Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, © Masson, Paris, 1987 nO MISE AU POINT 9, pp. 443-451 Aspects particuliers de la. biomécanique de l'épaule G. PIERRON (1), A. LEROY (2), J.c. CHANUSSOT (3). (J) ECK Bois-Larris, F 60260 Lamorlaye, (3) CMC Les Jockeys, F 60310 Chantilly. (2) CPMK 12, rue du Val-d'Osne, L 'étude minutieuse de l'anatomo-physiologie articulaire et musculaire est indispensable à la compréhension et à la conception de gestes techniques kinésithérapiques parfaitement adaptés à une entité locale ou régionale. La physiologie du complexe de l'épaule doit donc être non seulement abordée analytiquement, unité par unité, et globalement, mais aussi au travers des interactions existantes entre chacune des deux unités de base de cet ensemble. Ainsi se dégagent des notions plus précises concernant la physiologie de certains musc/ès ou l'influence sur la mécanique articulaire de la position respective des os en présence. Les éléments de réflexion issus de cette analyse sont transposés aux pathologies de la coiffe des rotateurs et président à la proposition d'une progression kinésithérapique. Si anatomiquement le complexe de l'épaule comprend cinq articulations, physiologiquement Castaing (3), Fischer, Gonon et coll. (6), Kapandji (7) les regroupent en deux sous-ensembles fonctionnels. Le premier ou unité scapu10thoracique assure la mobilité du scapu1um et de sa baguette clavicu1aire sur le thorax. Le deuxième ou unité scapu10-huméra1e assure celle de l'humérus par rapport à la glène. L'étude de la physiologie de ces deux unités les aborde soit analytiquement en décrivant leurs possibilités de déplacement, et les actions des différents muscles qui en assurent la stabilité et/ou la mobilité; Tirés à part: Lamorlaye. G. PIERRON, ECK Bois-Larris, B.P. 12, 60260 94410 St-Maurice, soit en combinaison selon une chaîne cinétique orientée essentiellement vers deux fonctions majeures à savoir: l'élévation du bras vers le zénith, et son retour coude au corps. L'élévation latérale (abduction) ou antérieure (flexion) associe un mouvement d'ouverture de l'angle omo-huméral et un déplacement à type de sonnette externe de l'omoplate; il y a sommation des amplitudes articulaires des deux unités afin d'obtenir un débattement angulaire du membre supérieur par rapport au tronc de grande importance. Le retour depuis le zénith jusqu'au coude collé au corps s'effectue selon le même schéma, réalisé par adduction ou extension, il associe une fermeture de l'angle omohuméral et une sonnette interne de l'omoplate. Ceci débouche sur la notion de rythme scapu10huméral nécessitant une parfaite coordination des muscles attribués à chacun des sousensembles. Cependant l'analyse de schémas d'organisations différentes fait apparaître d'une part des modifications possibles de la physiologie des muscles po1yarticu1aires croisant les deux sous-ensembles, et d'autre part l'importance de positionnement omoplate-humérus en regard des possibilités cinétiques de l'articulation glénohumérale. Ces éléments deviennent essentiels lors du choix des gestes thérapeutiques à utiliser devant les dysfonctions du complexe de l'épaule. Analyse musculaire Des muscles axio-scapu1aires donc monoarticulaires assurent la stabilité et/ou la mobilité ""'"" ••n" •••• ~ 444 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, nO 9 du scapulum. Sans entrer dans le détail de la chef antérieur, correspondant aux faisceaux physiologie de chacun d'eux, nous ne retien- deux et trois de Fick. Le deltoïde postérieur peut drons que le groupe responsable de la sonnette être alors considéré essentiellement comme un externe: avec les trois faisceaux du trapèze et, extenseur et un abducteur horizontal alors que le large et puissant grand dentelé; et le groupe la portion claviculaire du grand pectoral (porresponsable de la sonnette interne ne compre- tion mono articulaire) dissociable comme le nant que trois petits muscles : les rhomboïdes, souligne J.V. Basmajian (1) du faisceau sternol'angulaire, et en avant le petit pectoral. Il est ·costal réalise la flexion et l'adduction horizontale à remarquer l'importante disproportion existant avec la portion interne du faisceau antérieur du entre ces deux groupes au bénéfice de la sonnette deltoïde. L'appareil musculaire est enfin complété par externe; ceci est paradoxal puisque la force musculaire disponible pour l'écartement du bras deux grands muscles axio-huméraux donc polyaccompagnant la sonnette externe est nettement articulaires, à savoir le grand dorsal en arrière, et la partie sterno-costale du grand pectoral en plus faible que la force de rapprochement avant. Ces muscles réalisent l'adduction et accompagnant la sonnette interne. Des muscles scapulo-huméraux eux aussi la rotation interne de la gléno-humérale; monoarticulaires, assurent la stabilité et/ou la Sohier (15), Dolto (5), Samuel (13) leur attrimobilité de la gléno-humérale. Certains, courts, buent le rôle d'abaisseur actif de la tête humérale périarticulaires ont un véritable rôle de ligament par rapport à la glène, de par leurs composantes actif de cette articulation; ce sont les muscles de traction caudale de l'humérus. Castaing les de la .coiffe essentiellement synergiques du considère comme des adducteurs de la glénodeltoïde lors des mouvements d'élévation (2). humérale et des muscles de la sonnette interne D'autres plus longs ont une vocation plus du scapulum. Cependant une analyse plus fine dynamique; il s'agit du grand rond comme de la mécanique conjointe de l'unité scapuloadducteur et, d'une vaste nappe musculaire thoracique d'une part, et gléno-humérale d'autre circonférentielle constituée par les trois fais- part, permet de mieux cerner la physiologie de ceaux du deltoïde dont, Comtet et Auffray (4) ces deux muscles pluriarticulaires. En effet lors ont précisé l'activité des différentes portions (de de leur contraction, la composante verticale de 1 à 7 suivant Fick). Ces auteurs ont réalisé une leur force musculaire tend à déplacer la tête en étude électromyographique de l'abduction dans caudale, celle-ci entraîne à son tour la glène le plan frontal et de l'abduction dans le plan de scapulaire réalisant ainsi une bascule de l'omol'omoplate. Dans ce dernier cas (fig. 1) la plate en sonnette interne, ils sont donc à classer mobilisation de l'humérus est assurée simultané- sans ambiguïté dans le groupe des muscles ment par le chef moyen et la partie externe du réalisant la sonnette interne. La balance musculaire scapulaire retrouve ainsi un équilibrage ABD anat beaucoup plus satisfaisant sur le plan mécanique. D'autre part lorsque l'extrémité distale de l'humérus se trouve fixée, la réalisation d'une sonnette interne correspond à une ouverture de l'angle omo-huméral donc à une abduction de la gléno-humérale. Dans cette situation le grand. pectoral (sterno-costal) et le grand dorsal peuvent donc être considérés comme de véritables abducteurs de la gléno-humérale (9, 10). La fixité de l'extrémité distale de l'humérus peut être obtenue par deux procédés : - passivement (fig. 2a-2b) le sujet, assis latéralement par rapport à une table, pose son FIG. 1. - Répartition de la nappe musculaire autour de la coude sur celle-ci, la contraction de ces deux gléno-humérale, en fonction de l'axe d'abduction anatomique ou d'abduction physiologique. muscles ne pouvant s'exprimer par un rappro- -- Ann. FIG. 2a-2b. - Action de sonnette interne et d'ouverture de l'angle omo-huméral par la contraction des grands pectoral et dorsal lorsque ~foude est fixé passivement. chement de l'humérus de l'axe du corps, se traduit intégralement par une sonnette interne et l'omoplate, réalisant l'ouverture de l'angle omo-huméral; - activement (fig. 3a-3b) le sujet réalise un allongement de son membre supérieur vers le FIG. 3a-3b. - Action de sonnette interne de l'omoplate et d'abduction de la gléno-humérale, par contraction des grands pectoral et dorsal, l'humérus étant fixé par contraction du deltoïde. Kin ésithér., 1987, t. 14, nO 9 445 446 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, n° 9 \ \ FIG. 4. - Système levier entre la résistance (R) et la composante rotatoire du deltoïde (c-r), faisant office de point fixe, nécessite la participation du grand pectoral et du grand dorsal afin d'éviter un déplacement crânial de la tête humérale. \ \ \ \ \ \ 1 \ \ caudal ou vers le latéral; les deux muscles précités réalisent l'abaissement du moignon de l'épaule et la sonnette interne; l'humérus étant maintenu par une contraction du deltoïde dont l'insertion sur cet os est plus distale que celle du grand pectoral et du grand dorsal. L'ouverture de l'angle omo-huméral est donc réalisée par l'activité synergique des muscles de l'adduction-sonnette interne et de l'abduction. Il s'agit d'une cocontraction répondant à un besoin de force que l'on retrouve par exemple dans l'exercice de la croix de fer aux anneaux. Cette synergie agoniste possible entre le deltoïde, le grand pectoral et le grand dorsal, a d'ailleurs été retrouvée par René Corail et Revel (11, 12) au cours de l'élévation du membre supérieur. Dans ce cas (fig. 4) la contraction du grand pectoral et dorsal est nécessaire afin d'éviter le déplacement crânial de la tête humérale sous l'action combinée de l'action du deltoïde et de celle (systématiquement négligée) de la résistance opposée au mouvement; considérée de cette façon la contraction du deltoïde est toujours subluxante pour la tête humérale. Cette co-contraction protégeant l'articulation prend toute son importance dans les rééducations des path01Qgies de la coiffe. Analyse articulaire Au NIVEAU SCAPULO-THORACIQUE Classiquement il est décrit trois types de déplacement du scapulum sur le thorax, un vertical correspondant à l'élévation et à l'abais- \ \ .\ FIG. 5. - Mouvement muscle petit-pectoral. de bascule antérieure sous la dépence du sement, un horizontal correspondant à l'abduction et à l'adduction et un rotatoire correspondant à la sonnette interne et à la sonnette externe. Deux autres types de déplacement sont peu décrits et présentent pourtant un intérêt majeur dans la compréhension de la physiologie du complexe de l'épaule, il s'agit: - du mouvement de bascule postérieur ou antérieur suivant un axe horizontal contenu dans le plan de l'homoplate. La bascule antérieure est. sous la dépendance de la contraction du petit pectoral qui, attirant l'apophyse coracoïde vers le bas (fig. 5), tend à décoller la pointe de l'omoplate du thorax. Ce mouvement accompagne l'extension de la gléno-tumorale ou sa rotation interne lorsque le bras s'approche de l'horizontal. Ceci explique l'impossibilité de réaliser une élévation complète au zénith par abduction anatomique en rotation interne. La bascule postérieure, essentiellement sous la dépendance du faisceau inférieur du trapèze, accompagne la flexion de la gléno-humérale ou sa rotation externe lorsque le bras est horizontal. Fischer, Gonon et coll. (6) retrouvent ce déplacement dans les mouvements d'abduction et le chiffrent à dix-sept degrés. - du mouvement de bascule latérale ou médiale suivant un axe vertical contenu dans le plan de l'omoplate. Elles accompagnent les mouvements d'abduction ou d'adduction de l'omoplate et sont imposées par la translation Ann. Kin ésithér., 1987, t. 14, n° 9 447 circonférencielle du scapulum sur la convexité Au NIVEAU DE LA GLÉNO-HUMÉRALE du thorax. Lors de l'abduction Fischer, Gonon et coll. 6 ont évalué cette bascule latérale à trente A) Rapport tête glène en fonction de la degrés; cette frontalisation du scapulum le position du scapulum replace donc dans le plan de l'humérus, ce point En position spontanée l'épine de l'omoplate est important à retenir (fig. 6). est quasiment horizontale (Péninou, Dufour 8), la glène regarde alors essentiellement vers le dehors et légèrement vers le haut ou le bas (14). A l'aide d'un modèle mécanique reproduisant fidèlement les mouvements de la gléno-huméraIe, il est possible de remarquer que dans cette position spontanée de l'omoplate la tête humérale est parfaitement centrée par rapport à la glène (fig. 7a). Par contre l'élévation de l'angle externe de l'omoplate par sonnette externe entraîne non seulement une fermeture de l'angle omo-huméral, c'est-à-dire une adduction de la gléno-humérale mais aussi une remontée de la tête par rapport à la glène (fig. 7b), la partie inférieure de la tête est complètement située au-dessus de la partie inférieure du bourrelet glénoïdien. Cette adduction élévation explique la nocivité de toute tentative de compensation d'un manque d'abduction de la gléno-humérale par une sonnette externe; cette _compensation pourtant courante et observable, notamment FIG. 6. - Mouvement de bascule latérale de l'omoplate accompagnant l'abduction du membre d'après Fischer, Gonon et coll. dans les pathologies de la coiffe des rotateurs, FIG. 7a. - L'omoplate en position fonctionnelle, la tête humérale est centrée par rapport à la glène. FIG. 7b. - L'omoplate en sonnette externe, la tête humérale est excentrée en crâniale par rapport à la glène. FIG. 7c. - L'omoplate en sonnette interne, la tête glisse en caudal et libère l'espace acromio-tubérositaire . - •• 448 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, n° 9 rend quasiment impossible toute abduction de gléno-humérale, la grosse tubérosité étant déjà au contact de la voûte acromio-coracoïdienne. Inversement l'abaissement de l'angle externe de l'omoplate par sonnette interne entraîne non seulement une ouverture de l'angle omo-huméral, c'est-à-dire une abduction de la glénohumérale, mais favorise de plus l'abaissement passif de la tête humérale par dégagement en dedans du bord inférieur du bourrelet glénoïdien (fig. 7c). Cette observation est à rapprocher de l'action du grand pectoral et du grand dorsal qui, en réalisant l'abaissement et la sonnette interne du scapulum, place l'articulation glénohumérale dans une position très favorable à l'élargissement de l'espace acromio-tubérositaire. B) Rapport tête-glène en fonction position de l'humérus if de la Sohier (15) est un des premiers auteurs à avoir décrit des voies de passage permettant l'élévation du bras vers le zénith. Il indique une voie postéro-latérale correspondant à l'abduction anatomique et nécessitant pour sa réalisation une rotation externe de l'humérus; une voie antérieure correspondant à la flexion et nécessitant, elle, une rotation interne de l'humérus. Cet auteur justifie ces passages en fonction de la position de la grosse tubérosité par rapport à la voûte acromio-coracoïdienne. Cette tubérosité se trouverait effacée en arrière par rotation externe lors de l'abduction, et vers l'avant par la rotation interne lors de la flexion. Cependant, après étude sur modèle mécanique, il ne semble pas que ces données soient parfaitement exactes, et qu'il y ait confusion entre la cinétique de la gléno-humérale et la cinétique de la scapulothoracique. Trois cas sont à étudier : a. L'abduction anatomique. L'omoplate étant maintenue en position spontanée, soit orientée de 30 à 40° par rapport à un plan frontal, l'humérus est maintenu dans le plan frontal: la gléno-humérale se trouve donc en extension. Lors de l'élévation latérale de cet os, dans le plan frontal, la rotation externe de l'humérus (fig. 8a) entraîne un contact précoce de la grosse tubérosité avec la partie toute externe de l'acromion et limite de ce fait l'amplitude d'abduction. Ceci est observable cliniquement (fig. 8b), le sujet maintenant d'une main le scapulum oblique par rapport au plan frontal réalise une abduction accompagnée d'une rotation externe et atteint rapidement l'amplitude maximale possible dans la gléno-humérale. Inversement, la rotation interne (fig. Be) dégage la grosse tubérosité vers l'avant en regard du ligament acromio-coracoïdien et, du fait de l'obliquité en avant et en dedans de ce dernier permet une élévation légèrement supérieure. Cliniquement, le sujet maintenant toujours son scapulum réalise une abduction plus importante lorsqu'elle est associée à une rotation interne (fig. 8d). L'impossibilité de réaliser une élévation complète bras au zénith lorsque l'humérus est placé en rotation interne est due au fait mentionné ci-dessus, à savoir que la rotation interne s'accompagne d'une bascule antérieure du scapulum par traction du petit pectoral, et que celle-ci interdit tout déplacement vers la sonnette externe, puisque cette dernière doit s'accompagner d'une bascule postérieure du scapulum. En effet, il suffit de réaliser volontairement cette bascule postérieure pour permettre la poursuite de l'élévation; il est à noter que la bascule postérieure se traduit par une apparente rotation externe de l'humérus. b. Abduction physiologique Lorsque l'élévation de l'humérus est réalisée dans le plan du scapulum, c'est effectivement la rotation externe qui dégage la grosse tubérosité vers l'arrière et permet d'obtenir une amplitude maximale, alors que la rotation interne, déportant la grosse tubérosité vers l'avant en regard de la partie antérieure de l'acromion et de la partie postérieure du ligament acromio-coracoïdien, engendre une butée précoce limitant l'amplitude (fig. 9a-9b). C) Flexion Lors de l'élévation antérieure de l'humérus, et contrairement aux affirmations de Sohier, c'est la rotation externe qui permet de dégager la grosse tubérosité vers l'arrière et d'obtenir l'amplitude la plus importante en flexion. Par contre, la rotation interne amène la grosse C Ann. Kinésith ér., 1987, FIG. 8 t. 14, n° 9 449 a FIG. 8 c FIG. 8c. - La rotation interne de l'humérus dégage la grosse et permet une abduction frontale plus FIG. 8a. - Abduction frontale : la rotation externe humérale entraîne un contact prématuré de la grosse tubérosité contre l'acromion. tubérosité vers l'avant importante. FIG.8b. - Mise en évidence de la limitation d'abduction frontale lorsque l'humérus est en rotation externe. FIG. 8d .. - Cliniquement l'abduction est plus compagné d'une rotation interne humérale. importante ac- 450 Ann. Kinésithér., 1987, t. 14, n° 9 a b FIG. 9a-9b. - Abduction physiologique: la rotation externe de l'humérus dégage bien la grosse tubérosité vers l'arrière et permet le passage,. inversement la rotation interne provoque la butée du trochiter contre le bec acromial et le ligament acromio-coracoïdien. a b FIG. lOa-lOb. - Au cours de la flexion: la rotation externe de l'humérus efface le trochiter vers l'arrière et permet la rotation interne met en contact prématurément la grosse tubérosité et le ligament acromio-coracofdien. tubérosité en contact avec la partie postérieure du ligament acromio-coracoïdien et avec le bec acromial (fig. IOa-10b) reproduisant ainsi le signe d'« impingement syndrome» de Neer. le passage; Il est donc possible d'affirmer que l'élévation de l'humérus par rapport à l'omoplate ne peut s'effectuer que dans un plan oblique en avant et en dehors, plaçant ainsi les deux os dans le Ann. Kinésithér., prolongement l'un de l'autre; le déplacement strictement frontal de l'humérus limite très vite l'abduction de la gléno-humérale, et ce d'autant plus qu'il est réalisé en rotation externe. L'abduction dite anatomique n'est en fait réalisable que si le scapulum laissé libre se déplace en adduction et en bascule externe, bascule chiffrée par Fischer et Gonon à 30°. Cette frontalisation de l'omoplate la place alors dans le prolongement de l'humérus conformément aux possibilités articulaires de la gléno-humérale. Ceci débouche immédiatement sur des conséquences kinésithérapiques comme par exemple la nocivité d'une immobilisation scapulaire stricte interdisant ces mouvements de translation interne et de bascule latérale lors d'une mobilisation passive de la gléno-humérale dans un plan frontal. Conclusion Ces éléments de réflexion montrent l'importance de l'inter-action entre les deux sousensembles du complexe de l'épaule et, lors de rééducation des pathologies de cette région, il est donc impératif pour le thérapeute d'envisager les combinaisons les plus judicieuses afin de répondre le plus efficacement possible au cas présent. La gléno-humérale n'étant qu'une partie de l'épaule, sa physiologie ne doit pas être confondue avec celle de ce complexe. Références / 1. BASMAJIAN, J.V. - Anatomie, Paris, 1977. 157-159. 7e édition, Maloine, 1987, t. 14, n° 9 451 2. BONNEL, F., RABISCHONG P. - Étude biomécanique de l'abduction scapulo-humérale in « Journées de l'épaule », Lyon, 1978. 3. CASTAING J. - Le complexe de l'épaule. Médicorama nO 2, Edit E.D.R.I. Paris, 1975. 4. COMTET J.J., AUFFRAY Y. - Physiologie des muscles élévateurs de l'épaule. Rev. chir. Orthop. 56/2 : 105-117; 1970. 5. DOLTO P.J. - Le corps entre les mains, 133-144, Hermann, Paris, 1976. 6. 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