CARACTERISTIQUES BIOMECANIQUES DU GENOU DE L’ENFANT [11] :

Le genou doit concilier des impératifs à la première vue contradictoires de stabilité et de mobilité. Cette articulation animée par des muscles à bras de levier courts, est un système mécaniquement fragile et vulnérable, en permanence confronté à une insatiabilité potentielle par l’absence d’emboitement de ses surfaces articulaires.

Trois spécificités biomécaniques caractérisent le genou de l’enfant :

 Hyper laxité ligamentaire et hyper mobilité méniscale physiologique.

 Fragilité des zones métaphysaires de croissance, véritable « fusibles » de l’énergie traumatique.

 Instabilité transversale de la rotule et de l’appareil extenseur.

1. Cinématique Fémoro-Tibiale Dans Le Plan Sagittal

 Surfaces articulaires et mécanique du mouvement :

Les condyles fémoraux se caractérisent par une asymétrie tridimensionnelle qui est déterminante pour la cinématique articulaire.

Le compartiment latéral comporte une petite roue condylienne dont le rayon courbure décroit régulièrement de l’extension vers la flexion.

La congruence avec un plateau tibial convexe dans le plan sagittal est assurée par un ménisque épais et particulièrement mobile dans le sens antéropostérieur.

Le compartiment médial est constitué d’une grande roue condylienne dont le rayon de courbure reste constant de 0° à 60° de flexion, puis décroit rapidement. La congruence avec le plateau tibial concave se fait avec l’aide d’un ménisque peu mobile.

Le déplacement du condyle par rapport au plateau tibial n’est pas un mouvement de type charniére.il est au contraire multiaxial et combine des phénomènes de roulement et de glissement .En projection dans un plan sagittal, les centres instantanés de rotation se déplacent progressivement vers l’arrière lors de la flexion, en décrivent une courbe en arc de cercle à concavité inférieure.

 Physiologie du pivot central :

Les ligaments croisés représentent le pivot mécanique du genou. Si l’on projette leurs quatre points d’insertion dans un plan sagittal, on observe que les points fémoraux se déplacent lors du mouvement sur des segments de cercle centrés par les insertions tibiales et réciproquement. Ainsi Les ligaments croisés ont un rôle essentiel dans la genèse du roulement patinant fémoro-tibial.

2. Cinématique tridimensionnelle rotation fémoro-tibiale :

L’articulation du genou, destinée principalement à la flexion-extension dans le plan sagittal, possède un deuxième degré de liberté, la rotation axiale. Cette rotation peut être volontaire active ou automatique passive

 La rotation automatique : du tibia par rapport au fémur se produit en fin d’extension et se fait dans le sens de la rotation externe, avec une amplitude d’environ 15° .Son axe se situe à proximité de l’insertion fémorale du ligament croisé antérieur.

 La rotation volontaire : fait intervenir 29 couples musculaires qui assurent surtout un contrôle dynamique de la stabilité rotatoire.

3. Rôle des ligaments et des ménisques :

 Les ligaments collatéraux contribuent à la stabilité du genou, en particulier en extension.

 Le ligament collatéral médial a une insertion supérieure condylienne située en arrière et au dessus de la ligne des centres de courbure. Il est orienté vers le bas et l’avant, comme le ligament croisé antérieur.

 Le ligament collatéral latéral à une insertion supérieure également située en arrière et au –dessus de la ligne des centres de courbure du condyle latéral. Il est oblique en bas et en arrière, comme le ligament croisé postérieur.

 Les ligaments collatéraux sont partiellement détendus en flexion, alors que leur tension est maximale en extension complète .En effet, lors de l’extension, le condyle vient s’interposer comme un coin entre la glène et l’insertion supérieure du ligament collatéral. Comme son rayon de courbure augmente progressivement d’arrière en avant et que les ligaments collatéraux se fixent dans la concavité de la ligne des centres de courbure, le condyle place sa hauteur maximale en extension, ce qui tend les ligaments .De même ,la rotation externe met en tension les ligaments collatéraux, alors que la rotation interne les détend .

 Les ligaments croisés et collatéraux fonctionnent en couples synergiques.

 Les ménisques : on peut au total leur attribuer quatre rôles :

 Ils augmentent la congruence articulaire et la surface de contact et agissent comme des répartiteurs de contraintes. La surface de contact condylienne passe de 2 cm2 à plus de 6 cm2 par l’adjonction des ménisques.

 Ils contribuent à la lubrification articulaire.

 Ils freinent la rotation.

 Ils jouent le rôle d’amortisseurs élastique. Pour cette raison, la densité de l’os sous-chondral du tibia est inversement proportionnelle à l’épaisseur des ménisques.

Ils assurent enfin une prévention de l’évolution arthrosique, ce qui a été bien documenté par les conséquences à long terme des méniscectomies.

4. Les facteurs de la stabilité passive du genou :

 Stabilité transversale :

La stabilité passive transversale est essentiellement assurée par les ligaments collatéraux, le ligament médial détenant par exemple 78% du contrôle du valgus par rapport aux autres formations capsulo-ligamentaires.

 Stabilité antéropostérieure :

En flexion, la ligne de gravité passe en arrière de l’axe mécanique transversal et le genou est sollicité dans le sens de l’accentuation du mouvement. Ceci nécessite un verrouillage actif par le quadriceps, en l’absence de freins capsulo-ligamentaires passifs de flexion. Au contraire, en extension et à fortiori en hyper extension, la ligne de gravité est déjetée en avant et le mouvement est passivement verrouillé par les arqué, arcade du poplité, ligament poplité oblique du semi-membraneux et ligament croisé postérieur.

 Stabilité rotatoire

En extension, le genou est parfaitement stable en rotation. Les ligaments croisés sont orientés en sens inverse des aiguilles d’une montre et se tendent en rotation interne.

Les ligaments collatéraux, au contraire, sont orientés dans le sens des aiguilles d’une montre et contrôlent donc la rotation externe.

A 60° de flexion, le genou est en situation d’instabilité rotatoire maximale .Il est principalement sollicité et vulnérable en valgus et rotation externe ,mouvement dont le contrôle passif est assuré par le tiers antérieur de la capsule, le ligament collatéral médial, le ligament croisé antérieur, la corne postérieure du ménisque médiale et le point d’angle postéro-médial avec ses expansions du semi-membraneux .L’instabilité en rotation interne est contrôlée par les éléments homologue du compartiment latéral.

5. Biomécanique fémoro-patellaire :

L’articulation fémoro-patellaire est soumise à un équilibre musculaire subtil et précaire, menacé de dysfonctionnements, surtout en période de croissance. L’appareil extenseur du genou est animé par le muscle quadriceps qui s’insère sur la tubérosité tibiale antérieure en utilisant son sésamoïde, la rotule, pour maintenir un bras de levier suffisant quelle que soit la position du tibia. L’étude du diagramme des forces dans les trois plans de l’espace illustre bien que la rotule est à la fois soumise à des forces de compression ,génératrices d’hyperpression, et à des forces de traction surtout transversales, responsables d’instabilités .