PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

DE L'ARTICULATION DU GENOU

 

Photo  d'une réplique et d'une prothèse primée au concours Lumière (Lyon février 2000) et au concours Lépine de Paris en Mai 2002

Un obscurantisme lamentable accompagné d'un dogmatisme tout aussi nuisible paralyse l'avancée des connaissances !     Refus de la réalité, peur de la vérité...?

 

L'articulation du genou assure la liaison entre le fémur et le tibia, elle autorise la flexion extension. La base du fémur se termine par deux condyles et l'extrémité supérieure du tibia avec le plateau tibial qui comporte deux cavités glénoïdes...

Pour maintenir ces deux éléments en position l'un par rapport a l'autre quatre haubans interviennent mais contrairement a un mât scellé en terre les condyles glissent en tournant sur eux même sur un seul plan pour assurer la flexion extension, seule la zone des condyles déjetée en arrière est concernée, la zone avant excentrée provoque le blocage de l'extension complète. Comme les glènes n'ont aucune concordance avec les condyles ces derniers ont besoin d'un siège encré sur chaque glène dans lequel chacun vient s'emboiter afin d'assurer son glissement en rotation sur place dans de bonnes conditions. Chaque siège contribue également au  maintient en position des éléments entre eux, ces sièges sont les ménisques. En considérant leur forme on se rend compte qu'ils sont incomplets, sans fond, ce qui ne gène en rien leur fonction, a savoir apporter un élément femelle, un réceptacle a chaque condyle.

 Le glissement circulaire des condyles sur leur siège est conditionné par les points d'insertion des haubans sur les faces internes et externes des condyles, ces points se trouvent sur une même ligne ... Chaque hauban porte un nom: latéral interne, latéral externe, croisé antérieur et croisé postérieur. Comment sont-ils disposés?

Sur la face interne du condyle interne le latéral interne se dirige vers l'avant du plateau tibial et sur l'autre face du condyle interne (côté échancrure inter- condylienne) le croisé postérieur se dirige vers l'arrière du plateau tibial. Sur le condyle externe le latéral externe se dirige vers l'arrière du plateau tibial et le croisé antérieur (côté échancrure inter-condylienne) vers l'avant. Donc sur chaque condyle il y a un ligament qui se dirige vers l'avant et un ligament qui se dirige vers l'arrière.

Cette disposition montre clairement que chaque condyle ne peut ni avancer ni reculer! Donc ces haubans, sous une certaine tension qui procure le jeu mécanique nécessaire, n'autorisent que la flexion extension selon un axe précis. Les quatre ligaments ne peuvent pas être élastiques sinon ils ne pourraient pas assurer leur fonction de maintien...! Comme tout élément qui travaille en traction et qui subit une contrainte excessive ils peuvent subir un très léger étirement avant de se rompre.

Comme les deux condyles sont soudés entre eux cette disposition montre donc aussi clairement que toute rotation interne du genoux est impossible...Sur une violente contrainte en rotation il y aura au moins un  ligament qui sera arraché ou qui rompra, ce genre d'accident est courant en hivers et souligne indiscutablement la fonction anti rotatoire des ligaments. Voir a la fin du chapitre ARGUMENTS le paragraphe "Rôle, fonction des ligaments latéraux et des ligaments croisés" avec dessin a l'appui. Voir aussi dans le même chapitre les contradictions que nous pouvons trouver dans les traités de physiologie articulaire.

 

 

La solution 

Une simple image peu nous inspirer l'articulation du genou:

Chaque condyle avec son ménisque étant monté comme une simple rotule au sens mécanique du terme (planche 1/3 figure 1). C'est-à-dire un élément mâle, une très large portion de sphère s'emboîtant dans une autre portion de sphère, l'élément femelle, de surface plus faible afin de permettre des débattements en tous sens dans un cône d'angle au sommet  "a". Comme il y a deux condyles avec leur ménisque, plus simplement deux rotules - Figures 2 Face Profil - dont les deux éléments mâles, condyles, sont solidement liés ensemble, tout comme les éléments femelles, ménisques, il n'y a plus alors qu'une seule possibilité de mouvement sur un seul plan (flexion / extension). La ligne joignant le centre des deux rotules formant l'axe d'articulation. 

Cette image rappelant le principe bicondylien est une base solide, tout à fait rationnelle sur laquelle peut s'appuyer un travail d'élaboration.

Considérons le cas d'un condyle en position sur son ménisque. Il apparaît que celui-ci ne peut être que le siège même de l'articulation, en d'autres termes, l'élément femelle solidement lié au plateau tibial. En copiant par transparence le contour des éléments d'un genou (genou gauche) sur une radio, on obtient ce qui suit planche 2/3. 

Figure 3 – Après réflexion on parvient à isoler deux zones caractéristiques sur le condyle (interne gauche sur les dessins).

 L'arc de cercle (1 à 2) ne peut représenté que la portion de sphère du système de rotule, l'élément mâle, qui représente donc la bande de glissement du condyle.

Selon l'image de départ l'axe d'articulation apparaît avec certitude en 8, ligne reliant le centre des deux arcs de cercle (1 à 2) bande de glissement sur chaque condyle. 

La zone bombée (2 à 3) ne pouvant servir qu'au blocage de l'extension, contribuant au maintien en position de l'ensemble lors de l'extension complète, car a compter de 2  la surface de cette zone s'écarte de l'axe d'articulation.

 En positionnant le ménisque sur le tibia (entre plateau tibial et condyle donc) – figure 4 coupe BB – il apparaît deux portées : une portée 4 sur la branche arrière du ménisque et une portée 5 sur la branche avant. En imaginant la flexion (1b - 2b - 3b), la zone 2 à 3 tangentes à l'arc de cercle 1 à 2 se libère obligatoirement du contact existant 5 sur la branche avant du ménisque. En considérant le condyle de face – figure 5 coupe AA – le contact avec la partie latérale apparaît en 6. Le siège de la bande de glissement 1-2 du condyle interne, l'élément femelle donc, formé par le ménisque pourrait s'imaginer alors ainsi – figure 6 vue de dessus – siège symbolisé par des arcs de cercles, tronqué côté épine tibiale. Première image qui n'est qu'une hypothèse.

 Selon cette hypothèse le siège du condyle serait presque total, sauf coté épine tibiale, donc la stabilité serait assurée horizontalement sur le plan antéro-postérieur (zones 4 et 5) et latéralement (zones 6 et 7) car la même chose se situe en opposition sur l'autre condyle. Mais le blocage de l'extension en 5 serait inefficace car situé directement sur le siège de la surface de glissement, la zone 2 à 3 ne serait pas sollicitée dans sa totalité et comprimerait dangereusement le ménisque. Surtout la forme de celui ci ne correspondrait pas à la réalité.

Donc en conclusion de cette première hypothèse il apparaît que la surface de portée 5 ne serait pas assez en avant sur le plateau tibial.

Il est possible de remédier à cela en ovalisant le siège – comme sur la figure 7, planche 3/3

 

 La surface de portée 5 prend une bonne position, mais les surfaces 7 du siège de l'articulation – figure 6 – positionnant le condyle en avant sur le plan antéro-postérieur s'effacent en constatant qu'à partir de la projection 10 de l'axe d'articulation 8, les tangentes aux arcs de cercle symbolisant la surface articulaire femelle s'écartent déjà, donc ... 

 Il est possible de rassembler les deux avantages afin de tendre vers une réalité plus rationnelle pour retrouver au moins la plus grande portée 7, celle qui se situe sur la branche latérale de la face interne (toujours en considérant le condyle interne gauche). Il suffit que le secteur de tangence des grandes courbes de la figure 7 s'effectue en avant de l'axe 10 (projection de l'axe d'articulation) ce qui est possible en réduisant le rayon de la branche avant du ménisque servant de blocage à l'extension – comme vue de dessus, figure 8 –... Mais là encore il est possible d'augmenter la surface 7 en déportant le centre de la courbe de la branche avant vers l'extérieur, côté épine tibiale donc. – figure 9 –. La zone 7 servant à maintenir la surface de glissement du condyle à sa place réapparaît clairement (en sombre) surface suffisante pour 2 raisons essentielles.

 Il est alors simple d'imaginer le prolongement du ménisque à compter de cette zone 7 pouvant servir, jusqu'à la corne d'ancrage avant, d'appui à la zone de blocage – 2 à 3 – mais aussi assurant grâce au profil même de cette zone un maintien supplémentaire du condyle en position durant l'extension complète. 

La forme du ménisque étant déterminée revenons aux figures de la planche 2/3.

 Il faut préciser que le profil de la surface de glissement des condyles, – vue de face figure 5 – n'a pas besoin d'avoir un rayon " r " identique à celui R de l'arc de cercle 1 à 2 matérialisant la bande de glissement puisque les mouvements de flexion / extension se font sur un seul plan. Ce rayon " r " plus petit permettant éventuellement un gain de place en largeur – gain pouvant être obtenu en tronquant les flancs de la portion de sphère ce qui semble plus sage – la nature ayant trouvé la bonne solution.

Toujours figure 5, le fond 9 de la cavité glénoïde se situant en retrait du fond inexistant du siège de l'articulation constitué par le ménisque dont on aperçoit la coupe latérale ainsi que la branche arrière. Volume se réduisant avec le temps, tassement de la matière, le ménisque en coupe prenant alors un profil en coin plus prononcé augmentant la profondeur du siège, donc  réduisant l'écart entre condyle et cavité glénoïde. 

Les deux surfaces ( 2 à 3 ) puisque deux condyles ont pour rôle essentiel de servir de butée au mouvement d'extension, comme le montre la figure 4, interdisant à l'articulation de passer de l'autre côté, tout en maintenant les condyles en position grâce à leur profil (auto-positionnement et auto-blocage en position). Surfaces servant vraisemblablement au repos en extension, à procurer l'appui libérant le quadriceps d'un effort continu prolongé, tout en soulageant les zones de glissement (siège de l'articulation), d'un certain poids par augmentation de la surface portante.

Ces deux surfaces (2 à 3) créant une zone d'appui, sont donc d'une grande importance dans le blocage de l'extension complète – figure 4 – ( L ) correspondant à la longueur maximale du bras de levier indispensable dans le blocage de l'articulation en extension. ( L ) est en relation directe avec le ligament latéral externe et le ligament croisé postérieur qui interviennent directement et pour l'essentiel dans le blocage de l'extension, ( L ) correspondant à la distance maximale entre les points d'insertions tibials postérieur des ligaments concernés et les points de contact avant de la rotule dans la trochlée, le verrouillage complet étant assuré en plus par les deux autres ligaments interdisant, avec la zone arrière du siège, le recul des condyles. Durant le mouvement de flexion extension le bras de levier concerné correspond à L - R . " Contact bas du condyle sur le ménisque - insertion du rotulien".

  Les deux condyles n'ont certainement pas les mêmes dimensions (plus fortes pour l'externe car plus de charge) ce qui ne gêne en rien le principe de fonctionnement présenté ci-dessus. Insistons pour dire alors que la bande de glissement sur chaque condyle possède son rayon propre R qui permet aux deux ligaments concernés, à savoir pour chaque condyle un latéral et un croisée, sous tension constante de ne subir aucune contrainte d'étirement durant un simple mouvement de flexion / extension. 

A compter de la figure 9 planche 3/3, l'image que l'on peut se faire du condyle venant s'emboîter sur la partie arrière, le siège de l'articulation, et s'appuyer sur la partie avant, appuis de l'extension, laisse deviner que la base du fémur – figure 10 – est plus large à l'arrière vers les surfaces de glissement des condyles symbolisées par les arcs de cercle ( en bleu ), que vers l'avant en direction de la trochlée, et voir le profil – 2 à 3 – de chaque condyle après la surface de glissement diminuée progressivement. Sur la figure 10 donc, les arcs de cercle ( en bleu ) symbolisent la base de chaque bande de glissement 1 à 2 . Les surfaces quadrillées ( en rouge ) représentent les surfaces totales portantes au cours de l'extension complète, soit l'addition des zones 4-6-7 pour chaque bande de glissement et 5 en plus pour le blocage de l'articulation en fin d'extension. De plus, la position des cornes comme sur la figure 9, se trouve sur une ligne parallèle à l'échancrure inter-condylienne qui rejoint la trochlée.

On arrive à obtenir la figure 8 par extrapolation. Comme déjà cité, la symétrie rigoureuse de forme et de volume pour les deux condyles n'est  pas exacte à cause essentiellement de l'angle tibia-fémur.

Ce principe de fonctionnement ne tient pas compte des moyens de liaison, car en charge, tibia vertical, sans ligament l'articulation pourrait fonctionnée à la seul condition bien sur de ne pas dépasser une certaine amplitude de flexion et d'extension. Mais en considérant les principaux moyens de liaison indispensable que sont latéraux, croisés, rotulien, donc rotule... Ils ont tous une action anti-rotation très simple à démontrer, donc qui abonde dans le sens du principe présenté ci- dessus. Il en va de même d'ailleurs des faisceaux des muscles internes et externes du couturier... au fascia lata. Sans négliger le reste, de la capsule aux éléments arrières ... Tout le système s'oppose à une rotation. Il ne faut pas non plus confondre laxité ou jeu mécanique nécessaire à un bon fonctionnement avec rotation.

Il faut souligner que tous les muscles des faisceaux des faces internes et externes de la cuisse, du couturier au fascia lata, de part leur insertion sont de simples renforts; renforts toutefois considérables et indispensables durant certaines contraintes pour soutenir et compléter l'action des quatre haubans que l'on appelle latéraux et croisés, ces muscles on pour action essentielle d'augmenter la stabilité latérale, la plus vulnérable dans certaine configuration.

 En conclusion et très simplement on trouve sur chaque condyle deux zones caractéristiques, une zone de glissement à l'arrière ( 1 à 2 ) et une zone de blocage de l'extension à l'avant ( 2 à 3 ). Seules les zones de glissement arrière ( 1 à 2 ) servent au mouvement de flexion extension ; deux éléments mâles qui s'emboîtent sur leur siège respectif, les ménisques. Chaque siège fixe permet de déterminer un centre géométrique sur chaque condyle et la jonction des deux centres un axe d'articulation unique et fixe. 

- Mode de fonctionnement basé sur des principes de physique et de mécanique incontournables.

A partir de cette radio en mouvement on contrôle aisément qu'il ne se produit aucun roulement et aucune rotation

Pour information : En appliquant le principe de fonctionnement présenté ci-dessus j'ai déposé plusieurs brevets de prothèses (prothèses partielles et prothèses totales).

Le dernier brevet concerne une prothèse totale du genou qui dispose d'une amplitude de flexion maximale qui permet donc de s'accroupir au maximum (ischio-jambiers en contact avec jumeaux) sans que les éléments de la prothèse (élément fémoral et élément tibial) n'entrent en butée, ce qui veut dire sans contrainte supplémentaire néfaste au niveau de leur zone d'encrage.

Toutes ces prothèses répondent a des critères particuliers indispensables a leur bon fonctionnement, critères que vous ne trouverez nulle part ailleurs, a moins que !