B9 · Ostéologie et arthrologie générales
Biomécanique articulaire
Décrire les degrés de liberté d'une articulation et les mouvements permis selon la forme des surfaces. Présenter les facteurs de stabilité et de limitation et les lésions articulaires courantes.
Anatomie générale6 min de lecture17 QCM corrigés
Mobilité articulaire et degrés de liberté
La classification des articulations et leurs éléments constitutifs sont étudiés dans la fiche précédente ; ici, l’objectif est de relier leur organisation anatomique à leurs possibilités mécaniques.
Dans l’espace, un solide possède théoriquement six degrés de liberté : trois rotations et trois translations. Dans une articulation anatomique, la forme des surfaces, la capsule et les ligaments réduisent fortement ces possibilités.
En arthrologie, le nombre de degrés de liberté désigne surtout le nombre d’axes de rotation fonctionnels :
- une articulation uniaxiale permet une rotation principale autour d’un axe ;
- une articulation biaxiale permet des rotations autour de deux axes ;
- une articulation triaxiale permet des rotations autour de trois axes.
Les petites translations nécessaires au fonctionnement articulaire ne sont généralement pas comptées comme des mouvements volontaires indépendants.
Plans, axes et mouvements fondamentaux
Un mouvement de rotation s’effectue dans un plan anatomique autour d’un axe perpendiculaire à ce plan.
Flexion et extension
Abduction et adduction
Rotations et circumduction
Une rotation correspond au déplacement d’un segment autour de son axe longitudinal. Elle s’effectue principalement dans le plan transversal autour d’un axe vertical ou longitudinal.
La circumduction ne constitue donc pas un degré de liberté supplémentaire : elle combine des mouvements déjà permis autour de plusieurs axes.
Forme des surfaces et mouvements permis
La géométrie des surfaces articulaires détermine les directions dans lesquelles un mouvement peut se produire. Plus une surface est emboîtée dans l’autre, plus le mouvement est guidé et généralement stable. À l’inverse, des surfaces peu emboîtées autorisent une mobilité plus grande mais exigent davantage de moyens stabilisateurs.
Les mouvements réellement observés ne dépendent cependant pas uniquement de la forme osseuse. La tension capsulaire, l’orientation des ligaments, le volume musculaire et les contacts entre structures peuvent réduire l’amplitude théoriquement permise.
Mouvements entre les surfaces articulaires
Le déplacement visible d’un os résulte de mouvements élémentaires entre les surfaces en contact.
Roulement et glissement sont souvent associés. Leur combinaison maintient les surfaces en contact et évite qu’un roulement pur ne conduise rapidement à une perte de congruence.
Lorsque la surface concave mobile se déplace sur une surface convexe fixe, roulement et glissement s’effectuent dans le même sens. Lorsque la surface convexe mobile se déplace sur une surface concave fixe, ils s’effectuent en sens opposés.
Contraintes mécaniques
Une articulation transmet les forces produites par le poids, les muscles et les actions extérieures. Ces forces peuvent exercer plusieurs types de contraintes :
- la compression rapproche les surfaces ;
- la traction tend à les séparer ;
- le cisaillement fait glisser une surface parallèlement à l’autre ;
- la torsion produit une rotation autour de l’axe longitudinal ;
- la flexion mécanique associe traction d’un côté et compression de l’autre.
L’effet rotatoire d’une force dépend de son intensité et de la distance entre sa ligne d’action et l’axe articulaire.
À force égale, un bras de levier plus grand produit donc un effet rotatoire plus important.
Stabilité articulaire
Facteurs passifs
La stabilité passive persiste sans contraction musculaire. Elle dépend de plusieurs éléments :
- la congruence, c’est-à-dire l’adaptation géométrique des surfaces ;
- la profondeur de la cavité articulaire ;
- les fibrocartilages périphériques ou interposés, tels que bourrelets et ménisques ;
- la capsule articulaire ;
- les ligaments, dont la tension varie selon la position ;
- la pression intra-articulaire et la cohésion du film liquidien.
Une congruence élevée répartit les forces sur une surface plus grande et limite les déplacements anormaux.
Facteurs actifs
La stabilité active dépend des muscles et de leurs tendons. Leur contraction peut :
- rapprocher les surfaces et assurer leur coaptation ;
- s’opposer à une translation excessive ;
- guider le mouvement ;
- adapter rapidement la stabilité aux contraintes.
La commande neuromusculaire participe également à la stabilité grâce à la proprioception, perception de la position et du mouvement des segments corporels.
Limitation des amplitudes
L’amplitude s’arrête lorsqu’une ou plusieurs structures s’opposent au mouvement. La limitation peut résulter :
- de la mise en tension de la capsule ;
- de la tension des ligaments ;
- de l’étirement des muscles et des tendons ;
- du contact entre masses musculaires ou tissus mous ;
- d’une butée entre structures osseuses.
Les ligaments ne guident donc pas seulement le mouvement : ils deviennent progressivement tendus à l’approche de l’amplitude maximale et empêchent les déplacements dangereux.
Lésions articulaires courantes
Une entorse correspond à une distension ou une rupture ligamentaire provoquée par un mouvement dépassant l’amplitude physiologique. Elle peut entraîner une instabilité si le ligament ne limite plus efficacement le déplacement.
Une luxation impose une perte complète et persistante des rapports articulaires, tandis qu’une subluxation n’entraîne qu’une perte partielle de contact. Ces déplacements peuvent léser la capsule, les ligaments, le cartilage et les éléments vasculonerveux voisins.
Les lésions du cartilage ou des fibrocartilages perturbent la répartition des pressions et le glissement. Leur répétition ou leur persistance peut favoriser une dégradation progressive de l’articulation appelée arthrose, associant altération cartilagineuse et remaniement de l’os sous-chondral.
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