Étude de la puissance maximale isokinétique des muscles rotateurs

Ann. Kinésithér., 1983, 10, n° 10, pp. 361-366
©Masson, Paris, 1983 MÉMOIRE
Étude de la puissance maximale isokinétique des muscles
rotateurs internes et externes du genou *
M. NIRASCOU
Physiothérapeute au Centre Hospitalier Universitaire Vaudois, enseignante à l'école cantonale vaudoise de physiothérapie, 4, avenue
Pierre-Decker, 1005 Lausanne, Suisse.
1
L'étude porte sur la puissance musculaire
maximale des groupes rotateurs externe et
interne du genou chez quinze adultes jeunes
(10 hommes et 5femmes).
Le travail musculaire est de type dynamique
concentrique maximal, à vitesse d'exécution
constante, préalablement choisie. L'appareil
d'entraînement isokinétique utilisé est le
Cybex II R.
Chaque sujet exécute alternativement deux
mouvements de rotation externe et interne du
genou à 60°, puis à 90° de flexion. Dans
chacune des deux situations de flexion, les
mouvements de rotation sont réalisés àla
vitesse de 60° d'angle par seconde, puis de 30°
d'angle par seconde.
Les courbes de force musculaire et de
déplacement angulaire sont enregistrées simul-
tanément lors des différents mouvements.
Les résultats montrent que:
- les forces musculaires développées respecti-
vement par les muscles rotateurs externes et
rotateurs internes du genou sont identiques
pour chacune des situations testées,.
- la position de flexion du genou, 60 ou 90°,
n'influe pas sur la puissance maximale
produite ,.
- l'augmentation ou la diminution de la
vitesse d'exécution motrice n'entraîne pas de
variation de laforce développée par les muscles
rotateurs du genou,.
*Travail réalisé au CH. U.v. de Lausanne et àl'école de Cadres
de Bois-Larris. Nous remercions Messieurs Henri NEIGER et
Claude GENOT pour leur aide précieuse, de la collecte à l'analyse
des données.
Tirés à part: M. NIRASCOU, à l'adresse ci-dessus.
- les muscles .rotateurs externes et internes du
genou développent des puissances maximales
en situation de course moyenne.
Ces résultats nous amènent àproposer des
exercices de rééducation qui ont pour but de
restaurer l'équilibre existant entre les groupes
musculaires rotateurs externe et interne du
genou indépendamment de la position de
flexion du genou et de la vitesse d'exécution
des mouvements.
Introduction
Les rotations axiales actives et passives du
tibia sous le fémur débutent après 20° de flexion
du genou et diminuent rapidement au-delà de
90°.
Les muscles rotateurs externes du tibia sous
le fémur sont le tensor fascia latae et le biceps.
Les muscles peroneus longus et brevis intervien-
nent dans l'action synergique d'abduction du
pied.
Les muscles rotateurs internes sont les mus-
cles du Pes Ansinerus, lepopliteus et lesemimem-
branosus. Les tibialis anterior et posterior partici-
pent à l'action synergique d'adduction du pied.
Fick, cité par Steindler, se basant sur la
section des fibres musculaires, nous indique que
les rotateurs externes sont moins puissants que
les rotateurs internes, respectivement 1,8 kgm
pour 2 kgm.
Walch a montré un décalage vers le plateau
tibial interne du centre des rotations axiales du
genou.

25 26 27 28 29 30 31, 32 33 34 35 ans
FIG. 2. - Semelle fixée sur l'axe du dynamomètre.
FIG. 1. - Répartit!on de la population.
362 Ann. Kinésithér., 1983, t. 10, nO 10
Nous cherchons quelle est la force musculaire
développée lors d'exercices maximaux isokinéti-
ques de rotation interne et externe du genou.
Pour cela, nous utilisons le Cybex II R, appareil
conçu pour adapter et asservir la résistance à
la force musculaire développée par le sujet de
telle sorte que le mouvement se déroule à vitesse
constante et présélectionnée. Ainsi, quels que
soient les facteurs biomécaniques internes, la
puissance musculaire développée est toujours
maximale.
Nous voulons développer cette étude dans
deux situations, genou fléchi à 60° et genou fléchi
à 90°, à deux vitesses, 60 et 30 degrés d'angle
par seconde, pour chacun des deux groupes
musculaires rotateurs externe et interne du
genou.
Notre hypothèse est que la force produite
respectivement par les groupes musculaires
rotateurs externe et rotateurs interne du genou
ne présentent pas de différence significative.
Nous pensons, comme l'ont montré Hill et
Moffroid, que cette force musculaire est inverse-
ment proportionnelle à la vitesse d'exécution du
mouvement testé. Nous supposons que l'ampli-
tude de rotation axiale active du genou est plus
importante à 60° de flexion qu'à 90°.
auJet&
4
3
2
oFemme
oHomme
Matériel et méthode
Quinze sujets constituent la population qui regroupe
10 hommes et 5 femmes entre 25 et 35 ans (fig. 1). Nous
testons les groupes musculaires rotateurs externe et
interne du genou droit chez tous ces sujets sains.
L'appareil nous permettant d'enregistrer les puissances
musculaires et les débattements angulaires est le
Cybex II R. Sur l'axe du dynamomètre, nous plaçons un
embout court auquel nous fixons une semelle mobile dans
toute l'amplitude de rotation axiale du genou (fig. 2). Un
sélecteur de vitesse angulaire permet de définir la vitesse
d'exécution de l'exercice entre·O et 300 degrés d'angle par
seconde. Le dynamomètre procure une résistance dans les
deux sens du mouvement. La contraction est de type
dynamique concentrique, les muscles antagonistes au
mouvement initial se contractant pour effectuer le
mouvement de retour.
Un double canal d'enregistrement permet de visualiser
simultanément l'amplitude articulaire débattue et la
puissance musculaire développée (fig. 3).
Le sujet est installé en décubitus dorsal strict sur la
table. Il est solidement sanglé au niveau du tronc et du
bassin. Le membre inférieur droit testé est en flexion de
hanche. La distance table-dynamomètre et l'inclinaison
du dynamomètre déterminent la flexion du genou, 60 puis
90°.
Le pied repose à plat sur la semelle prévue à cet effet.
Il est fixé avec du sparadrap pour éviter tout mouvement
d'abduction-adduction du pied sur la semelle et le talon
est placé contre le butoir postérieur (fig. 4).
Nous ajustons l'axe de rotation axiale du genou avec
l'axe du dynamomètre.
Nous demandons au sujet de tourner la pointe de son
pied alternativement àdroite et àgauche, ce qui
correspond àune rotation externe, puis àune rotation
interne du genou.
Résultats
ANALYSE DES TRACES
Sur le tracé des couples de torsion, nous
choisissons deux mouvements de rotation
externe et de rotation interne du genou consé-

TOROUE (FT.-LBS)
o
R E ~ /""'-... /'
:~ "J ""J
POSITION ANGLE (DEG.)
FIG. 3. - Enregistrement simultané de la puissance musculaire
et de l'amplitude articulaire.
FIG. 4. - Installation du sujet et rotation isokinétique externe
du genou.
cutifs et similaires. Nous faisons la moyenne des
deux valeurs·maximales de la puissance dévelop-
pée par les muscles rotateurs externes et des
deux valeurs maximales de la puissance dévelop-
pée par les muscles rotateurs internes.
Abaissant la perpendiculaire des points cor-
respondant aux puissances maximales sur la
courbe du déplacement angulaire, nous lisons
à quel degré d'amplitudé de rotation externe ou
de rotation interne est développée la puissance
maximale par les groupes musculaires rotateurs
externe et interne.
Sur cette même courbe, nous relevons les
extrêmes de l'amplitude articulaire débattue à
chaque mouvement de rotation externe et de
rotation interne.
Cette analyse est répétée pour les quatre
situations de test et pour les quinze sujets.
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Les valeurs obtenues sont moyennées et
présentées en tableau. Leur significativité est
étudiée à l'aide du test de Student au seuil de
5%. Les résultats peuvent aussi être présentés
graphiquement et regrouper les quinze sujets
pour une même situation testée. Cette visualisa-
tion des résultats permet une comparaison par
superposition des tracés obtenus.
COMPARAISON DES FORCES MUSCULAIRES DES
ROTATEURS EXTERNES ET INTERNES
Ces forces sont développées dans des condi-
tions de flexion du genou et de vitesse du
mouvement identiques (tableau 1).
TABLEAU 1. - Moyennes et écart-type des puissances musculaires
des groupes rotateurs externes et internes en Nm.
Flexion du Vitesse duPuissance des
Puissance des
genou
mouvement
R.E. (Nm)
R.I. (Nm)
600/s·
15.1
' 5.7 14.88 ' 6.35
60° 300/s
16.7' 6.0716.45 ' 7.07
600/s
14.66 ' 8.82
14.12 ' 6.07
90° 300/s
17
' 6.7316.5' 5.74
Le tableau lnous montre que les puissances
musculaires développées par les muscles rota-
teurs externes et internes du genou sont équiva-
lentes indépendamment de la flexion du genou
(600 ou 90°) ou de la vitesse d'exécution du
mouvement (300/s ou 600/s).
INFLUENCE DE LA FLEXION DU GENOU SUR LA
FORCE DES ROTATEURS EXTERNES ET INTERNES
POUR UNE MÊME VITESSE DU MOUVEMENT
Le tableau lconfirme que la variation de
flexion du genou entre 60° et 90° ne modifie pas
la puissance musculaire développée par les
rotateurs de genou.
INFLUENCE DE LA VITESSE SUR LA PUISSANCE
DES GROUPES ROTATEURS EXTERNE ET INTERNE
DU GENOU POUR UNE MÊME POSITION DE
FLEXION
Les différences des moyennes relevées dans le
tableau lne sont pas significatives. Les varia-

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tions de vitesse que nous avons imposées n'ont
pas modifié les puissances musculaires dévelop-
pées par les rotateurs du genou.
RE 27 o133 ~RI
RELATION ENTRE LA PUISSANCE MUSCULAIRE
ET LA COURSE DU MOUVEMENT
Le tableau II nous montre que l'amplitude
articulaire correspondant à la valeur maximale
de la puissance musculaire développée pour la
même séquence d'activité est proche de la
position zéro mais toujours décallée de quelques
degrés dans un secteur de rotation interne.
La superposition de la courbe regroupant
pour chaque sujet le degré d'amplitude arti-
culaire correspondant à la puissance musculaire
maximale aux droites des moyennes des ampli-
tudes articulaires obtenues pour chaque situa-
tion de test (fig. 5) met en évidence que la course
moyenne du mouvement est la plus favorable
au travail des muscles rotateurs du genou.
TABLEAU II. - Amplitude articulaire correspondant à la valeur
maximale de la puissance développée pour la même séquence
d'activité.
Amplitude
articulaire
corres]
'r;ndant
à la puissan
e maximale
Flexion du
Vitesse du
des musclesdes muscles
genou
mouvement
R.E.
R.l
600/s
loRI5° RI
60° 300/s
5° RI
0°
600/s
3° RI7° RI
90° 300/s
8° RI3° RI
AMPLITUDE ARTICULAIRE ACTIVE DE ROTATION
DU GENOU (tableau III)
L'amplitude articulaire active de rotation
interne est toujours supérieure à celle de rotation
externe. Les rotations actives sont plus impor-
tantes à 60° de flexion qu'à 90° pour des vitesses
identiques. L'augmentation de la vitesse entraîne
une augmentation des amplitudes actives de
rotation externe et interne du genou. Ce
phénomène est plus marqué pour la rotation
externe.
8UJet 2
3
45
6
7
8
9
10
Il
12
1
/1 1
13 K
1
11 14 1
1
1
15
11
R'E
1
Moyenne RI
FIG. 5. - Degrés d'amplitudes articulaires correspondant aux
puissances musculaires maximales des rotateurs externes. Flexion
du genou: 60°. Vitesse d'exécution: 60ojs.
TABLEAU III. - Amplitudes articulaires actives pour chaque
position testée.
Flexion du Vitesse du
Amplitua(degrès)Amplitude
genou
mouvement
de RE
de RI totale
600/s
27 ±
933 ± 10 60
60° 300/s
20 ± 1023 ± 1043
600/s
23 ±
832 ± 12 55
90° 300/s
17 ±723 ±940
Discussion
Ces résultats ne vérifient que partiellement
notre hypothèse.
L'égalité des puissances musculaires dévelop-
pées par les groupes rotateur externe et rotateur
interne du genou montre l'équilibre de ces deux
groupes musculaires antagonistes dans le plan
horizontal du genou. Les variations de flexion
du genou de 60° à 90° et de la vitesse du
mouvement de 600/s à300/s ne modifie pas cet
équilibre.

1
Les muscles rotateurs externes du genou,
moins nombreux que les rotateurs internes et
moins puissants de par leur anatomie, mais
avantagés par la longueur de leur bras de levier,
sont aussi puissants que les muscles rotateurs
internes. L'équilibre des muscles rotateurs exter-
nes et rotateurs internes mis en évidence dans
leur rôle de moteur de la rotation externe et de
la rotation interne doit se retrouver dans leur
rôle freinateur respectivement de la rotation
interne et de la rotation externe.
Dans notre étude, la position de flexion du
genou n'a pas influencé la puissance des muscles
rotateurs du genou. La position de flexion du
genou à 90° qui permet une attaque des tendons
perpendiculaire aux leviers osseux du squelette
jambier n'a pas entraîné d'augmentation de
puissance de ces muscles rotateurs par rapport
à la position de flexion du genou de 60°. Les
fonctions de moteurs, mais aussi de ligaments
actifs des muscles ischio-jambiers et de la patte
d'oie sont donc aussi efficacesà 90° qu'à 60° de
flexion du genou, position d'instabilité maxi-
male. Cette étude devrait être complétée par les
mêmes tests, genou fléchi à 30°, attitude
fréquemment retrouvée dans les gestes sportifs.
La constance de la force des muscles rotateurs
du genou malgré la variation de la vitesse
d'exécution des mouvements n'est pas en accord
avec les résultats trouvés par d'autres auteurs,
Moffroid pour le quadriceps, Neiger pour les
rotateurs de hanche. D'autres facteurs ont
peut-être une influence comme le type de fibres
musculaires, l'ordre de recrutement des unités
motrices ou la situation expérimentale.
L'augmentation de vitesse que nous avons
imposée n'entraîne pas de diminution de puis-
sance de ces muscles. Le genou est donc aussi
bien protégé de mouvements excessifs de rota-
tion à vitesse rapide qu'à vitesse lente. Ceci est
d'autant plus important que de nombreuses
lésions de l'appareil capsulo-ligamentaire du
genou se produisent à vitesse élevée quand le
pied est fixe au sol.
Il serait intéressant de poursuivre cette étude
à des vitesses autres que celles que nous avons
testées pour savoir si cette adaptation persiste.
La course moyenne du mOuvement de rota-
tion axiale du genou autour de la position zéro
Ann. Kinésith ér., 1983, t. 10, n° 10 365
anatomique est la plus favorable au travail des
muscles rotateurs du genou. Cet équilibre met
en évidence l'ajustement permanent des muscles
rotateurs externes et rotateurs internes pour
permettre ou maintenir une flexion dans le plan
sagittal. Par contre, leur efficacité moindre dans
les amplitudes extrêmes de rotation axiale
montre qu'à partir d'une certaine amplitude, ils
deviennent insuffisants pour éviter une lésion de
l'appareil capsulo-ligamentaire du genou.
Les amplitudes articulaires actives plus im-
portantes sur le genou fléchi à 60° qu'à 90°
confirment l'instabilité plus grande de la position
de flexion du genou à 60°. L'augmentation de
vitesse entraînant une augmentation de l'ampli-
tude articulaire active et donc un contrôle
moindre des muscles rotateurs' peut expliquer
le risque accru des mouvements à grande vitesse.
Dans ces tests, nous n'avons pas tenu compte
de la position de la hanche, celle-ci variant avec
la flexion du genou. Mais physiologiquement,
quand le pied est au sol, la hanche n'est jamais
fixe pour permettre une adaptation permanente
de la longueur des différents muscles poly-
articulaires qui entourent le genou.
Incidences en rééducation
Nous ne revenons pas sur l'intérêt du renfor-
cement des muscles ischio-jambiers et de la patte
d'oie comme fléchisseurs du genou, mais aussi
comme puissants ligaments actifs contrôlant les
instabilités rotatoires du genou (Viel).
L'équilibre existant entre les groupes mus-
culaires rotateur externe et rotateur interne doit
être restauré après toute lésion du genou. Nos
techniques ne doivent pas entraîner la prédomi-
nance d'un groupe musculaire sur son antago-
niste. Nous chercherons que les deux groupes
rotateurs externes et rotateurs internes soient
aussi puissants à 60° de flexion du genou qu'à
90°.
La vitesse doit intervenir dans les différents
paramètres de notre rééducation. En chaîne
ouverte ou en chaîne fermée, quand le pied est
fixe au sol, nous sollicitons les muscles à
différentes vitesses pour obtenir une réponse
musculaire aussi efficace à vitesse rapide qu'à
vitesse lente.