Cette page présente différents textes consacrés à la biomécanique du membre inférieur, bassin (ou pelvis) inclut. Se tenir debout ou marcher demande un contact avec le sol, il semble donc logique de continuer l’exploration de l’évolution humaine par cette partie qui a subit de très nombreuses et profondes adaptations au cours des âges.
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Au menu de cette page :
- Présentation générale des Adaptations
- Le Pelvis (Présentation tout public)
- Analyse approfondie (Pour tous ceux qui veulent en savoir plus et les pros)
- La Hanche
- Le Genou
- La Cheville et le Pied
Présentation générale des Adaptations
Une brève présentation des adaptations anatomiques nécessaires pour obtenir la bipédie propre à Homo Sapiens.
Le Pelvis
L’anatomie fonctionnelle et la biomécanique du pelvis (ou bassin) sont des sujets complexes qui impliquent la compréhension de la structure anatomique, des articulations, des muscles, et de la manière dont ils interagissent pour permettre le mouvement et la stabilité du corps. Voici une vue d’ensemble :
1) Le pelvis est une structure osseuse qui relie la colonne vertébrale aux membres inférieurs. Il est composé de trois os principaux :
- Les os iliaques (ou os coxaux) : Ils forment les deux parties latérales du bassin.
- Le sacrum : Un os triangulaire à la base de la colonne vertébrale, situé entre les deux os iliaques.
- Le coccyx : Situé sous le sacrum, c’est un vestige de la queue chez les mammifères.
2) Les principales articulations du pelvis sont :
- L’articulation sacro-iliaque : Elle unit le sacrum aux os iliaques et est essentielle pour la transmission des forces entre la colonne vertébrale et les membres inférieurs.
- La symphyse pubienne : Une articulation cartilagineuse entre les deux parties de l’os pubien à l’avant du bassin. Elle offre une certaine mobilité, notamment chez les femmes lors de l’accouchement.
- L’articulation coxo-fémorale : Il s’agit de l’articulation de la hanche, où l’os iliaque se connecte au fémur (os de la cuisse). C’est une articulation synoviale en forme de boule et de cavité qui permet une grande amplitude de mouvements.
3) Le pelvis est entouré de plusieurs groupes musculaires importants :
- Les muscles du plancher pelvien : Ils soutiennent les organes pelviens et jouent un rôle crucial dans la continence urinaire et fécale. Ils incluent le muscle pubococcygien, l’ischiococcygien, et le muscle élévateur de l’anus.
- Les muscles du groupe des adducteurs : Situés à l’intérieur de la cuisse, ces muscles aident à l’adduction de la hanche.
- Les muscles fessiers (grand, moyen, et petit fessier) : Ils jouent un rôle essentiel dans l’extension, l’abduction, et la rotation de la hanche.
- Les muscles ilio-psoas : Composés du muscle iliaque et du muscle psoas major, ils sont primordiaux pour la flexion de la hanche.
4) La biomécanique du pelvis concerne la manière dont les structures anatomiques interagissent pour permettre les mouvements et maintenir la posture. Les principaux aspects à considérer sont :
Transmission des forces : Le pelvis joue un rôle central dans la transmission des forces entre le tronc et les membres inférieurs. Par exemple, lors de la marche ou de la course, le bassin doit stabiliser le corps tout en permettant la mobilité des jambes.
Stabilité et mobilité : L’articulation sacro-iliaque, bien que peu mobile, est cruciale pour la stabilité pelvienne. La symphyse pubienne permet un léger mouvement pour absorber les chocs. L’articulation de la hanche, quant à elle, est très mobile et permet une variété de mouvements comme la flexion, l’extension, l’abduction, l’adduction, et la rotation.
Interactions musculaires : Les muscles du pelvis fonctionnent en synergie pour assurer un équilibre entre stabilité et mobilité. Par exemple, lors de la marche, les muscles fessiers stabilisent le bassin, tandis que les muscles ilio-psoas fléchissent la hanche.
Fonctions spécifiques : Le pelvis joue un rôle crucial dans plusieurs fonctions corporelles, comme la locomotion, la posture, et le support des organes internes. Chez les femmes, il est également important pour l’accouchement, où les articulations pelviennes se relâchent pour permettre le passage du bébé.
Pour une analyse approfondie :
La Hanche (ou Coxo-fémorale)
La hanche est une articulation synoviale sphéroïde, aussi appelée articulation coxo-fémorale, qui relie le fémur à l’os coxal (bassin). Cette articulation est la plus grande et l’une des plus stables du corps humain, grâce à sa structure profonde et sa couverture musculaire dense.
Composants Osseux :
- Acetabulum : Il s’agit de la cavité de l’os coxal qui accueille la tête du fémur. L’acétabulum est une fosse profonde, semi-sphérique, recouverte de cartilage sur une partie seulement de sa surface, et entourée d’un bourrelet fibro-cartilagineux appelé labrum acétabulaire, qui augmente la profondeur de la cavité et stabilise l’articulation.
- Tête du fémur : La tête fémorale est une structure sphérique recouverte de cartilage articulaire qui s’insère dans l’acétabulum.
Ligaments :
- Ligament Iliofémoral : Situé à l’avant de la hanche, il est l’un des plus puissants et empêche l’hyperextension de l’articulation.
- Ligament Pubofémoral : Situé en médial, il limite l’abduction excessive et l’extension.
- Ligament Ischiofémoral : Situé à l’arrière, il limite la rotation interne et l’adduction.
Mouvements de la Hanche
L’articulation de la hanche permet plusieurs types de mouvements dans différents plans :
- Flexion (120°) et Extension (30°) : La flexion de la hanche amène la cuisse vers l’avant, tandis que l’extension la ramène en arrière.
Des muscles comme le psoas-iliaque permettent la flexion de la hanche, d’autres comme le Grand Fessier sont cruciaux pour l’extension. - Abduction (45°) et Adduction (30°) : L’abduction éloigne la cuisse du corps, et l’adduction la rapproche.
Des muscles comme le Moyen Fessier permettent l’abduction, les muscles adducteurs le mouvement inverse. - Rotation Interne (45°) et Externe (45°) : La rotation interne tourne la cuisse vers l’intérieur, tandis que la rotation externe la tourne vers l’extérieur.
Parmi les muscles rotateurs, on retrouve les muscles Piriforme, Obturateurs interne et externe, Gémellaires et Carré Fémoral. On les désigne aussi sous le nom de muscles pelvi-trochantériens en raison de leurs insertions. - Circumduction : Les mouvements de la hanche sont souvent combinés. Par exemple, la circumduction implique une séquence fluide de flexion, abduction, extension et adduction.
Distribution des Forces
Lorsque nous marchons, courons ou même restons debout, la hanche supporte des forces considérables. En position debout, chaque hanche supporte environ la moitié du poids du corps. Lors de la marche, cette charge peut être multipliée par trois à quatre fois, et lors de la course, elle peut atteindre jusqu’à huit fois le poids corporel.
Les forces sont distribuées à travers l’acétabulum et la tête du fémur. Le cartilage articulaire et le labrum jouent un rôle crucial en absorbant et en redistribuant ces forces pour minimiser l’usure et prévenir les blessures.
Pour une analyse approfondie :
Le Genou
Le genou est une articulation synoviale de type charnière, reliant le fémur (os de la cuisse) au tibia (os de la jambe) et impliquant également la patella (rotule).
Le genou comprend 3 articulations réunies en une seule. L’articulation entre la rotule et le fémur est verticale tandis que les 2 articulations entre le fémur et le tibia (on parle de compartiment latéral et médial) sont horizontales.
Composants Osseux :
- Fémur : L’os de la cuisse, ses condyles s’articulent avec le tibia.
- Tibia : L’os de la jambe, il supporte le poids du corps. Le plateau tibial est la surface supérieure qui entre en contact avec le fémur.
- Patella (rotule) : Un os sésamoïde situé dans le tendon du quadriceps, il améliore l’efficacité du muscle quadriceps.
Tissus Conjonctifs :
- Cartilage Articulaire : Recouvre les surfaces des os dans l’articulation du genou, permettant des mouvements fluides et réduisant la friction.
- Ménisques : Deux structures en forme de croissant (médial et latéral) qui amortissent les chocs et stabilisent l’articulation.
Ligaments :
Les ligaments croisés (LCA et LCP) et collatéraux (LCM et LCL) offrent une stabilité passive en empêchant les mouvements excessifs dans certaines directions.
- Ligament Croisé Antérieur (LCA) : Empêche le déplacement antérieur du tibia par rapport au fémur.
- Ligament Croisé Postérieur (LCP) : Empêche le déplacement postérieur du tibia par rapport au fémur.
- Ligament Collatéral Médial (LCM) : Stabilise le genou contre les forces latérales.
- Ligament Collatéral Latéral (LCL) : Stabilise le genou contre les forces médiales.
Muscles :
Les muscles qui entourent le genou jouent un rôle crucial dans la mobilité et la stabilité :
- Quadriceps Fémoral : Composé de quatre muscles, il est responsable de l’extension du genou.
- Ischio-Jambiers : Groupe de muscles à l’arrière de la cuisse qui permettent la flexion du genou.
- Gastrocnémien : Un muscle du mollet (composante du triceps sural avec le soléaire) qui contribue à la flexion du genou.
Le genou permet plusieurs types de mouvements dans différents plans :
- Flexion et Extension : La flexion plie le genou, rapprochant le talon de la fesse, tandis que l’extension redresse le genou.
- Rotation : Une légère rotation est possible lorsque le genou est fléchi, permettant des ajustements fins nécessaires pour des activités telles que la marche et la course.
Distribution des Forces :
Les forces sont distribuées à travers les condyles du fémur et le plateau tibial. Le cartilage articulaire et les ménisques jouent un rôle crucial en absorbant et en redistribuant ces forces pour minimiser l’usure et prévenir les blessures.
Cinématique du Genou :
La cinématique étudie les mouvements sans se préoccuper des forces. Elle analyse les angles de mouvement, les trajectoires et les vitesses des différentes parties du corps :
- Amplitude de Mouvement : Le genou a une amplitude de mouvement significative, avec une flexion typique allant jusqu’à 135 degrés et une extension jusqu’à 0 degrés (ou légèrement hyperextension dans certains cas).
- Trajectoires de Mouvement : Les mouvements du genou sont souvent combinés. Par exemple, lors de la marche, la flexion et l’extension sont accompagnées de rotations subtiles pour faciliter le déroulement du pied.
Pour une analyse approfondie :
La Cheville et le Pied
La cheville et le pied humains sont des structures anatomiques complexes et essentielles, jouant un rôle crucial dans la mobilité, l’équilibre et la stabilité du corps.
La Cheville
La cheville est une articulation synoviale de type charnière, reliant le tibia et la fibula au talus, l’un des os du pied.
Composants Osseux :
- Tibia : Le plus grand os de la jambe, qui supporte la majeure partie du poids du corps.
- Fibula : Plus mince et situé latéralement au tibia, il offre un support latéral.
- Talus : L’os de la cheville, situé entre le tibia et le calcanéus (os du talon), qui transmet les forces entre la jambe et le pied.
Ligaments :
- Ligament Deltoïde : Situé médialement, il stabilise l’articulation contre les forces de déviation latérale.
- Ligaments Latéraux : Comprennent le ligament talofibulaire antérieur, le ligament calcanéofibulaire et le ligament talofibulaire postérieur, stabilisant l’articulation contre les forces de déviation médiale.
Mouvements de la Cheville :
La cheville permet plusieurs types de mouvements dans différents plans :
- Flexion Plantaire et Dorsiflexion : La flexion plantaire amène le pied vers le bas (comme en pointant les orteils), tandis que la dorsiflexion amène le pied vers le haut.
- Inversion et Éversion : L’inversion tourne la plante du pied vers l’intérieur, tandis que l’éversion la tourne vers l’extérieur.
Muscles :
Les muscles qui entourent la cheville jouent un rôle crucial dans la mobilité et la stabilité :
- Muscles Fléchisseurs Plantaires : Comme le gastrocnémien et le soléaire, responsables de la flexion plantaire.
- Muscles Dorsiflexeurs (ou Fléchisseurs dorsaux): Comme le tibial antérieur, responsables de la dorsiflexion.
- Muscles Éverseurs et Inverseurs : Comme le long fibulaire (éversion) et le tibial postérieur (inversion).
Effet des Ligaments et des Muscles :
Les ligaments et les muscles autour de la cheville agissent en synergie pour stabiliser l’articulation et permettre les mouvements fluides :
- Stabilisation : Les ligaments deltoïde et latéraux offrent une stabilité passive en empêchant les mouvements excessifs dans certaines directions.
- Mobilisation : Les muscles permettent la mobilité active de la cheville, avec des mouvements de flexion plantaire, dorsiflexion, inversion et éversion coordonnés.
Le Pied
Le pied est une structure complexe composée de 26 os, 33 articulations, et plus de 100 muscles, tendons, et ligaments. Cette complexité permet une grande variété de mouvements, d’absorption des chocs, et de soutien du poids corporel.
Le pied peut être divisé en trois parties principales :
- L’arrière-pied (rétropied) : comprend le talus (astragale) et le calcanéum (os du talon). Le talus s’articule avec le tibia et le péroné pour former l’articulation de la cheville, permettant la flexion et l’extension du pied. Le calcanéum supporte le poids du corps lors de la marche.
- Le médio-pied : formé par les os naviculaire, cuboïde, et les trois cunéiformes. Ces os jouent un rôle clé dans la stabilisation et l’absorption des chocs grâce à l’arche longitudinale du pied.
- L’avant-pied : comprend les métatarses et les phalanges (os des orteils). Il est crucial pour la propulsion lors de la marche et de la course.
Les arches du pied sont essentielles pour la répartition du poids et la stabilisation. Il existe trois principales arches :
- L’arche longitudinale médiale : la plus haute et la plus importante pour la distribution du poids. Trop importante, on parle de pied creux, trop faible de pied plat.
- L’arche longitudinale latérale : plus basse et plus stable, elle supporte la majorité du poids en position debout.
- L’arche transversale : traverse le pied de manière horizontale et aide à répartir le poids sur la largeur du pied.
Le pied a deux fonctions principales :
- Fonction de support : Le pied doit supporter le poids du corps en position debout et lors des mouvements. Les os, les ligaments et les muscles travaillent ensemble pour maintenir les arches du pied et prévenir l’effondrement.
- Fonction de propulsion : Pendant la marche et la course, le pied agit comme un levier pour propulser le corps vers l’avant. L’articulation métatarso-phalangienne joue un rôle clé dans cette phase de propulsion.
La biomécanique du pied est centrée sur l’étude des mouvements et des forces impliquées lors de la marche, de la course et d’autres activités. Les phases clés de la marche sont :
- Phase de contact initial : Le talon touche le sol, absorbant l’impact et initiant la flexion plantaire.
- Phase d’appui moyen : Le pied est complètement au sol, l’arche médiale se déforme pour absorber le poids, et le pied se prépare à la propulsion.
- Phase de propulsion : Le pied se soulève du sol, en commençant par le talon puis les orteils. Les muscles fléchisseurs des orteils et le tendon d’Achille jouent un rôle majeur ici.
Pour une analyse approfondie :
Le texte suivant est en cours de réécriture. Il est présenté dans sa version présentation de cours 2021
Références :
Barker, L.F., A laboratory textbook of Human Anatomy. Philadelphia and London, J. B. Lippincott Compagny. 1904
Rohen, J. & Yokochi, C., 1991. Anatomie humaine – Atlas photographique d’Anatomie systématique et topographique. 2e éd. Paris: Vigot.
Testut, L., 1897-1899. Traité d’Anatomie Humaine : anatomie descriptive, histologie, développement. Paris: O. Doin.
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