Anatomie fonctionnelle du membre supérieur : Os, articulations et muscles

Base Anatomique

Les Os

L'articulation indéformable qui se modifie en performance. La banque d'os se constitue entre 12 et 22 ans. Un sportif a entre 40 et 50 % d'os plus forts qu'un sédentaire. La constitution d'un os est le résultat de l'hygiène de vie. Les os du corps se divisent en différents groupes :

Os courts :

(Mains, pieds…) Formés par une ossification indirecte. Les cellules évoluent (certaines meurent pendant l'évolution, cela crée un espace). Dans l'espace créé apparaissent, grâce à des membranes péri-cartilagineuses, des ostéoblastes (ostéo : os ; blaste : immature).

Os Plats :

(Crâne, Côtes…). Dans ces os, les tissus conjonctifs se transforment directement en tissu osseux = ossification directe. Les endroits où l'ossification n'est pas finie (comme le crâne chez un nouveau-né) s'appellent les fontanelles.

Os longs :

(fémur, tibia, fibula ou péroné). Présentent une dimension nettement plus grande que les 2 autres. Ils présentent un corps ou diaphyse et deux extrémités ou épiphyses. Les diaphyses et les épiphyses sont reliées par une zone qui est le siège de la croissance, aussi appelée cartilage de conjugaison. Les cartilages épiphysaires s'ossifient chez le sujet en fin de croissance à ± 20 ans. Les rapports de sels minéraux (qui donnent la dureté de l'os) et les sels organiques (qui donnent l'élasticité) sont de 1/1 à la naissance et environ 7/1 sur un sujet de 70 ans.

Les Articulations : assemblage

Les différentes parties du corps sont reliées entre elles par des articulations et des assemblages. Entre le tibia et le péroné, la jonction se fait au moyen d'une membrane à deux fonctions faite de fibres de collagène : celle-ci sert à l'insertion de nombreux muscles de la jambe et elle transmet les contraintes du tibia sur le péroné. Le tibia et le péroné sont également liés près de l'articulation du pied par deux puissantes formations ligamentaires (tibio-fibulaires). Si le pied est violement projeté vers la partie inférieure de la jambe (flexion dorsale), l'astragale, agissant comme un coin, viendra s'enfoncer entre le tibia et le péroné avec une telle force que la partie antérieure peut se déchirer (rupture ligamentaire). Un autre exemple de ligaments autonomes, bien délimités, est fourni par les ligaments. Il empêche une trop grande amplitude du mouvement. Il limite le mouvement dans certaines directions. Le ligament le plus puissant du corps, le ligament ilio-fémoral, est un épaississement de la partie antérieure de la capsule articulaire de la hanche qui limite en arrière un balancement exagéré. La tension de rupture des ligaments et tendons va de 500 à 1 000 kg par cm². Ce ligament supporte une force de 300 kg chez un sujet adulte. Un autre type d'assemblage, soit par le ligament, soit par la membrane, se trouve entre les vertèbres. Il y a des fibres collagènes et des cellules cartilagineuses ainsi qu'un noyau mou : c'est un assemblage fibro-cartilagineux que l'on trouve également entre les deux pubiens.

Articulation :

Une articulation a toujours une capsule qui entoure les os en présence. Les extrémités osseuses sont toujours recouvertes de cartilage. La couche externe de la capsule est formée de fibres collagènes = membrane fibreuse qui offre une grande résistance aux efforts de traction. Les ligaments sont de puissants renforcements de la paroi de la capsule. Leurs noms dépendent de leurs fonctions ou de l'os auquel ils sont insérés.

Différents types d'articulations :

À l'aide de modèles mécaniques, on peut souvent décrire le fonctionnement des différentes articulations du corps. La comparaison (ressemblance) entre les modèles mécaniques et les articulations rencontrées dans le corps n'est pas toujours très correcte. (voir page 11 « anatomie et sciences du geste sportif »).

Les muscles

Il existe dans notre corps 3 types de muscles : les muscles lisses, les muscles cardiaques et les muscles du squelette (ou muscles striés).

Le muscle du squelette :

entouré d'une enveloppe, couche de tissu conjonctif. Celui-ci a la même constitution que la couche externe de la capsule articulaire. Cette enveloppe donne une forme au muscle qui permet également à celui-ci de glisser sur les autres muscles. L'enveloppe conjonctive s'appelle également fascia musculaire ou périmysium externe (péri = autour, mysium = muscle). L'enveloppe de tissu conjonctif est faite de fibres de collagène. Si l'on observe la coupe d'un muscle, on peut voir à l'œil nu qu'il est constitué de faisceaux cellulaires plus petits (myon). Chaque faisceau étant entouré d'une enveloppe plus fine de tissu conjonctif. Au microscope, on peut voir que ce que l'on appelle myon se compose de très nombreuses cellules musculaires. Chacune des cellules est entourée d'une très fine membrane de fibres élastiques appelée endomysium. Les cellules musculaires s'appellent aussi fibres musculaires. Quand le muscle se raccourcit (se contracte), les filaments d'actine se glissent au milieu des filaments de myosine : il en résulte un raccourcissement et un épaississement des myofibrilles. Les fibres élastiques situées autour des cellules musculaires agissent sur l'enveloppe conjonctive. Cette enveloppe conjonctive se prolonge par le tendon du muscle. La contraction du muscle produit une force qui agit sur son origine et sa terminaison avec une force identique et opposée.

L'épaule

Physiologie de l'épaule

Articulation sphéroïde, portion de sphère dans une cavité sphérique creuse, mais elle n'est ni congruente, ni concordante. Portion de sphère convexe contenue dans une portion de sphère concave. (Pas le même rayon, ni la même taille). Articulation scapulo-humérale : articulation de la tête de l'épaule. La tête humérale répond à la glène scapulaire. La scapulo-humérale est un complexe articulaire de 5 articulations :

• scapulo-humérale, synonyme de gléno-humérale. Sous le deltoïde, au-dessus de la scapula humérale, il y a un plan de glissement : la bourse sous-acromio-deltoïdienne (BSAD). Gléno-humérale + BSAD = 1^ère unité articulaire fonctionnelle (UAF) = ensemble d'articulations qui participent à un même mouvement = scapulo-humérale.
• Acromio-claviculaire (vraie articulation).
• Sterno-claviculaire (sterno-costo-claviculaire : vraie articulation).
• La plus importante mais fausse articulation : la scapulo-thoracique. Espace de glissement. Rapport anatomique très mobile entre la scapula qui est posée sur le gril costal (ensemble des côtes) par l'intermédiaire du dentelé antérieur.

Ces 5 articulations forment : cervico-scapulo-thoraco-brachial. Les nerfs arrivent du rachis cervical. Axe transversal 1 ; axe sagittal 2 ; axe longitudinal 3.

Rôle du bras sur l'axe longitudinal :

Rotation de 30°. Rotation latérale 80° (supra-épineux) à surtout abducteur. Rotation médiale 95°.

Mouvement du moignon de l'épaule dans le plan horizontal

Antépulsion (épaule vers l'avant), rétropulsion (épaule vers l'arrière).

Surfaces articulaires de l'articulation scapulo-humérale

Cavité glénoïde quasi plate. Le labrum permet de creuser un peu plus cette cavité face à la tête humérale trop grosse. À la 2^e luxation, le labrum est endommagé. L'épaule ne tient plus, il faut faire une butée. L'appendice (os en forme de doigt) a le même arc que le rebord antérieur de la glène. Le long de l'humérus, il y a la gouttière du tendon du long biceps : c'est une tranchée. Sus-épineux et abduction. Tendon du long biceps intra-articulaire. On peut avoir des composantes intra-capsulaire et extra-articulaire. Lorsqu'une articulation est gonflée, il y a une lésion intra-articulaire.

Mouvement de la ceinture articulaire

Sonnette scapulaire : mouvement rotatoire de la scapula sur elle-même, sur le plan de glissement.

Mouvement de circumduction

Puisque le membre supérieur fait des mouvements dans le plan sagittal (flexion devant, extension derrière de l'épaule), dans le plan frontal : abduction ; adduction. Ensemble de tous les mouvements combinés.

Coaptation musculaire de l'épaule

En antérieur, importance du muscle subscapulaire, puissant rotateur médial. Coaptation transversale par le tendon du long biceps. Abduction principal, muscle supra-épineux : assure le duel stabilité-mobilité. Sur le plan dynamique, c'est un abducteur de l'épaule surtout dans la partie initiale de l'abduction avec le deltoïde. Position supérieure dans l'articulation = poutre maîtresse de la maison qui tient tout. La coiffe des rotateurs, structure fibreuse tendino-capsulo-ligamentaire qui maintient la tête humérale vers le bas pendant l'abduction. Le supra-épineux est la clé de voûte de la coiffe des rotateurs. Situation très exposée au traumatisme donc rôle important en traumatologie. Centres instantanés de rotation articulaire (CIR). Abduction rotation latérale : fragilité de l'épaule. Lorsque l'épaule se luxe souvent : il y a rupture du labrum. Articulation sous-deltoïdienne.

Articulation scapulo-thoracique

Le nom latin du dentelé : serratus.

Coaptation passive de l'épaule :

labrum, capsule, synovial, ligament. Coaptation passive indirecte à partir de la coaptation active. La coiffe des rotateurs termine en expansion fibreuse. C'est un ligament actif (coaptation passive mais produit de structure musculaire) que l'on peut mobiliser. Muscles de la coiffe :

• subscapulaire
• supra-épineux
• infra-épineux
• petit rond.

Elle se comporte comme une coaptation passive mais en même temps provient d'éléments actifs. Le tendon du long biceps : coaptation active car il vient du muscle sauf quand il passe sur la tête humérale qui devient passive. Quand il y a rupture du tendon du long biceps qui est un fléchisseur et supinateur du coude. Perte de coaptation transversale et perte de 20 % de force en adduction de l'épaule. Dentelé antérieur mobilise la scapula et quand il est rompu, perte de tous les mouvements de scapulo-humérale. Rapprochement avec le poignet : inclinaison humérale et inclinaison radiale grâce à un tendon latéral : rôle de coaptation passive de la radio-carpienne. Rôle de protection statique articulaire important pour le bon fonctionnement d'une articulation et la protéger.

Le Coude

Il y a 2 fonctions : éloignement/rapprochement ; présentation de la main en supination ou pronation. Donc 2 degrés de liberté articulaire (DLA) :

• Flexion-extension : en flexion de 145°, en extension 0°.
• Prono-supination : en pronation 85°, en supination 90°.

La fonction principale : fonction alimentaire, hygiène périnéale, gestes quotidiens. Le but final : l'être humain est le seul disposant de l'opposition pulpo-pulpaire digitale. Le coude est l'articulation intermédiaire du membre supérieur. Les 2 DLA coexistent en permanence. Pas de coude de verrouillage extrêmement complexe par rapport au genou. La prono-supination nécessite un olécrane : bosse du coude a la même fonction que la patella. Elle optimise la puissance des muscles extenseurs (triceps brachial) par le bras de levier. 2 bosses ; 3 rebords osseux :

• 1 médial : 1 rebord osseux épicondyle médial
• 1 latéral : 1 rebord osseux épicondyle latéral
• 1 rebord osseux postérieur : olécrane.

Ces 3 rebords doivent être alignés en extension et quand on fléchit, cela fait un triangle isocèle. Bras : humérus. Avant-bras : 2 os.

• Médial : ulna.
• Latéral : le radius (moyen mnémotechnique : se faire radier : se jeter dehors).

Plan transversal : rotation du coude. (Supination, pronation). Plan sagittal : flexion/extension. Radio-ulnaire supérieure permet la prono-supination. Huméro-ulnaire/huméro-radiale. Articulation fonctionnelle liée : radio-ulnaire supérieure (coude), radio-ulnaire inférieure (poignet), pendant une supination ou une pronation les 2 fonctionnent, elles sont coaxiales et co-fonctionnelles. La courbure pronatrice est inférieure car les muscles pronateurs sont en bas et inversement. Le muscle brachial s'insère dans la fossette olécrânienne à coaptation importante. Le condyle fémoral appuie sur la tête radiale. Donc pour tirer, rien ne retient la tête radiale qui risque de glisser sous le ligament annulaire. Luxation rare car il y a les muscles qui coaptent. Sphéroïde à 3 DLA, ici 2. Radius : schéma 54. Axe X-X axe de la prono-supination, il part de la tête radiale, passe par le centre de la tête ulnaire. Cet axe permet un travail dans le plan transversal (prono-supination) ; flexion/extension plan sagittal. L'ulna a un rôle passif car c'est le radius qui bouge sur l'ulna comme le calcanéus qui se meut sur le talus. Il existe 2 muscles pour la pronation :

• le carré pronateur au-dessus du poignet, agit par enroulement/déroulement.
• Vient de loin, le rond pronateur, tire sur la face latérale du radius, traction.

2 muscles pour la supination :

• muscle profond, le muscle supinateur, muscle qui travaille par enroulement-déroulement en haut de l'avant-bras. En dessous de la tête radiale.
• Le biceps brachial qui agit par traction sur la courbure supinatrice.

Avec les manivelles, on peut les faire tourner de 2 manières : soit en déroulant un câble : muscle supinateur, soit par traction avec un autre muscle. À la fois la pronation et la supination sont très puissantes. Les muscles pronateurs sont moins puissants que les muscles supinateurs. Lorsqu'on doit dévisser une vis bloquée, on doit se servir de l'abduction de l'épaule pour plus de puissance. Visser = supinateur.

Le Poignet

Schéma 7 et 8 : ellipse : circulaire avec un grand axe et un petit axe. Le poignet : la radio-carpienne. 1 : radius, l'ulna est derrière et n'est pas en contact avec le carpe. Carpe : os en grisé. Disque articulaire, fibro-cartilage interposé entre l'ulna et le carpe. Il n'y a qu'un seul os qui relie l'avant-bras à la main : le radius. Le radius s'appuie sur le scaphoïde et le lunatum qui répercutent une colonne biomécanique (colonne du lunatum et colonne scaphoïde) qui sont reliés entre eux par un ligament, le transverse du carpe. Flexion et extension : 85° de chaque côté. Au niveau de la radio-carpienne, 2 DLA de l'ellipsoïde.

• Flexion/extension en plan sagittal.
• Inclinaison ulnaire et inclinaison radiale dans le plan frontal.

Plus rotation de la prono-supination de l'avant-bras : complémentarité des DLA, dans un même membre, on additionne les DLA. 4 os de la rangée inférieure :

• Trapèze
• Trapézoïde
• Capitatum (le plus grand)
• Hamatum.

Tous ces os du carpe sont composés de 2 rangées qui s'articulent entre eux : la médio-carpienne. Articulation à faible déplacement. Chaque os du carpe peut être comparé à un cube à 6 faces. Sac de billes à géométrie variable dans un filet. Lorsqu'on contracte tous les tendons de la main : effet ténodèse. Attaché par les tendons. Possible rigidification d'une zone anatomique par contraction de tous les tendons. Styloïde ulnaire : pointe extérieure du poignet. Styloïde radiale : pointe intérieure du poignet. Angle bis-styloïdien de 30°.