Anatomie générale des articulations 1 Définition : Une articulation est le moyen d union entre deux pièces squelettiques (articulation simple) (fig 1) ou entre plus de deux pièces squelettiques (articulation composée). La définition n inclue donc pas la notion de mouvement, même si la plupart d entre elles sont mobiles. Figure 1 : Principe d une articulation simple unissant la pièce squelettique A à la pièce squelettique B 2 Organogenèse : L organogenèse des articulations débute juste après celle des os, dès la 5 ème semaine de la vie intra-utérine. Elles apparaissent au sein du mésenchyme indifférencié. Le mésenchyme situé entre les pièces osseuses peut se transformer en tissu fibreux pour donner les articulations de type fibreuses. Il peut aussi se différencier en cartilage hyalin pour donner soit les articulations cartilagineuses lorsqu il se transforme en fibrocartilage, soit les articulations synoviales lorsqu il existe une cavité articulaire. La classification de ces articulations dérive de cette organogenèse (fig 2). Figure 2 : Schéma des différents modes d organogenèse des articulations
3 Classification : 3.1 Les articulations fibreuses. Elles sont définies par un tissu fibreux d interposition entre les os. Ce tissu persiste dans les syndesmoses (exemple de l articulation tibio-fibulaire distale, fig 3), disparaît dans les sutures (exemple de la calvaria, fig 4) et les schyndilèses (exemple de l articulation sphénovomérienne, fig 5) ou se différencie en ligaments dans les gomphoses (exemple de l articulation dento-alvéolaire, fig 6). Le tissu fibreux d interposition des sutures de la calvaria existe chez l enfant. Il définit les fontanelles (fig 7). Figure 3 : Exemple d une syndesmose Figure 4 : Exemples des différents types de sutures de la calvaria Figure 5 : Exemple d une schyndilèse Figure 6 : Exemple de la gomphose
Figure 7 : Vue supérieure d un crâne infantile montrant les sutures et les fontanelles. 3.2 Les articulations cartilagineuses. Elles sont définies par l existence d un cartilage entre les extrémités osseuses. Ce cartilage peut n être que temporaire définissant les synchondroses (exemple du cartilage de croissance, fig 8) ou peut se différencier en fibro-cartilage pour définir les symphyses (exemple de la symphyse pubienne, fig 9) ou les disques inter-vertébraux (fig 10). Dans ces deux derniers types, les extrémités osseuses sont recouvertes de cartilage. Figure 8 : Exemple d une synchondrose Figure 9 : Exemple de la symphyse pubienne
Figure 10 : Exemple du disque inter-vertébral sur une coupe sagittale du rachis 3.3 Les articulations synoviales. Elles sont définies par l existence d une cavité articulaire contenant du liquide synovial. 4 Les articulations synoviales : La plupart sont des articulations mobiles. Elles se situent essentiellement aux membres, mais il en existe également dans la colonne vertébrale, à la face (articulation temporomandibulaire) et dans l os pétreux (articulations des os de l audition). Elles ont comme points communs de posséder des cartilages articulaires, une membrane fibreuse qui est recouverte en dedans d une membrane synoviale, et d une cavité remplie de liquide synovial (fig 11). La capsule est doublée de ligaments. Figure 11 : Schéma général d une articulation synoviale. La membrane fibreuse de la capsule est en continuité avec le périoste. La membrane synoviale tapisse la membrane fibreuse et l os articulaire.
4.1 Constitution : Les articulations synoviales sont constituées : - de moyens de protection que sont la capsule qui possèdent deux couches membraneuses, fibreuse et synoviale. - de moyens de stabilité que sont la membrane fibreuse de la capsule, les ligaments et la forme des surfaces articulaires. Les tendons périarticulaires contribuent également à la stabilité de l articulation. - de moyens de glissement que sont le cartilage articulaire et le liquide synovial. - de structures d amortissement que sont le liquide synovial, le cartilage articulaire et les structures d adaptation 4.2 Le cartilage articulaire : Il s agit d un cartilage de type hyalin. Il recouvre les surfaces des deux extrémités osseuses en contact quelque soit la position de l articulation. Les articulations les plus mobiles ont donc des surfaces cartilagineuses articulaires plus étendues que les articulations les moins mobiles (fig 12). La plupart des articulations synoviales possèdent des surfaces articulaires de géométrie inverse. L épaisseur de ce cartilage dépend des forces de pression exercée entre les pièces osseuses. Le plus souvent, il plus épais au centre d une surface convexe et en périphérie d une surface concave. Le cartilage s écrase sous la pression exercée jusqu à 50% de son épaisseur pour retrouver son épaisseur lorsque la pression disparaît. Figure 12 : Le cartilage doit être étendu sur les surfaces osseuses quelque soit la position de l articulation. C est pourquoi, les articulations les plus mobiles ont les surfaces cartilagineuses les plus étendues Histologiquement, les chondrocytes superficiels sont rares, disséminés dans un réseau de fibres collagènes dense et disposé parallèlement à la surface pour assurer une surface plane (moins de 200 µm d irrégularité), diminuer le coefficient de friction, diminuer les forces de frottement et diminuer le risque d usure. Les chondrocytes se disposent en profondeur le long d arches constituées de fibres collagènes. Ces fibres perpendiculaires à la surface, disposées en colonnes, s opposent à la traction et agissent comme un ressort à l écrasement pour restaurer l épaisseur du cartilage. Entre les arches de collagène, il existe de la substance fondamentale composée de protéoglycanes qui s opposent à l écrasement (fig 13).
Le cartilage n est pas vascularisé, sauf au voisinage de l os sous-chondral (couche osseuse située à proximité du cartilage articulaire). Il se nourrit par imbibition de liquide articulaire synovial. L atteinte du cartilage définit la chondrite et l arthrose. Figure 13 : Schéma histologique du cartilage articulaire. 4.3 La capsule articulaire : Il s agit d un manchon fibreux cloisonnant la cavité articulaire. Ce manchon possède deux couches. La membrane fibreuse est en continuité avec le périoste et a un rôle de maintien. En général, elle s insère d autant plus loin des surfaces articulaires que l articulation est mobile. Les fibres la constituant sont soit de direction directe d une extrémité osseuse à l autre, soit hélicoïdale ou spiralée, soit récurrente, soit circulaire ou annulaire ou orbiculaire (fig 14). Figure 14 : Disposition des fibres de la membrane externe de la capsule. Exemple de la capsule coxo-fémorale.
La couche interne est formée d une membrane synoviale sécrétrice du liquide synovial riche en protéines et en acide hyaluronique. Elle possède un rôle trophique. Elle tapisse la face profonde de la capsule articulaire et les surfaces osseuses situées dans l'articulation. Cette couche est très vascularisée par les nombreuses artères articulaires. Dans certaines articulations, elle peut présenter des franges synoviales sous la forme d excroissance intraarticulaire (fig 15). Ces franges peuvent se coincer entre les surfaces cartilagineuses et occasionner des douleurs (exemple de la frange huméro-radiale ou du lumbago dans les articulations postérieures du rachis). L atteinte de la membrane synoviale définit les arthrites, comme les arthrites inflammatoires (exemple de la polyarthrite rhumatoïde). L épanchement intra-articulaire d un liquide synovial inflammatoire s appelle une hydarthrose. Figure 15 : Schéma d une frange synoviale huméro-radiale. La capsule forme des culs de sac capsulaires ou récessus qui varient selon la position de l articulation. A l opposé des culs de sac, la capsule est tendue constituant alors l un des moyens permettant de limiter l amplitude de mobilité d une articulation. Lors d un épanchement liquidien intra-articulaire, le choc articulaire est recherché en vidant les culs de sac synoviaux (exemple du choc rotulien). Une rétraction de cette membrane capsulaire définit la capsulite rétractile qui empêche la mobilisation articulaire. Il existe du liquide synovial dans les culs de sac. Lors d une mobilisation, le cul de sac se vide, ce qui a pour conséquence de brasser le liquide synovial (fig 16). L immobilisation prolongée d une articulation peut se compliquer d une arthrose par défaut de renouvellement du liquide synovial nutritif.
Figure 16 : Schéma montrant le brassage du liquide synovial avec la mobilisation de l articulation. Les récessus se remplissent tandis que la capsule opposée se tend. 4.4 Les ligaments Les ligaments sont des structures fibreuses extrêmement solides. Ils jouent un rôle de maintien et sont des éléments de stabilité passifs, à l inverse des tendons péri-articulaires qui jouent un rôle de stabilisation active par la contraction musculaire. Leurs lésions définissent les entorses. Lorsque les moyens de stabilité sont lésés et que les surfaces articulaires ne sont plus en contact, il y a une luxation. Ils sont soit (fig 17): 4.4.1 Capsulaires Ils sont alors assimilés à des renforcements ou des épaississements de la membrane fibreuse de la capsule (exemples des ligaments gléno-huméraux de l épaule, fig 18). 4.4.2 Extracapsulaires Ils sont alors individualisés et indépendants de la membrane fibreuse de la capsule et situés en dehors de l articulation (exemple du ligament collatéral latéral du genou, fig 19). 4.4.3 Intracapsulaires Ils sont individualisés et indépendants de la membrane fibreuse de la capsule et situés en dedans de l articulation (exemples des ligaments croisés du genou, fig 20, et du ligament de la tête fémorale à la hanche).
Figure 17 : Schéma des différents types de ligaments Figure 18 : Vue antérieure des ligaments de l articulation glénohumérale Figure 19 : Vue latérale du genou montrant le ligament collatéral latéral Figure 20 : Coupe sagittale de l articulation du genou 4.5 Structures d adaptation Afin d améliorer la congruence ou l adéquation des formes des surfaces articulaires, certaines articulations possèdent des structures d adaptation. Elles ont également un rôle d amortissement des forces exercées sur l articulation et diminuent les pressions exercées sur les surfaces articulaires. Ces structures sont fibro-cartilagineuses et adhérent à la membrane fibreuse de la capsule. Elles ne sont pas recouvertes de membrane synoviale. Elles sont la plupart du temps triangulaires à la coupe. Elles sont très vascularisées en périphérie par les artères péri-articulaires qui pénètrent la capsule (zone rouge-rouge), peu vascularisée dans leur partie moyenne (zone rouge-blanche) et avasculaire dans leur partie centrale (zone blanche-blanche). Dans les zones avasculaires, elles se nourrissent par imbibition de liquide synovial (fig 21).
Les différents types sont : 4.5.1 Les ménisques Figure 21 : Schéma de la vascularisation méniscale Ce sont des fibrocartilages adhérents uniquement en périphérie à la capsule articulaire et creux en leur centre (fig 22). Leur forme ressemble alors à une partie d un anneau (exemples des ménisques du genou, fig 23). Figure 22 : Schéma en coupe de ménisque Figure 23 : Vue supérieure des ménisques du genou.
4.5.2 Les disques articulaires Ce sont des fibrocartilages adhérents uniquement en périphérie à la capsule articulaire et pleins en leur centre (fig 24). Ils séparent alors l articulation en deux cavités distinctes. En général, ils sont situés dans des articulations dont les surfaces articulaires ont des formes de même géométrie (exemples du disque temporo-madibulaire). Figure 24 : Schéma en coupe d un disque articulaire Figure 25 : Schéma en coupe d un labrum articulaire 4.5.3 Les labrums Ce sont des fibrocartilages adhérents à la fois en périphérie à la capsule articulaire, mais surtout adhérents à l os autour des surfaces cartilagineuses (fig 25) (exemples du labrum coxo-fémoral et du labrum gléno-huméral). 4.6 Vascularisation et innervation 4.6.1 Vascularisation Les articulations synoviales sont richement vascularisées par des réseaux péri-articulaires provenant des troncs artériels de voisinage (fig 26). En plus des branches destinées aux métaphyses osseuses, il existe de nombreuses branches destinées à la capsule articulaire qui vascularisent la membrane fibreuse, la membrane synoviale et la partie périphérique des éventuelles structures d adaptation. Ces réseaux sont à la fois artériels et veineux. Il existe également un riche réseau lymphatique. La présence de sang dans une articulation définit l hémarthrose. La présence d une infection définit une arthrite septique.
4.6.2 Innervation Figure 26 : Principes de la vascularisation articulaire par un cercle péri-artériel anastomotique L innervation articulaire est riche en fibres nerveuses proprioceptives. Ces dernières proviennent de mécanorécepteurs situés dans les ligaments. Elles informent inconsciemment le système nerveux central de l état de tension des structures fibreuses péricapsulaires et ainsi de la position de l articulation (exemple du principe de la rééducation proprioceptive après une entorse). Mais il existe également des fibres nerveuses transmettant la douleur. Enfin, il existe des fibres nerveuses motrices à destinée notamment des artérioles. 4.7 Définitions des mouvements Les mouvements des membres sont définis par rapports au trois plans de référence de l espace. Selon l axe sagittal, les mouvements sont situés dans le plan frontal (fig 27). Le rapprochement d un segment de membre vers l axe du corps est appelé adduction. L éloignement du segment de membre de l axe du corps est appelé abduction. Selon l axe horizontal, les mouvements sont situés dans un plan sagittal (fig 28). Le rapprochement d un segment de membre distal vers le segment de membre proximal est appelé flexion. Le déplacement inverse est appelé extension. Selon l axe vertical, les mouvements sont situés dans un plan horizontal (fig 29). La rotation dans l axe du membre portant la face antérieure vers l axe du corps est appelée rotation interne (ou rotation médiale) ou pronation à l avant-bras. Une rotation dans l axe du membre portant la face postérieure vers l axe du
corps est appelée rotation externe (ou rotation latérale) ou supination à l avant-bras (fig 30). Un mouvement combiné dans les trois plans de l espace est appelé circumbduction (fig 31). Figure 27 Figure 28 Figure 29 Figure 30
Figure 31 4.8 Morphologie articulaire fonctionnelle Les articulations ont des morphologies diverses qui peuvent êtres assimilées à des formes géométriques plus simples. Ces formes possèdent alors des axes de symétrie autour desquels un mouvement peut de faire. Les principaux types articulaires sont (fig 32) : 4.8.1 Les articulations sphéroïdes Les surfaces articulaires sont assimilables à une portion de sphère (exemples de l articulation gléno-humérale et de l articulation coxo-fémorale). Elles possèdent des rayons de courbure identiques dans les trois de l espace. Ces articulations ont donc trois axes de mobilité ou trois degrés de liberté. Tous les mouvements de base sont possibles, y compris la circumbduction. De plus, le mouvement combiné dans deux axes occasionne un mouvement automatique de rotation. Elles permettent de diriger le membre dans toutes les directions de l espace. 4.8.2 Les articulations ellipsoïdes Elles sont également appelées condylaires. Elles possèdent deux rayons de courbure différents dans deux plans perpendiculaires et une forme elliptique dans le troisième plan. Pour chacune des deux surfaces articulaires, les courbures sont soit toutes les deux concaves, soit toutes les deux convexes (exemple de l articulation radio-carpienne). Ces articulations ont donc deux axes de mobilité ou deux degrés de liberté correspondants aux deux rayons de courbure. Seuls les mouvements d adduction-abduction et de flexionextension sont possibles. Les mouvements combinés autorisent la circumbduction. Les mouvements de rotation, même automatique, n existent pas.
4.8.3 Les articulations «en selle» ou «à emboîtement réciproque» Elles possèdent deux rayons de courbures différents dans deux plans perpendiculaires. Pour chacune des deux surfaces articulaires, une courbure est concave dans un plan et convexe dans l autre (exemple de l articulation trapézo-métacarpienne). Ces articulations ont donc deux axes de mobilité ou deux degrés de liberté correspondants aux deux rayons de courbure. Les mouvements d adduction-abduction, de flexion-extension et de circumbduction sont possibles. Cependant, pour ce type articulaire, le mouvement combiné dans les deux axes occasionne un mouvement automatique de rotation. 4.8.4 Les articulations trochoïdes Les surfaces articulaires sont assimilables à une portion de cylindre. Il n existe qu un seul axe de mobilité ou un degré de liberté (exemple de l articulation radio-ulnaire proximale et de la pronation-supination). 4.8.5 Les ginglymes Les surfaces articulaires sont assimilables à une portion de sablier ou de poulie. La surface creuse est appelée trochlée. Il n existe qu un seul axe de mobilité ou un degré de liberté (exemple de l articulation huméro-ulnaire et de la flexion-extension du coude). 4.8.6 Les articulations planes Les surfaces articulaires sont planes (exemple des articulations tarso-métatarsiennes). Ces articulations ont la particularité d être très solidement maintenues par une capsule et des ligaments. Les mouvements de glissements sont possibles, mais d amplitudes très limitées. Figure 32 : Schémas des différents types mécaniques articulaires
4.9 Annexes D autres formations possèdent une membrane fibreuse doublée d une membrane synoviale. 4.9.1 Les bourses synoviales péri-articulaires Ces formations permettent la mobilisation d une structure mobile par rapport à une autre structure (exemple de la bourse synoviale sous-acromio-deltoïdienne, fig 33). Son inflammation définit la bursite. 4.9.2 Les bourses synoviales sous-cutanées Elles permettent la mobilisation de la peau par rapport à un os et sont situées en regard de la face d extension (exemple de la bourse olécrânienne au coude, fig 34, ou pré-patellaire au genou). Son inflammation définit l hygroma. 4.9.3 Les gaines synoviales Elles entourent les tendons aux endroits de frottements importants et aux endroits de changements de direction. Elles permettant le coulissement du tendon. Elles participent aussi à la nutrition des tendons (fig 35). Son inflammation définit la ténosynovite. Son infection définit le phlegmon. Figure 33 : Coupe sagittale de l épaule montrant la bourse synoviale sous-acromio-deltoïdienne Figure 34 : Coupe sagittale du coude montrant la bourse synoviale sous-cutanée olécranienne
Figure 35 : Vue latérale de la cheville montrant le tendon du court fibulaire entourée d une gaine synoviale et maintenu au contact osseux par un retinaculum.