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IV. Biomécanique du pied
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Le pied doit principalement supporter le poids du corps et transférer la charge corporelle durant la marche, il doit aussi permettre différentes allures et divers modes de locomotion ainsi que d’autres prouesses.
Pour réagir, transmettre les mouvements et les forces, le pied doit être capable de se déformer. Cela implique des capacités de verrouillage articulaire pour se rigidifier mais aussi de relaxation quasi instantanées pour se relâcher et de nouveau s’adapter et ainsi de suite.
Le pied est aussi grâce à son système neuro-tendino-musculaire une entité créatrice de mouvements ainsi que le premier organe sensoriel pour l’équilibration.
Les mouvements du pied et de la cheville :
Le membre inférieur qui est vertical transmet ses mouvements au pied qui est horizontal par l’intermédiaire de la cheville et inversement. Étant donné que tous les muscles du pied sauf les interosseux sont bi- ou poly-articulaires, les mouvements articulaires deviennent ainsi combinés.
Ce sont l’inversion et l’éversion du pied soit respectivement varus-supination, adduction-flexion plantaire et valgus pronation, abduction-flexion dorsale. Avec l’inversion, le pied se raccourcit et il s’allonge à l’éversion.
Figure 21 : Inversion et Eversion
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Si le varus et le valgus s’entendent bien pour le calcanéus et l’arrière pied (continuité verticale du membre inférieur). Les termes de supination et pronation sont plus couramment utilisés pour l’avant-pied, en prenant comme référence pour la mobilité des orteils le 2ème métatarsien (M2), le rapprochement des orteils vers M2 est l’adduction et l’éloignement par rapport à M2 est l’abduction.
Figure 22 : Mouvements des orteils : le 2e rayon est la référence.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Les plans mis en jeu lors de la marche sont ceux qu’on remarque durant cette dernière sur le plan sagittal :
Figure 23 : Les pivots de la marche.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Le pied et la cheville sont aussi des organes sensoriels pour l’équilibration :
En condition statique
L’arrière-pied pied doit être aligné par rapport à la jambe. Les deux articulations Talo-crurale et sub-talaire sont superposées et réalisent un empilement stable et résistant si l’alignement est respecté. Le talus est légèrement médial par rapport au calcanéus qui le supporte à ce niveau par le sustentaculum tali. Cela crée un porte à faux qui tend à déséquilibrer le talon en valgus.
Figure 24 : Porte valgisant à faux du talon.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Le ligament collatéral médial ou ligament deltoïde envoie plusieurs couches fibreuses au talus, au sustentaculum tali, et au naviculaire pour résister passivement à cette bascule valgisante. C’est un ligament pluri articulaire très puissant qui contrôle aussi les mouvements rotatoires. L’élément actif de rééquilibration étant principalement représenté par le muscle tibial postérieur (TP).
En condition dynamique (phase finale du pas, réception d’un saut, marche et course pieds nus)
C’est l’appui de l’avant-pied qui est prédominant et conditionne l’adaptation articulaire sus-jacente, on pourra alors parler d’alignement articulaire dynamique ce qui met en exergue les relations avant-arrière pied. Les articulations du médio-pied (calcanéo-cuboïdienne et talo-naviculaire ou articulation de Chopart), les articulations du tarse moyen représentée par l’articulation innominée et les articulations de Lisfranc jouent un rôle majeur.
Figure 25 : Architecture osteo-articulaire du pied.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Le pied devant rester plantigrade, schématiquement le valgus de l’arrière pied est compensé par la supination de l’avant-pied et inversement le varus calcanéen est compensé par la pronation de l’avant-pied.
L’anatomie structurelle au service de la fonction :
Notion de pivot de mouvement.
C’est la zone au niveau de la quelle s’effectue un mouvement entre deux corps.
Les pivots de la marche qui sont nécessaires à la progression sont représentés par l’articulation de la cheville ou talo-crurale pour le 1er pivot, les articulations métatarso-phalangiennes agencées en parabole pour le 2eme pivot et l’inter phalangienne de l’hallux pour le 3eme pivot.
Le couple de torsion de l’arrière pied
Le couple de torsion de l’arrière pied comprend l’articulation de la cheville, la sub-talaire avec la médiotarsienne. Il permet la transmission des mouvements.
La cheville est fonctionnellement couplée avec les articulations d’arrière-pied et du médio-pied, réalisant un complexe articulaire connu sous le vocable de couple de torsion. L’articulation talo-fibulo-crurale est un encastrement type tenon mortaise favorable à la flexion extension du pied, et pour l’articulation sub-talaire c’est une double courbure tronconique inversée, qui est plus favorable aux mouvements rotatoires de valgus et varus dans le plan frontal. L’ensemble se comporte comme une charnière oblique à environ 45 degré.
Figure 26 : Talus et calcanéus bougent en sens inverse la divergence de leurs axes varie de face et de profil.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
La cheville :
La cheville assure un arc de mouvements de flexion-extension dans le plan sagittal qui est sa mobilité préférentielle.
Cette mobilité est variable selon les individus, la flexion dorsale allant de 13◦à 33◦et la flexion plantaire de 23◦à 56◦.
Les mouvements sont contrôlés par des muscles présents sur les quatre faces de l’articulation (triceps sural et fléchisseurs des orteils en arrière, fibulaires en dehors, tibial postérieur en dedans et tibial antérieur et extenseurs des orteils en avant).
Ce complexe articulaire fonctionne sur le mode contraint c’est à dire que tous les mouvements sont interdépendants et simultanés. Cela contribue ainsi à la transmission des mouvements de rotation de la jambe au pied. On a assimilé cet ensemble à un joint de cardan universel.
Entre la face inférieure du talus et la face supérieure du calcanéus réside l’articulation sub-talaire :
Elle relie le talus au calcanéus qui fait partie du pied calcanéen dit d’appui (calcanéus, cuboïde, 4e et 5e rayon).
Elle se présente comme deux portions d’articulations tronconiques opposées par leur sommet et leur concavité (calcanéenne distale et talienne proximale). Cela explique que les mouvements du talus et du calcanéus se font en sens inverse, lorsque le talon se varise en dedans sa hauteur augmente grâce au talus qui tourne en dehors.
Les cinq rayons métatarso-phalangiens
Les cinq rayons métatarso-phalangiens ont des longueurs différentes et vont décrire la parabole des articulations métatarsophalangiennes qui est le 3e pivot de la marche.
Ces cinq rayons sont inscrits sur un tronc de cône mobile oblique en bas et en avant, dont l’extrémité élargie de l’éventail métatarsien va rejoindre le sol selon un appui parabolique. C’est la partie du pied qui subit le maximum de contraintes à la fin de la phase portante.
Figure 27 : Les rayons de l’avant-pied.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Les rayons sont nommés de médial en latéral : R1, R2, R3, R4, R5.
Ils présentent une mobilité sagittale préférentielle et sont capables d’un enroulement préhensif (grasp) en flexion plantaire grâce aux articulations trochoïdes des inter-phalangiennes.
La prédominance de l’appareil fibro-tendineux en plantaire fait que sa mise en tension par la flexion dorsale ou extension rigidifie automatiquement les orteils. Par contre, au niveau des articulations condyliennes métatarsophalangiennes (MtP), la rotondité de la tête métatarsienne autorise surtout un ample mouvement de flexion dorsale nécessaire pour la marche (3epivot).
Le premier rayon
Le premier rayon peut être considéré comme le propulseur ou « rayon de la performance ». Il est le plus volumineux présente une mobilité prédominante en flexion plantaire, possède un appareil sésamoïdien solidement fixé à la base de la première phalange et qui entre autre protège de l ‘écrasement le tendon du FHL (flexor halluxis longus) qui est le muscle propulseur final et actionneur du4epivot de la marche entre le sol et l’inter phalangienne.
La parabole métatarsienne distale (3epivot de la marche)
La perte de l’harmonie de la parabole distale est préjudiciable car elle entraîne des hyperpressions localisées sous les têtes des métatarsiens trop longs ; le blocage de l’articulation de Lisfranc latérale est invalidant car il supprime la mobilité adaptative et frénatrice lors du passage du pas ; le blocage d’une articulation métatarsophalangienne latérale surtout médiane est incompatible avec la marche normale.
Le tarse moyen assure la jonction et la coordination entre le tarse postérieur et
L’articulation médiotarsienne
L’articulation médiotarsienne, dite de Chopart associe une articulation de type condylienne, la talo-naviculaire qui assure environ 50◦ de mobilité en prono-supination et une articulation en selle, la calcanéo cuboïdienne qui est fondamentale en permettant l’inversion
La talo-naviculaire qui appartient au pied talien dévolu à la propulsion, est agrandie et reliée au sustentaculum tali par le puissant ligament calcanéo-naviculaire ou spring ligament qui ainsi délimite une cavité appelée coxa-pedis. Cette cavité est capable de se déformer grâce à l’élasticité de la partie médiale du spring, véritable ressort, qui amortit la tête talienne quand elle descend lors de l’éversion.
Le naviculaire et le cuboïde sont reliés au bec de la tubérosité antérieure du calcanéus par le ligament en Y de Chopart jouant un rôle de ligament interosseux complémentaire des ligaments articulaires.
Les articulations innominées, intercunéenes, cunéo-cuboïdienne
Elles participent à l’arche transversale du médio-pied.
Le premier cunéiforme (C1) est relié au 2e et 3e métatarsien à la face plantaire par un fort contingent fibreux, véritable gardien de l’arche : le ligament de Sappey.
Les 2e, 3e cunéiformes avec le cuboïde réalisent un système fortement haubanné par des ligaments dorsaux et interosseux et par le croisement des tendons du long fibulaire et du tibial postérieur en plantaire. Il régule le vrillage et dévrillage du pied et est appelé la barre de torsion de Hendrix et dont les bras de levier sont le calcanéus en arrière et le 2e métatarsien en avant.
Figure 28 : Barre de torsion de Hendrix.
(Maestro M, Ferre B. Anatomie fonctionnelle du pied et de la cheville de l’adulte. Revue du rhumatisme monographies (2014)
Les articulations tarsométatarsiennes ou complexe de Lisfranc
Les articulations tarsométatarsiennes ou complexe de Lisfranc comprend 3 articulations à synoviale indépendante que sont la médiale ou C1M1, la médiane C2M2 avec C3M3 et la latérale avec cuboïde-M4M5, sont associées aux articulations du tarse moyen. Ces articulations appartiennent au groupe des arthrodies. Ce sont des articulations à surfaces plutôt planes permettant théoriquement 6 degrés de liberté, toute fois les connexions fibreuses aponévrotiques, les expansions tendineuses ont tendance à limiter ces degrés de liberté. Grâce à ces diverses articulations, l’avant pied est bidirectionnel (pronation et supination) sur son axe sagittal représenté par la fixité relative de M2.
La Lamina pédis ou bloc calcanéo-pédieux
C’est l’ensemble du pied sans le talus.
Il permet à lui seul les mouvements d’inversion et d’éversion fondamentaux pour l’adaptation du pied aux irrégularités du terrain. C’est la structure déformable à proprement parler et sa déformation est régulée par le jeu du talus qui agit à la fois et en même temps au niveau de l’articulation sub-talaire et au niveau de l’articulation talo-naviculaire. La mise en place du talus permet de relier la jambe au pied et permet de comprendre la notion de couple de torsion ainsi que les relations avant-arrière pied qui normalement doivent se compenser.
La grande aponévrose plantaire qui relie la tubérosité postérieure du calcanéus aux bases des premières phalanges permet la coordination automatique de ses mouvements. La levée des orteils en tirant sur l’aponévrose cambre et inverse le pied (c’est le mécanisme du treuil ou Windlass Mechanism). Le poids du corps qui a tendance à affaisser les arches, éloigne les points d’attache et provoque un abaissement automatique des orteils au sol (reverse Windlass Mechanism).