyle glisse sans rouler. Pour le condyle interne, ce roulement n'a lieu que pendant les 10 à 15 premiers degrés de flexion; pour le condyle externe, ce roulement se poursuit jusqu'à 20° de flexion.
  • Le condyle externe roule donc plus que le condyle interne. Le chemin parcouru est donc plus important (explique la rotation automatique).
  • D'autre part, ces 15 à 20° de roulement initial correspondent à l'amplitude habituelle de flexion-extension lors de la marche normale.


Déplacements des ménisques

  • Les ménisques reculent au cours de la flexion mais de façon inégale : le ménisque externe recule 2 fois plus au cours de la flexion que le ménisque interne.
  • Ils se déforment également en même temps qu'ils reculent. Le ménisque externe se déforme et se déplace plus que l'interne car les insertions de ses cornes sont plus rapprochées.
  • Les ménisques ont également un rôle de joints élastiques transmettant les efforts de compression entre fémur et tibia.
  • En extension, les condyles présentent leur plus grand rayon de courbure sur les glènes, les ménisques sont étroitement interposés.
  • Ceci favorise la stabilité et la transmission des efforts de compression.
  • En flexion, les condyles présentent leur plus petit rayon de courbure sur les glènes. Les ménisques perdent partiellement le contact avec les condyles. Ces 2 éléments favorisent la mobilité au détriment de la stabilité

Plusieurs facteurs expliquent les mouvements des ménisques :

  • facteur passif :
    • au cours de la flexion, les condyles repoussent les ménisques en arrière (noyau de cerise).
  • facteurs actifs :
    • pendant l'extension : les ménisques sont tirés en avant par les ligaments ménisco-rotuliens. La corne postérieure du ménisque externe est rappelée en avant par le ligament ménisco-fémoral (tension simultanée à celle du LCP).
    • pendant la flexion : le ménisque interne est tiré en arrière par le tendon du 1/2 membraneux et la corne antérieure est rappelée en arrière par les fibres du LCA qui se jettent sur elle. Le ménisque externe est tiré en arrière par l'expansion du poplité.

Déplacements de la rotule sur le fémur

  • L'appreil extenseur du genou se déplace sur l'extrémité inférieure du fémur comme une corde dans une poulie.
    Lors de la flexion, la rotule se déplace de 2 fois sa longueur selon une translation circonférentielle.
  • Ce mouvement de la rotule est possible grâce à la profondeur des cul-de-sac sous-quadricipital et culs-de-sac latéro-rotuliens. En pathologie traumatique ou infectieuse, l'accolement de ces feuillets est responsable d'une rétraction capsulaire et donc d'une raideur du genou en extension.
  • Lors de l'extension, le cul-de-sac sous-quadricipital est tendu par le muscle sous-crural (pour éviter que ce cul-de-sac ne se coince entre rotule et trochlée).


Déplacements de la rotule sur le tibia

  • Lors de la flexion, la rotule se déplace et recule selon un arc de cercle dont le centre est situé sur la tubérosité tibiale antérieure.
  • Sa face articulaire regarde progressivement en arrière et en bas.
  • Elle subit un mouvement de translation circonférentielle.


Rôle et tension des ligaments croisés dans la flexion-extension

  • Même si l'on sait maintenant que les croisés sont chacun constitués de plusieurs faisceaux (pour le LCA : fx antéro-interne, postéro-externe, intermédiaire), il est possible de raisonner schématiquement comme si chaque ligament croisé était constitué d'un seul faisceau.
  • En flexion à 90°, le LCAE est horizontal, tandis que le LCPI est vertical. En flexion extrême, le LCAE est détendu. En hyperextension, les 2 ligaments sont tendus.
  • Les mouvements de glissement des condyles sur les glènes sont expliqués par les croisés. Lors de la flexion, le LCAE est responsable du glissement des condyles vers l'avant. Lors de l'extension, le LCPI est responsable du glissement des condyles en arrière.
  • Il existe également des facteurs actifs : lors de la flexion, les ischio-jambiers attirent le tibia vers l'arrière ; lors de l'extension, le quadriceps attire le tibia vers l'avant.


L'appareil extenseur du genou

  • Le quadriceps crural est le muscle extenseur du genou. Il est extrêmmement puissant (42 kgm), 3 fois plus puissant que les fléchisseurs. Le quadriceps doit lutter contre la pesanteur dès que commence la moindre flexion. La rotule, os sésamoïde, accroit l'efficacité du quadriceps en reportant vers l'avant sa force de traction. Le tracé des vecteurs de la force Q du quadriceps avec et sans rotule permet de comprendre ce rôle.
  • La contraction équilibrée des 2 vastes, associée à celle du crural et du droit antérieur, engendre une force dirigée dans l'axe de la cuisse. En pathologie si la contraction d'un vaste prédomine sur l'autre, la rotule peut être attirée latéralement en position anormale.
  • La rotule est fortement appliquée dans sa rainure par le quadriceps et ce, d'autant plus que la flexion est plus accentuée. En fin d'extension, cette force de coaptation diminue et en hyper-extension, elle a même tendance à s'inverser c'est-à-dire à décoller la rotule de la trochlée. A ce moment, la rotule a tendance à se subluxer en dehors en raison de l'angle obtus ouvert en dehors que forme la direction de la force du quadriceps et le ligament rotulien. Cette subluxation est évitée grâce à une joue externe nettement plus saillante que l'interne. Une hypoplasie du versant externe de la trochlée peut expliquer la luxation récidivante de la rotule.


Les muscles fléchisseurs du genou

  • Muscles ischio-jambiers : biceps crural, demi-tendineux, demi-membraneux.
  • Muscles de la patte d'oie : droit interne, couturier, demi-tendineux.
  • Poplité.
  • Les jumeaux ne sont pratiquemment pas fléchisseurs.
  • Tous ces muscles sont bi-articulaires sauf le court biceps et le poplité.


LA ROTATION AXIALE


Les amplitudes de rotation axiale

  • Elle en peut être effectuée que le genou fléchi.
  • La rotation externe est d'environ 40° en actif, contre 30° pour la rotation interne.
  • Il existe une rotation axiale automatique : Lors de l'extension, le genou se trouve porté en rotation externe. (EXTension, rotation EXTerne) et inversement.

Les surfaces en fonction dans la rotation axiale


Le massif des épines tibiales uniquement saillant à la partie médiane permet cette rtation axiale.


Mouvements des condyles sur les glènes

  • Lors de la rotation externe, le condyle externe avance dans la glène externe, tandis que le condyle interne recule dans la glène interne.
  • Les phénomènes sont inverses dans la rotation interne.
  • Le condyle interne se déplace peu alors que le condyle externe se déplace 2 fois plus dans la glène externe. Ainsi, l'épine tibiale interne est concave d'avant en arrière alors que l'épine tibiale externe est convexe d'avant en arrière (comme les glènes).
  • L'épine interne forme donc une sorte de butoir sur lequel vient buter le condyle interne. Il s'ensuit que l'axe réel de la rotation axiale est situé au niveau de l'épine tibiale interne.


Déplacements des ménisques

  • Lors des mouvements de rotation axiale, les ménisques suivent les déplacements des condyles sur les glènes. Ainsi, lors d'une rotation externe, le ménisque externe est entraîné vers l'avant etc...
  • Tout en se déformant autour de leurs points fixes, les insertions des cornes, les méniques se déplacent, l'amplitude de déplacement du ménisque externe étant 2 fois plus importante que celle du ménisque interne. Ces mouvements sont surtout passifs mais la tension de l'aileron ménisco-rotulien en extension entraîne également le ménisque vers l'avant.
  • Au cours des mouvements du genou, les ménisques peuvent être lésés lorsqu'ils ne suivent pas les déplacements des condyles sur les glènes.
  • Ils se font coincer :
    * lors d'un mouvement d'extension brutale du genou, le ménisque n'a pas le temps d'être rappelé en avant, il est coincé entre condyle et glène. Ce mécanisme peut être responsable de ruptures ou de désinsertions de la corne antérieur.
    * lors d'un mouvement de distorsion.


Déplacements de la rotule sur le tibia

  • En position de rotation indifférente, la direction du ligament rotulien est légèrement oblique en bas et en dehors.
  • Lors de la rotation interne, la rotule est entraînée en dehors par le fémur.
  • Lors de la rotation externe, le mouvement est inverse.


La rotation automatique du genou

  • C'est parce que le condyle externe recule plus que l'interne lors de la flexion du genou qu'apparaît une rotation interne du tibia et vice et versa.
  • Ce recul différentiel des condyles est du à 3 facteurs :
    * L'inégalité de développement du contour condylien : Celui de l'externe est plus grand que celui de l'interne.
    * La forme des glènes : le condyle interne recule peu car il est contenu dans une glène concave, à l'inverse du condyle externe.
    * L'orientation des ligaments latéraux : lorsque les condyles reculent sur les glènes, le ligament latéral interne se tend plus précocemment que l'externe.


LA STABILITE


LA STABILITE TRANSVERSALE DU GENOU

  • Les ligaments latéraux assurent la stabilité du genou en extension.

Le ligament latéral interne :

  • Insertion supérieure en arrière et au dessus de la ligne des centres de courbure du condyle interne et donc dans la concavité de cette ligne.
  • Sa direction est oblique en bas et en avant, donc croisée avec celle du LLE.

Le ligament latéral externe :

  • Insertion supérieure en arrière et au dessus de la ligne des centres de courbure du condyle externe et donc dans la concavité de cette ligne.
  • Il est oblique en bas et en arrière, sa direction est donc croisée avec cele du LLI.
  • Les ligaments latéraux sont tendus en extension et détendus dans la flexion.


La stabilité passive transversale du genou

  • Le genou subit d'importants efforts latéraux et la structure des extrémités osseuses traduit ces contraintes mécaniques. Il existe des lignes de force mécanique :
    • * L'extrémité inférieure du fémur est structurée par 2 systèmes trabéculaires. L'un part de la corticale interne et s'épanouit dans le condyle homolatéral (fibres de compression) et dans le condyle contro-latéral (fibres de traction). Même disposition symétrique au niveau du condyle externe.
    • * L'extrémité supérieure du tibia possède une structure semblable avec 2 systèmes partant des corticales externe et interne et s'épanouissant sous la glène homolatérale (fibres de compression) et sous la glène contro-latérale (fibres de traction).
  • Du fait de l'inclinaison de l'axe fémoral en bas et en dedans, la force appliquée sur l'extrémité supérieure du tibia n'est pas strictement verticale, ce qui permet de la décomposer en une force verticale et une force horizontale dirigée en dedans.
  • Cette composante a donc tendance à exagérer le valgus en faisant bailler l'interligne. C'est le système ligamentaire interne qui s'oppose à un tel baillement
  • Plus un genu valgum est marqué, plus il sollicite le système ligamentaire interne et plus il a tendance à s'accentuer.


La stabilité active transversale du genou

  • Le ligament latéral externe est aidé par la bandelette de Maissiat mise en tension par le tenseur du fascia lata.
  • Le ligament latéral interne est aidé par les muscles de la patte d'oie : couturier, 1/2 tendineux, droit interne.

LA STABILITE ANTERO-POSTERIEURE DU GENOU


Stabilité du genou en extension

  • En rectitude et en très légère flexion, le quadriceps empêche l'accentuation de cette flexion. Le quadriceps est donc indispensable à la marche normale.
  • En hyper-extension, la force f développée par le poids du corps est oblique en bas et en arrière. Elle peut être décomposée en une force verticale et en une force horizontale. Cette dernière tend à accentuer l'hyper-extension. L'hyper-extension est rapidement bloquée par les éléments capsulo-ligamentaires postérieurs. La station debout peut donc être maintenue sans l'intervention du quadriceps dans cette position.
      • Les éléments capsulo-ligamentaires comprennent :
        • Le plan fibreux postérieur de la capsule
        • les coques condyliennes.
        • le ligament poplité arqué avec son faisceau externe (dont les fibres se perdent sur la coque condyliene et sur le sésamoïde) et son faisceau interne (arcade du poplité).
        • le ligament poplité oblique (fibres récurrentes du 1/2 membraneux s'épanouissant sur la coque condylienne externe).
        • Les ligaments latéraux et le ligament croisé postéro-interne
        • Les fléchisseurs sont également des facteurs actifs de limitation de l'extension : muscles de la patte d'oie, biceps et jumeaux.
        • Il faut noter que ces différents éléments de stabilité de l'extension représentent une protection pour le LCA.


Les ligaments croisés

  • Les ligaments croisés sont non seulement croisés entre eux mais également avec les ligaments latéraux homologues. Ainsi, le LCAE est croisé avec le LLE et le LCPI est croisé avec le LLI.
  • En position d'extension, "l'externe est couché quand l'interne est debout". Il en est de même de la direction générale de leurs zones d'insertion sur le fémur.
  • Il existe un rapport de longueur constant entre les croisés : la longueur du LCAE est égale aux 5/3 de celle du LCPI.

    Rôle stabilisateur des croisés


Le ligament croisé antérieur :

  • Il est composé de 3 faisceaux :
    - Le faisceau antéro-interne est le plus long dan son trajet horizontal.
    - le faisceau postéro-externe est vertical, plus court.
    - le faisceau intermédiaire, plaqué contre la face axiale du condyle externe est plus long que le f. antéro-interne de longueur intermédiaire.
  • Ils ont une tension diférente selon la position du genou.
  • Pour les faisceaux antéro-internes et intermédiaire, la tension maximale à 0°, diminue entre 20° et 60° et augmente dans les amplitudes supérieures à 90°. Le faisceau postéro-externe est en tension dans toutes les amplitudes articulaires.
  • Ces faisceaux remplissent donc des rôles différents. Alors que le faisceau intermédiaire et le faisceau antéro-interne s'opposent à la translation antérieure dans les positions proches de l'extension et après 90°, le faisceau antéro-interne limite la rotation interne par le contact qui se crée avec le croisé postérieur lors de leur enroulement réciproque et dans une certaine mesure, limite ausi la rotation externe en association avec le f. intermédiaire. Le faisceau postéro-externe limite l'hyper-extension.
  • Cette structure à 3 faisceaux explique les ruptures partielles dans certains mouvements.
    - Lors de l'hyperextension, c'est le f. postéro-externe qui se rompt le premier car il a une possibilité d'allongement très faible. Puis le chevalet de l'échancrure inter-condylienne va provoquer la rupture des 2 autres faisceaux.
    - Lors de la rotation interne, il existe un enroulement des croisés réalisant une coaptation des surfaces articulaires. Cete coaptation est maximum lorsque le croisement est médian, le genou étant entre 30 et 45° de flexion. Ce mécanisme peut entraîner une rupture du faisceau antéro-interne en raison de son contact étroit ave le LCP. Puis les 2 autres faisceaux se rompent si le mécanisme se poursuit.
    • Lors du valgus rotation externe, le LCA se rompt après les structures capsulo-ligamentaires périphériques internes. Ce sont les fibres du f. antéro-interne qui sont mises en tension dans un premier temps.
    • Le test de Lachman permet de juger de l'intégrité du LCA. En effet, à 10 ou 20° de flexion, le contact du condyle avec le tibie se fait dans une portion antérieure ou le rayon de courbure est plus grand. Le ménisque interne ne représente pas une cale infranchissable.
    • La seule formation qui s'oppose à la translation antérieure du tibia est le LCA.
    • Le ressaut en rotation interne est expliqué par le fait que le LCA (en particulier le faisceau antéro-interne) ne s'oppose plus à la rotation interne en cas de rupture.


Le ligament croisé postérieur

  • Insertions : fémorale (forme semi-lunaire) horizontale en extension, verticale en flexion ; tibiale (grand axe vertical.
    • Deux faisceaux principaux :
      - le faisceau antéro-interne : il est tendu en flexion, commence à se détendre en deçà de 30° de flexion, son relâchement est complet en extension.
      - le faisceau postéro-externe : Il est tendu en extension et détendu en flexion.
    • La stabilité postérieure du genou en flexion est assurée pour 90% par le LCP. Les 10% restants sont assurés par les formations périphériques au premier rang desquelles le PAPE.

La résistance mécanique des ligaments croisés

  • Elle serait plus importante pour le LCP que pour le LCA : Pour une vitesse de 50 cm/mn de traction: LCP L
    • Force de rupture 107,3 kg 63,8 kg
    • Force d'élongation 88,5 kg 51,2 kg

STABILITE ROTATOIRE DU GENOU


Stabilité rotatoire du genou en extension

  • En raison de l'obliquité des ligaments latéraux et de celle des ligaments croisés, la rotation externe du tibia sous le fémur détend les ligts croisés en les éloignant l'un de l'autre.
  • La rotation interne les tend car ils s'enroulent l'un autour de l'autre. Les ligaments croisés interdisent la rotation interne sur le genou étendu.
  • La rotation interne du tibia verticalise les ligaments latéraux et les détend.
  • La rotation externe effectue l'effet inverse. Les ligaments latéraux interdisent la rotation externe sur le genou étendu.


Stabilité rotatoire du genou en flexion

  • En pathologie, 2 zones postérieures ont été définies:
  • Le PAPI : sous-tendu par le demi-membraneux, le ligament oblique postérieur et le bord postérieur du LLI.
  • Le PAPE essentiellemnt constitué par le LLE, le muscle poplité et le complexe arqué (ligt poplité arqué, ligt fabello-péronier et tendon recurrent du demi-membraneux).
    • * L'avancée du plateau tibial interne est principalement soumis au contrôle du PAPI et de la corne postérieure du ménisque interne. Interviennent ensuite le LCA puis le LLI oblique en bas et en avant.
    • * Le recul du plateau tibial externe est principalement contrôlé par le PAPE puis par le LLE et enfin par le LCP.
    • * Le contrôle en rotation interne est plus rudimentaire : le frein principal de l'avancée du plateau tibial externe est le LCA. Le frein principal du recul du plateau tibial interne est le PAPI.
  • Les lésions ménisco-ligamentaires représentent une des lésions post-traumatiques les plus fréquentes des membres inférieurs et constituent pour les médecins experts un sujet de controverse aussi bien en matière d'imputabilité que des conséquences sur la fonction du genou à plus ou moins longue échéance.

 

 

 

 

 

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