Anatomie fonctionnelle de l épaule. Exemple de l abduction

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1 Anatomie fonctionnelle de l épaule. Exemple de l abduction 1 Introduction L épaule est l articulation proximale du membre supérieur permettant de diriger l ensemble du membre dans toutes les directions de l espace. C est une articulation qui possède une très grande mobilité. A partir de la position anatomique et dans le plan frontal (fig 1), l amplitude de l abduction est de 180 et celle de l adduction est de 45. Dans le plan sagittal (fig 2), l amplitude de flexion est de 180 et celle de l extension de 45. Dans le plan horizontal (fig 3), l amplitude de rotation médiale est de 95 en allant mettre la main dans le dos (association à une extension) tandis que celle de la rotation latérale est de 60 à 80. Mais il existe aussi des mouvements combinés. Par exemple, à partir d une position en abduction à 90 (fig 4), il est possible de définir un mouvement combiné de flexion et d adduction d une amplitude de 130 à 140 et un mouvement d extension et d adduction d une amplitude de 45. Figure 1 : Amplitudes d abduction et d adduction

2 Figure 2 : Amplitudes de flexion et d extension Figure 3 : Amplitudes de rotations médiale et latérale

3 Figure 4 : Exemple d amplitudes d un mouvement combiné en flexion-adduction et extension-adduction En réalité l épaule est un complexe articulaire composé de cinq articulations (fig 5): l articulation sterno-claviculaire, l articulation acromio-claviculaire, la syssarcose scapulothoracique, l articulation scapulo-humérale et la bourse synoviale sous-acromiodeltoïdienne (que nous n étudierons pas).

4 Figure 5 : Schéma des cinq unités du complexe articulaire de l épaule 2 Articulation sterno-claviculaire L articulation sterno-claviculaire unit l extrémité médiale de la clavicule au manubrium sternal (et au premier cartilage costal) (fig 6). C est une articulation synoviale de type «en selle». Les surfaces articulaires s opposent. La surface claviculaire est ainsi concave dans le plan frontal, tandis que la surface sternale est concave dans le plan sagittal. Cette articulation possède un disque articulaire assez épais dont la présence ne modifie pas ou peu l aspect biomécanique. (Certains auteurs pensent que ce disque articulaire donne à cette articulation un troisième degré de liberté). Elle est maintenue par une capsule articulaire doublée de ligaments, dont les ligaments sterno-claviculaires antérieur et postérieur, le ligament interclaviculaire et le ligament costo-claviculaire. Les mouvements de cette articulation permettent la mobilisation de la clavicule par rapport au sternum dans un plan frontal et dans un plan sagittal, mais également une circumbduction. Dans la direction frontale (fig 7), l élévation de la clavicule se traduit par

5 une ascension du moignon de l épaule (hausser les épaules) d une amplitude d environ 30 ce qui correspond à une ascension de 10 centimètres environ. L abaissement de la clavicule abaisse le moignon de l épaule sur une amplitude d environ 10, soit 3 centimètres. Dans une direction sagittale, l antépulsion a une amplitude de 30 ou 10 cm et la rétropulsion a une amplitude de 10 ou 3 cm (fig 8). Les muscles moteurs de l élévation sont le muscle trapèze et le muscle sterno-cléidomastoïdien. Le muscle de l abaissement est essentiellement le muscle grand pectoral. Les muscles de la rétropulsion sont aussi le muscle trapèze et le muscle sterno-cléidomastoïdien. Le muscle de l antépulsion est le grand pectoral. En pathologie, ces mouvements peuvent être atteints dans les luxations sternoclaviculaires antérieure (peu grave) ou postérieure (dangereuse du fait des rapports avec les gros vaisseaux cervicaux), ou dans les fractures de la clavicule compliquée d un raccourcissement de la longueur de l os. Figure 6 : Vue antérieure (à droite) et coupe frontale (à gauche) de l articulation sterno-claviculaire

6 Figure 7 : Amplitudes de l élévation et de l abaissement de la clavicule Figure 8 : Amplitudes et muscles moteurs de l antépusion et la rétropulsion de la clavicule

7 3 Articulation acromio-claviculaire L articulation acromio-claviculaire unit l extrémité latérale de la clavicule à l extrémité médiale du processus acromial. C est une articulation synoviale de type plane. Elle possède une fois sur trois un ménisque ou un disque articulaire. Quand ce n est pas le cas, les surfaces articulaires sont très souvent recouvertes d un fibrocartilage. Elle possède bien sûr une capsule qui est renforcée surtout par un ligament acromio-claviculaire supérieur très résistant. Mais, les principaux ligaments de cette articulation sont situés à distance. Ce sont les ligaments conoïde et trapézoïde tendus du coude ou de la portion horizontale du processus coracoïde à la face inférieure de la clavicule. Les mouvements au sein de cette articulation accompagnent ceux de l articulation sterno-claviculaire pour en augmenter les amplitudes (fig 9). En pathologie, il existe des luxations acromio-claviculaires qui se traduisent cliniquement par une «touche de piano» de la clavicule. Il existe également des atteintes arthrosiques douloureuses. Figure 9 : Mobilités de l articulation acromio-claviculaire dans le plan horizontal

8 4 Syssarcose scapulo-thoracique La résultante des mobilisations des articulations sterno-claviculaire et acromio-claviculaire est donc une mobilisation de la scapula par rapport au sternum et donc par rapport à l ensemble du tronc (fig 10). Elle se traduit donc par une mobilisation de la syssarcose scapulo-thoracique dont les mouvements sont soit une abduction (écartement de la scapula de l axe du corps) ou une adduction, soit un abaissement de la scapula ou une élévation, soit encore des rotations. Aux muscles moteurs spécifiques des articulations précédentes s associent les muscles de la syssarcose. Ainsi, pour l abduction de la scapula sur le thorax (fig 11), les muscles principaux sont le serratus antérieur, le grand et le petit pectoral. A l inverse, l adduction (fig 12) est réalisée surtout par le faisceau moyen du muscle trapèze, ou par la contraction de l ensemble du muscle trapèze aidée par le muscle élévateur de la scapula et les muscles petit et grand rhomboïdes, ainsi que par le muscle grand dorsal. Ce mouvement d abduction de la scapula est à différencier de l abduction de l épaule sauf à considérer le mouvement de sonnette, contre-sonnette réalisé par la contraction du faisceau supérieur du muscle trapèze qui attire l extrémité acromiale en haut et en dedans, par la contraction du faisceau inférieur du muscle trapèze qui abaisse l extrémité médiale de l épine scapulaire et par la contraction du muscle serratus antérieur qui attire l extrémité inférieure de la scapula en dehors et en haut. Ainsi, la scapula effectue un mouvement de rotation qui contribue à l ascension de l extrémité latérale de la scapula (fig 13). Figure 10 : Mobilités dans la syssarcose scapulo-thoracique et amplitude moyenne

9 Figure 11 : Muscles abducteurs de la scapula dans la syssarcose Figure 12 : Muscles adducteurs de la scapula dans la syssarcose

10 Figure 13 : Mouvement de sonnette et de contre-sonnette par la rotation de la scapula dans la syssarcose 5 Articulation scapulo-humérale C est l articulation qui unit l humérus à la scapula. C est une articulation synoviale de type sphéroïde. Elle est très mobile. 5.1 Arthrologie La surface articulaire humérale est représentée par la tête humérale qui est le plus souvent décrite comme ressemblant au tiers d une sphère d un rayon de 30 millimètres orientée à 130 par rapport à l axe diaphysaire (fig 14). Elle regarde en haut, en dedans et en arrière. La surface articulaire scapulaire est représentée par la cavité glénoïdale, de forme grossièrement ovalaire à grosse extrémité inférieure et doublée en périphérie d un labrum qui s insère autour de la surface chondrale (sauf sur une petite portion antérieure) (fig 15) et qui partage quelques fibres d insertion avec le tendon du long biceps (et dont les lésions communes portent le nom de SLAP lésion). Cette surface regarde en dehors et en avant

11 selon un angle de 30 par rapport à un plan strictement frontal répondant à la rétroversion de la tête humérale (fig 16). C est la raison pour laquelle l articulation scapulo-humérale s examine seulement dans un plan dirigé de 30 vers l avant. Elle est maintenue par une capsule articulaire et par des ligaments. Le ligament coracohuméral est épais et résistant. Il renforce la capsule dans sa partie supérieure. Il s étend du bord latéral du processus coracoïde au tubercule majeur et au tubercule mineur. Le ligament gléno-huméral supérieur s insère près du pôle supérieur de la cavité glénoïdale et se dirige transversalement vers le tubercule mineur. Le ligament gléno-huméral moyen né en dessous du précédent et se dirige obliquement jusqu à la moitié du tubercule mineur. Le ligament gléno-huméral inférieur est le plus résistant des trois ligaments gléno-huméraux (fig 17). Il naît de la partie inférieure de la face antérieure du col de la scapula et se dirige obliquement en bas vers la partie antéromédiale du col chirurgical de l humérus. Entre chacun des ligaments huméraux, il existe des zones de plus grande fragilité (foramen de Weitbrecht et de Rouvière) par lesquelles la tête humérale peut éventuellement se luxer. Le ligament principal de la stabilité de l épaule est donc le ligament gléno-huméral inférieur. Figure 14 : Orientations de la tête humérale en vue antérieure

12 Figure 15 : Vue latérale de la surface glénoïdale Figure 16 : Coupe horizontale montrant la direction de l articulation gléno-humérale

13 Figure 17 : Rappels arthrologiques en vue antérieure 5.2 Notions de biomécanique Comme pour toutes les articulations sphéroïdes ou en selle, un mouvement réalisé dans deux plans s accompagne d une rotation automatique le long de l axe du membre (fig 18). C est le paradoxe de Codman. Pour illustrer et à partir d une position du membre supérieur le long du corps et le pouce dirigé vers l avant, une flexion de 180 de l épaule positionnera le pouce vers l arrière, tandis qu une abduction de 180 positionnera le pouce vers l avant. En réalité, la tête humérale n est pas strictement sphérique et le mouvement d abduction de cette articulation gléno-humérale ne se fait pas seulement autour d un seul centre de mouvement. Il en existe une infinité qui peut être regroupé plus simplement en un centre de mouvement entre 0 et 50 situé le long de l axe diaphysaire en dehors de la surface articulaire de la tête humérale, et en un centre de mouvement entre 50 et 90 situé en dedans de la tête (fig 19). Lors du mouvement d abduction, le ligament gléno-huméral inférieur se tend et le tubercule majeur se rapproche de la face inférieure du processus acromial jusque 90. A partir de cette position, la rotation latérale de l humérus efface le tubercule majeur vers l arrière et détend le ligament gléno-huméral inférieur. L abduction peut alors se poursuivre jusque 110 (fig 20).

14 Figure 18 : Schéma illustrant le paradoxe de Codman ou rotation automatique par comparaison à des mouvements effectués dans des plans différents Figure 19 : Schéma illustrant l existence de deux centres de mouvements : R1 de 0 à 50 et R2 de 50 à 90

15 Figure 20 : Schéma illustrant les facteurs limitant l abduction (tension du ligament glénohuméral inférieur et pincement sous-acromial) détendus par la rotation latérale. 5.3 Myologie Le muscle deltoïde est l un des muscles de l abduction. Il est décrit en trois faisceaux, antérieur ou claviculaire, moyen ou acromial et postérieur ou épineux. Les faisceaux antérieur et postérieur sont constitués par des fibres de même direction convergente vers le tendon distal du deltoïde. Le faisceau moyen est multipenné et les fibres de directions différentes permettent une traction sur chacune des branches de division de l aponévrose intramusculaire concentrant l action sur l insertion distale du deltoïde (fig 21). La portion abductrice du muscle deltoïde est à considérer autant dans le plan frontal que dans le plan de l articulation gléno-humérale, ce qui a conduit Fick à définir 7 zones musculaires dont seule la zone 3 est toujours abductrice, dont la zone 2 est abductrice dans l axe de la scapula et dont la zone 4 est abductrice dans le plan frontal. Les zones 1 (du faisceau antérieur) et les zones 5 à 7 constituants le faisceau postérieur sont des zones adductrices (fig 22). L action de ce muscle n est donc pas seulement l abduction. Les muscles de la coiffe des rotateurs, avec notamment le muscle supra-épineux, sont des muscles également abducteurs (fig 23).

16 Figure 21 : Rappels des faisceaux du muscle deltoïde Figure 22 : Zones de Fick sur une coupe horizontale montrant un axe parfaitement sagittal et l axe de l articulation gléno-humérale

17 Figure 23 : Décomposition du vecteur force (F) du muscle supra-épineux en composante axiale (Fax) et abductrice (Fabd) D un point de vue de la physiologie articulaire, lors de l abduction (exemple d une abduction à 45, fig 24), la décomposition de la force P du poids du membre supérieur se fait avec un vecteur Pad qui est une composante d adduction et un vecteur Pax dans l axe du membre passant par le centre de rotation de la tête humérale qui est une composante de décoaptation. La force D exercée par le deltoïde peut être décomposée en vecteur Dab qui est une composante d abduction et en vecteur Dax dans l axe du membre et de direction opposée à Pax. La force axiale résultante R (somme de Dax et Pax) est dirigée vers le haut. Cette force peut à nouveau être décomposée en un vecteur de coaptation Rc appliquant la tête humérale sur la glène et en un vecteur Rl qui représente un vecteur de luxation. Pour s opposer à cette composante luxante, il existe une force Rc de direction opposée représentant la force de contraction des muscles de la coiffe des rotateurs. Ainsi, l abduction se fait par la conjonction de la contraction du muscle deltoïde et de celle des muscles de la coiffe. En position neutre (abduction à 0, ou position de départ), le muscle de la coiffe le plus actif est le supra-épineux, puis intervient le muscle sous-scapulaire en avant, et le muscle infra-épineux puis le petit rond en arrière. L action des ces muscles de la coiffe est la plus intense autour de 60 d abduction. Par ailleurs, ces muscles étant plus courts que le deltoïde, l action est plus une action de vitesse qu une action de force. Enfin, la composante Rc, dirigée vers le bas et le dedans, peut être supplée par l action des autres muscles abaisseurs de la tête humérale (muscle grand dorsal, grand rond, faisceau inférieur du grand pectoral) en cas de rupture de la coiffe des rotateurs.

18 Figure 24 : Décomposition des vecteurs forces du poids (P) en composante axiale (Pax) et adductrice (Pad), du deltoïde (D) en composante abductrice (Dab) et axiale (Dax), de la résultante (R = Dax+Pax) en composante coptatrice (Rc) et luxante (Rl) et schématisation du vecteur force des muscles du la coiffe (Rm).

19 5.4 Conclusions sur l abduction L abduction de l épaule est donc un mouvement complexe. Son amplitude complète est de 180 (fig 25). 90 à 100 se produisent dans l articulation gléno-humérale par la contraction du muscle deltoïde (force) et des muscles de la coiffe (vitesse) et limitée par la mise en tension du ligament gléno-huméral inférieur. 50 à 60 se produisent dans la syssarcose scapulo-thoracique, l articulation acromio-claviculaire et dans l articulation sternoclaviculaire par l action du muscle trapèze. Le reste de l abduction est produite par l inclinaison du rachis cervico-thoracique. Bien sûr, il n y a pas d abduction pure dans l une ou l autre de ces articulations, chaque abduction fait intervenir à divers degrés chacune de ces articulations. Cependant, l abduction de force a tendance à recruter le muscle le plus grand et le puissant qu est le trapèze et se passera, par conséquence essentiellement dans la syssarcose ; tandis que l abduction de vitesse a tendance à recruter les muscles courts de la coiffe et à situer le mouvement dans l articulation gléno-humérale. Figure 25 : Schéma illustrant les différentes mobilités articulaires lors de l abduction de l épaule.