Genou 1 Introduction Le genou est l articulation intermédiaire du membre inférieur. Elle articule l extrémité inférieure du fémur, la patella, et l extrémité supérieure du tibia (fig 1). Elle permet les mouvements de flexion et d extension. Il existe également des mouvements possibles de rotation médiale et de rotation latérale autour de l axe de la jambe. Le genou est centré sur l axe mécanique du membre inférieur qui passe par le centre de la tête du fémur et par le centre de l articulation talo-crurale à la cheville (fig 2). L axe de la diaphyse fémorale fait avec cet axe mécanique HKA (Hip-Knee-Ankle, Hanche-Genou- Cheville) un angle de valgus physiologique du fémur de 5 à 7. Lorsque le genou est en dehors de l axe mécanique (HA), le genou est un genu varum. Dans le cas inverse, il s agit d un genu valgum. Figure 1 : Vue antérieure du genou (mise en place)
Figure 2 : Schématisation de l axe mécanique et du valgus physiologique fémoral 2 Ostéologie et surfaces articulaires Le fémur est articulé avec la patella par la trochlée et avec le tibia par les condyles. La trochlée présente deux faces (fig 3). La face latérale est plus étendue en haut et en avant que la face médiale. Ces deux faces sont séparées par la gorge de la trochlée. Elles forment un angle trochléen de 145 en moyenne (fig 4). La trochlée se poursuit distalement et vers l arrière par le condyle latéral et le condyle médial. Ces deux condyles ont une forme grossièrement circulaire dans un plan sagittal (fig 5), comme dans un plan perpendiculaire passant par leurs centres. Ils débordent de la diaphyse fémorale vers l arrière. L espace entre les deux condyles est l incisure intercondylaire. La paroi supérieure de cette incisure condylaire est inclinée en bas et en avant. Chaque condyle est également marqué par un épicondyle.
Figure 3 : Vue antérieure du fémur et du tibia Figure 4 : Vue inférieure du fémur et de la patella
Figure 5 : Vue latérale du genou La patella est articulée avec la trochlée fémorale par sa face postérieure. Elle présente donc une forme inverse avec deux facettes (fig 6). La facette latérale est plus étendue que la facette médiale. Ces deux facettes sont séparées par la crête patellaire. La pointe ou apex de la patella n est pas articulaire. La position de la patella peut être définie par sa hauteur. La mesure de la hauteur fait référence à un indice rapportant la hauteur de la patella à la distance qui sépare son apex de la tubérosité tibiale. Le tibia est articulé avec les condyles fémoraux par les faces supérieures de deux condyles homonymes. Ces condyles sont grossièrement concaves en haut dans un plan frontal. Le condyle tibial médial est également concave en haut dans un plan sagittal alors que le condyle tibial latéral est convexe dans ce même plan sagittal (fig 7). La face supérieure du tibia est légèrement inclinée en arrière et en bas de 3 environ par la pente tibiale. L extrémité supérieure du tibia est également marquée par la tubérosité tibiale, par la gouttière du tendon du muscle semi-membraneux contournant la face médiale du condyle tibial médial et par un tubercule ilio-tibial ou de Gerdy situé sur la face antéro-latérale du tibia. Par ailleurs, la fibula s articule avec l extrémité supérieure du tibia au sein de l articulation tibio-fibulaire proximale située en arrière et en dehors du tibia.
Figure 6 : Vue postérieure de la patella Figure 7 : Coupe sagittale des deux condyles tibiaux 3 Ménisques Le genou comprend deux ménisques pour l articulation fémoro-tibiale (fig 8). Le ménisque externe est en forme de «C» ouvert en dedans et le ménisque interne est en forme de «C» ouvert en dehors. Le ménisque externe est plus large que le ménisque interne. Les ménisques zones méniscales peuvent être divisés en corne antérieure, segment antérieur, segment moyen, segment postérieur et corne postérieure. Ils sont attachés à la surface intercondylaire du tibia par des ligaments ménisco-tibiaux insérés sur leurs cornes. Il existe également un ligament interméniscal qui unit les deux cornes antérieures des ménisques. Enfin, il existe un ligament ménisco-fémoral qui unit la corne postérieure du ménisque externe au fémur. Ce dernier ligament rejoint le ligament croisé postérieur vers le fémur.
Figure 8 : Vue supérieure du tibia et des ménisques 4 Capsule et ligaments La patella est contenu dans la continuité fibreuse de l appareil extenseur (fig 9). Celle-ci comprend le tendon quadricipital qui s insère sur le bord supérieur de la patella et qui se poursuit par un surtout fibreux pré-rotulien qui tapisse la face antérieure de l os pour se poursuivre par le ligament patellaire (ou tendon rotulien) qui s insère d une part sur l apex de la patella et d autre part sur la tubérosité tibiale. La patella est également unie au fémur par un rétinaculum patellaire médial qui unit le bord médial de l os à l épicondyle médial par un faisceau transversal et qui unit le bord inféromédial de la patella à la face antéro-médiale du condyle médial par un faisceau longitudinal. Il existe également un rétinaculum patellaire latéral de même disposition.
Figure 9 : Vue antérieure arthrologique de l articulation du genou L articulation fémoro-tibiale comprend un ligament collatéral tibial (ou ligament latéral interne) de forme plane et rubanée et qui est décrit en deux faisceaux principaux (fig 10). Le faisceau superficiel unit l épicondyle médial à la face antéro-médiale du tibia en dedans de la tubérosité tibiale. Le faisceau profond unit l épicondyle médial et se termine en partageant ses fibres avec le ménisque médial. Ce dernier est appelé ligament fémoroméniscal médial. Il existe un ligament collatéral latéral, dont la forme ressemble à une corde et qui unit l épicondyle latéral à l apex de la tête fibulaire (fig 11).
Figure 10 : Vue médiale arthrologique de l articulation du genou Figure 11 : Vue latérale arthrologique de l articulation du genou
En arrière, il existe le ligament poplité arqué qui s insère sur l apex de la tête de la fibula pour se diriger en éventail en haut et en dedans vers la face postérieure de la capsule. Dans ses fibres terminales se place parfois un os sésamoïde appelé fabella. Du côté médial, le tendon terminal du muscle semi-membraneux forme le ligament poplité oblique qui s étale en haut et en dehors sur la face postérieure de la capsule (fig 12). Figure 12 : Vue postérieure arthrologique de l articulation du genou Par ailleurs, il existe deux ligaments croisés. Le ligament croisé antérieur s insère en avant du processus épineux tibial médial (ou épine tibiale médiale) puis se dirige en haut, en dehors et en arrière pour se terminer sur la face médiale du condyle latéral dans l incisure intercondylaire (fig 13). Le ligament croisé postérieur s insère sur la face postérieure du tibia en regard de la surface intercondylaire et se dirige en haut, en dedans et en avant pour se terminer sur la face latérale du condyle médial dans l incisure intercondylaire (fig 14). Ces deux ligaments ont donc une direction croisée dans tous les plans. Ils sont tapissés d une membrane synoviale. Ils sont donc intra-articulaires, mais extra-synoviaux. La lésion de l un de ces deux ligaments définit le caractère grave d une entorse du genou.
Figure 13 : Vue médiale d une coupe sagittale montrant les insertions du ligament croisé antérieur Figure 14 : Vue latérale d une coupe sagittale montrant les insertions du ligament croisé postérieur
La capsule articulaire s insère autour des surfaces cartilagineuses du tibia et de la rotule, près des bergs cartilagineuses des condyles et loin au dessus de la trochlée. Elle décrit un récessus synovial sus-patellaire et sous-quadricipital. Elle est renforcée et très résistante en arrière de chacun des deux condyles au niveau des coques condyliennes qui représentent alors deux véritables ligaments capsulaires fémoro-tibiaux postérieurs. Enfin, en arrière du ligament patellaire, il existe une zone adipeuse assez volumineuse qui se projette en regard de l incisure intercondylaire. 5 Muscles 5.1 Muscle extenseur Le muscle extenseur principal est le muscle quadriceps. Il est formé en quatre chefs (fig 15). Le chef le plus antérieur est le muscle droit de la cuisse (ou droit fémoral). Ce dernier s insère sur l épine tibiale antéro-inférieure, autour du limbe acétabulaire dans le sillon supra-acétabulaire et par quelques fibres récurrentes sur la face antérieure de la capsule de l articulation coxo-fémorale. Le chef le plus latéral est le vaste latéral dont l insertion s étend de la face antérieure du grand trochanter pour rejoindre la lèvre latérale de la ligne âpre et s étendant sur la face latérale du fémur. Ses fibres sont dirigées en bas et en dedans, notamment dans sa portion la plus distale. Ce chef est situé en avant du septum intermusculaire latéral qui le sépare du muscle biceps fémoral. Le chef le plus médial est le vaste médial qui s insère sur la lèvre médiale de la ligne âpre en débordant sur la face médiale du fémur. Ses fibres descendent plus bas que celles du vaste latéral et se placent de façon plus horizontale. Ce chef est situé en avant du septum intermuscluaire antéro-médial qui le sépare du paquet vasculaire fémoral et de la loge des muscles adducteurs. Enfin, le chef le plus profond est le vaste intermédiaire qui est inséré sur la face antérieure de la diaphyse fémorale. Ces quatre chefs convergent au bord supérieur de la patella pour former le tendon quadricipital dessiné par l entrecroisement des fibres tendineuses en provenance des différents chefs musculaires. Le quadriceps est innervé par le nerf fémoral qui donne une ou plusieurs branches distinctes pour chacun des chefs.
Figure 15 : Vue antérieure du muscle quadricipital 5.2 Muscles fléchisseurs 5.2.1 Muscles ischio-jambiers Les muscles fléchisseurs principaux sont les muscles ischio-jambiers (fig 16). Ce groupe est composé du muscle semi-membraneux, du muscle semi-tendineux et du muscle biceps fémoral. Le tendon d insertion est commun à tous ces muscles et est situé sur la face exopelvienne de la tubérosité ischiatique. Le muscle semi-membraneux descend verticalement dans la partie médiale de la loge postérieure de la cuisse vers la face postéro-médiale de l extrémité supérieure du tibia où il se termine par un tendon qui se sépare en trois faisceaux, un faisceau direct en arrière du tibia, un faisceau réfléchi qui contourne la face médiale du tibia en passant sous les tendons des muscles de la patte d oie et un faisceau récurrent qui forme le ligament poplité oblique.
Le muscle semi-tendineux descend également verticalement en arrière du muscle semimembraneux. Il se termine par un tendon qui rejoint celui du muscle sartorius et celui du muscle gracile pour former le complexe tendineux de la patte d oie. Le muscle biceps fémoral possède deux chefs. Le chef long fait partie du groupe musculaire des ischio-jambiers. Le chef court s insère sur la lèvre latérale de la ligne âpre. Les deux chefs se rejoignent pour ne former qu un seul tendon qui se termine sur l apex de la tête de la fibula. Tous ces muscles sont innervés par le nerf ischiatique qui descend de la fosse glutéale pour se placer en arrière du fémur en dehors du muscle semi-membraneux. Il chemine ensuite sous le chef long du muscle biceps, puis entre le muscle semi-membraneux et le chef court du muscle biceps. Il entre alors dans la fosse poplitée où il se divise en deux branches terminales, le nerf tibial qui descend verticalement vers la face postérieure du genou et le nerf fibulaire commun qui longe le bord médial du muscle biceps fémoral en direction du col de la fibula qu il contourne en dehors. En haut de la fosse poplitée, le nerf tibial est rejoint par l artère et la veine poplitées qui continuent les vaisseaux fémoraux dans la loge postérieure de la cuisse après être passés dans le hiatus de l adducteur. Figure 16 : Vue postérieure des muscles ischio-jambiers
5.2.2 Muscles de la patte d oie Les muscles de la patte d oie regroupe le muscle semi-tendineux, le muscle sartorius et le muscle gracile. Ils se terminent tous à la face antéro-médiale du tibia après avoir contourné la face médiale de l arrière vers l avant. Ils sont donc en partie fléchisseurs (fig 17). Le muscle sartorius est un muscle engainé dans son propre fascia. Il s insère sur l épine iliaque antéro-supérieure, croise rapidement la loge antérieure de la cuisse et le muscle quadriceps pour se placer en dedans des vaisseaux fémoraux. Puis il contourne le fémur pour cheminer en arrière du condyle médial et rejoint les autres tendons. Il est innervé par le nerf fémoral. Le muscle gracilis est un muscle de la loge postéro-médiale de la cuisse où il se place en dedans des muscles adducteurs. Il descend du pubis à la face postérieure du condyle fémoral médial. Il est innervé par le nerf obturateur. Il contribue à former le canal fémoral où cheminent les vaisseaux fémoraux. Le canal fémoral est alors limité en avant par le muscle vaste médial, en arrière par le muscle grand adducteur puis le muscle gracile et en dedans par le muscle sartorius (fig 18). Les tendons de ces trois muscles s insèrent de façon autonome sur le tibia. Le tendon du muscle sartorius reste en avant et possède une insertion en éventail. Le tendon du muscle gracile s insère en arrière et en haut du tendon du sartorius et le tendon du muscle semitendineux s insère en arrière et en bas du tendon du sartorius. Ainsi, il croise superficiellement le tendon du muscle semi-membraneux. Figure 17 : Vue médiale de l insertion des tendons de la patte d oie
Figure 18 : Coupe horizontale de la cuisse 5.2.3 Autres muscles Le chef gastrocnémien médial et le chef gastrocnémien latéral du muscle triceps sural croise également la région pour fermer en bas la fosse poplitée qui dessine alors un losange. Ils sont innervés par des branches directes du nerf tibial. Ils sont accompagnés par le muscle plantaire. Le muscle poplité est également situé en arrière du genou. Il s insère à la face postérieure et supérieure du tibia au dessus de la ligne du soléaire. Son corps se dirige en haut et en dehors pour former un tendon qui pénètre dans l articulation sous le ligament poplité arqué. Ce tendon se termine à la face latérale du condyle latéral en cheminant entre la capsule articulaire et le ménisque latéral. Il est également innervé par le nerf tibial.