Anatomie et Biomécanique du Corps Humain : Articulations et Mouvements

Synergie Agoniste-Antagoniste : Principes et Exemples

La synergie agoniste est l'action coordonnée de plusieurs systèmes, organes, ou éléments anatomiques ou biologiques d'où résulte l'accomplissement d'une fonction ou l'exécution d'un mouvement. L'antagoniste (muscle ou groupe de muscles) est celui qui s'oppose au mouvement créé par les agonistes. Lorsqu'un muscle travaille, le muscle opposé ne travaille pas, sinon il empêcherait le mouvement de se produire, car les deux muscles se compenseraient. Lors d'un effort musculaire, le muscle agoniste est celui qui se contracte, le muscle antagoniste est celui qui s'étire en réaction à cette contraction. Ainsi, chaque muscle possède son muscle antagoniste.

Exemples de groupes agoniste/antagoniste

• Le muscle quadriceps fémoral (lien Wikipedia) pour l'extension du genou, versus les muscles ischio-jambiers pour la flexion de celui-ci.
• Les fléchisseurs plantaires versus les fléchisseurs dorsaux du pied.
• Si l'on plie le bras, le biceps se contracte et est donc le muscle agoniste, tandis que le triceps s'étire et est donc le muscle antagoniste. Lorsque l'on allonge le bras, c'est l'inverse.

Rotation du Genou : Mécanismes et Muscles Impliqués

La rotation du genou : description et intérêt dans les appuis sportifs. Pour permettre des rotations, il faut créer un axe de rotation. Cette solution est a priori plus fatigante, mais elle permet de réutiliser une partie des ligaments déjà sollicités pour la flexion du genou. La rotation du genou ne peut s'effectuer que genou fléchi. Il n'y a pas de rotations en extension du genou.

Rotation Externe du Genou

La rotation externe est de 40 degrés. Les muscles qui la mettent en action sont le biceps fémoral et le deltoïde fessier (avec ses différents constituants : le tenseur du fascia lata et le plan superficiel du grand fessier).

Rotation Interne du Genou

La rotation interne est moins importante (30°). Les muscles mis en œuvre sont : le demi-tendineux, le demi-membraneux, le droit interne (ou gracile), le poplité, le couturier (ou sartorius).

Rotation Automatique du Genou

Il existe une rotation automatique au genou lors des mouvements de flexion-extension en raison de la forme asymétrique des extrémités osseuses du tibia et du fémur. Il y a une rotation interne automatique en flexion et une rotation externe automatique en extension du genou. La rotation du genou est importante en extension en raison de la mise en tension des ligaments.

Coaptation du Genou et Rôle des Structures Articulaires

Capsule Articulaire

La capsule articulaire a un rôle de coaptation très important.

Ménisques

Les ménisques : amortisseurs des contraintes de compression et simulateurs des amplitudes maximales. Ce sont des structures passives, éléments de coaptation articulaire passifs. Ce sont des structures mobiles, fixées seulement par des cornes (cartilage hyalin). Ils évitent le frottement direct entre les condyles fémoraux et tibiaux. Des tendons étirent directement le ménisque.

Mouvements Principaux du Genou

• Flexion : active (flexion normale : 140°) et passive (flexion avec les mains : 150°). La flexion de la hanche est proportionnelle à celle du genou.
• Extension : allongement de la force postérieure de la cuisse et de la force portante de la jambe. La capacité d'extension du genou dépend étroitement de la position de la hanche (en extension, le genou est facile en extension) grâce aussi à la synergie agoniste-antagoniste (réalisation d'un mouvement par l'utilisation de muscles qui n'interviennent pas directement dans le mouvement).

Rôle Biomécanique des Sésamoïdes du Pied

Les sésamoïdes (dépend de l'hallux) sont situés sous le gros orteil. La clé de voûte est la tête du M2 (deuxième métatarsien).

Maintien de la Courbure Transversale

La courbure transversale est maintenue à partir de l'arche antérieure par un muscle important : le ligament fibulaire qui maintient l'ensemble. Au niveau de l'os naviculaire et du cuboïde, le maintien est assuré par l'abducteur de l'hallux et le tibial postérieur.

Maintien de la Courbure Longitudinale

La courbure longitudinale est maintenue par le long fléchisseur de l'hallux, l'abducteur de l'hallux et l'abducteur du cinquième orteil.

Le Genou en Chaîne Fermée Antigravifique

État des lieux : Étude des forces en présence

Lors des mouvements passifs de flexion-extension du genou, les forces appliquées sur le LCA (ligament croisé antérieur) et le LCP (ligament croisé postérieur) varient en fonction du degré de flexion du genou, car l'inclinaison de ces deux ligaments par rapport au plateau tibial varie. À environ 40° de flexion, les forces appliquées sur le LCA et le LCP sont égales, car ces deux ligaments sont identiquement inclinés par rapport au plateau tibial.

La co-contraction Quadriceps-Ischio-jambiers peut-elle protéger le pivot central ?

Il existe un angle critique de 22° où les deux composantes de force des fléchisseurs et des extenseurs sont parallèles au plateau tibial et s'équilibrent. À cet angle critique, aucune tension ne s'applique sur le pivot central lorsque les quadriceps et les ischio-jambiers sont activés ensemble. En dessous de cet angle, et plus on se rapproche de l'extension, la résultante des forces musculaires provoque un déplacement antérieur qui est contrebalancé par la mise en tension du LCA.

Étude comparée des contraintes appliquées au pivot central : Chaîne cinétique fermée ou ouverte

Lorsque la main ou le pied rencontrent une résistance importante, le recrutement musculaire et la mobilité articulaire sont différents de ceux rencontrés lorsqu'il n'existe aucune restriction à leur mouvement. De là découle la notion de chaîne cinétique ouverte, où le segment terminal est libre, et celle de chaîne cinétique fermée, où le segment terminal est fixe. Pour la rééducation du genou, les exercices en chaîne cinétique fermée se font le pied fixe, et les mouvements du genou sont donc accompagnés par des mouvements de la hanche et de la cheville.

Résumé : Implications pour la rééducation

Les données récentes de biomécanique sont venues bouleverser la conception de la rééducation des ligamentoplasties intra-articulaires. L'étude comparée des contraintes appliquées au pivot central, lors d'un travail en chaîne cinétique fermée ou ouverte, révèle une diminution nette de ces contraintes en chaîne cinétique fermée grâce à une meilleure orientation des forces de cisaillement et grâce à la co-contraction musculaire.

L'Articulation Subtalaire : Anatomie et Fonction

L'articulation subtalaire met en présence le talus et le calcanéus sur lequel il repose. L'articulation subtalaire anatomique est une articulation synoviale simple entre la surface articulaire calcanéenne postérieure concave du talus et la facette articulaire postérieure convexe du calcanéus. Situé dans le sinus du tarse (qui sépare les articulations subtalaire et talo-calcanéo-naviculaire), le ligament talo-calcanéen interosseux est particulièrement puissant. Sur le plan morphologique, la définition anatomique est logique, car l'articulation subtalaire anatomique est une petite articulation qui possède sa propre capsule articulaire et sa propre cavité articulaire. Sur le plan fonctionnel, cependant, la définition clinique est également logique, puisque les deux parties de cette articulation composite fonctionnent comme une articulation unique et qu'il leur est impossible de fonctionner de façon indépendante.

Loi d'Innervation Réciproque de Sherrington

La Loi d'innervation réciproque (dite « de Sherrington ») stipule qu'à chaque excitation d'un muscle agoniste, correspond une inhibition de son antagoniste. Dans le domaine de la physiologie du contrôle moteur, on lui doit la notion fondamentale que les neurones moteurs de la corne antérieure de la moelle épinière constituent la « voie finale commune » pour l'exécution de tous les mouvements, qu'ils soient d'origine volontaire, automatique ou réflexe. En résumé, c'est la loi d'innervation réciproque : « quand les agonistes se contractent, les antagonistes se relâchent » ou « quand un agoniste reçoit un influx pour se contracter, un influx inhibiteur équivalent est envoyé à son antagoniste, qui se relâche et s'allonge ».

Anatomie et Biomécanique des Articulations Majeures

Voici une description des axes de travail, degrés de liberté et types d'articulations pour plusieurs articulations clés :

Articulation Radio-carpienne

L'articulation radio-carpienne unit d'une part la cavité glénoïde de l'extrémité inférieure du radius, la tête du cubitus (ulna) et, d'autre part, le condyle carpien composé des surfaces articulaires du scaphoïde, du semi-lunaire et du pyramidal. Elle est constituée de la cavité glénoïde radiale et de la tête du cubitus (ulna). Ces deux éléments s'articulent à ce niveau par le biais du complexe fibro-cartilagineux triangulaire (aussi appelé ligament triangulaire) et la première rangée des os du carpe. L'amplitude de flexion est de 80° et l'extension de 80°. L'inclinaison radiale est de 15° et cubitale de 40°.

Articulation Talo-crurale (Cheville)

C'est l'articulation de la cheville. Elle unit le squelette de la jambe, composé par le tibia et la fibula, au talus. C'est une articulation synoviale trochléenne. La flexion dorsale est de 20° (avec une grande variabilité) et la flexion plantaire de 30°. L'axe de la trochlée du talus fait 15° avec l'axe sagittal, entraînant une déviation du pied en dehors : le valgus physiologique du pied.

Complexe Articulaire du Coude (Huméro-radiale)

C'est l'articulation qui unit le bras à l'avant-bras. C'est en fait un complexe articulaire composé de trois articulations de type synoviale :

• Articulation huméro-ulnaire trochléenne (ginglyme) : 1° de liberté
• Articulation huméro-radiale sphéroïde (ellipsoïde) : 2° de liberté
• Articulation radio-ulnaire trochoïde : 1° de liberté

Articulation Radio-ulnaire Distale (Inférieure)

L'articulation radio-ulnaire distale (inférieure ou radio-cubitale inférieure) est une articulation synoviale de type trochoïde dans laquelle l'extrémité distale du radius se mobilise autour de l'extrémité distale relativement fixe de l'ulna. Au cours de la pronation de l'avant-bras et de la main, l'extrémité distale du radius se déplace (tourne) en direction antéromédiale, de sorte que le corps du radius croise la face antérieure de l'ulna. Lors de la supination, l'extrémité distale du radius se déplace en direction postéro-latérale et le corps de l'os reprend sa position latérale parallèle à l'ulna.

Articulation Coxo-fémorale (Hanche)

C'est l'articulation proximale du membre inférieur. Articulation de type synoviale sphéroïde (énarthrose, 3° de liberté), elle unit l'os coxal au fémur et transmet le poids du corps au membre inférieur.

• Plan sagittal :
  • Flexion : 140° genou fléchi et 90° jambe tendue
  • Extension : 15°
• Plan frontal :
  • Abduction : 45°
  • Adduction : 30°
• Plan horizontal :
  • Rotation externe et rotation interne : 30° (variable)

Articulation Acromio-claviculaire (Épaule)

L'articulation acromio-claviculaire met en relation l'acromion et la clavicule. Elle est de type plane et synoviale, et contient un ménisque. L'ensemble du liquide synovial, de la membrane synoviale et du ménisque articulaire est contenu dans une capsule articulaire.