Compréhension du syndrome fémoro-patellaire

Le syndrome de douleurs fémoro-patellaires (PFPS : Patello Femoral Pain Syndrome) plus communément appelé « syndrome rotulien » englobe l’ensemble des dysfonctionnements de l’articulation fémoro-patellaire entraînant des douleurs, ou plus simplement de l’articulation mettant en jeu la rotule (patella) et le fémur. Ce syndrome n’est généralement pas lié à un traumatisme ou à une lésion intra articulaire sous-jacente, mais le plus souvent à une sur-sollicitation de l’articulation fémoro-patellaire entrainant une hausse des forces de compression. Cette sur-sollicitation peut être la cause d’un déséquilibre ou d’une faiblesse d’une structure proche, mais aussi d’une structure plus éloignée, qui par le jeu des compensations / interactions impacterait indirectement l’articulation.

Aujourd’hui le taux d’incidence du PFPS est largement discuté en raison du fait que de nombreuses études ne s’intéressent qu’aux données issues des cliniques du sport ou des académies militaires. Dans une étude prospective portant sur 1319 jeunes adultes américains en bonne santé et physiquement actifs sans diagnostic préalable de PFPS, 3% ont développé un PFPS pendant les 2 ans et demi de suivi. Les femmes auraient au moins 2 fois plus de chance de contracter ce syndrome.

En moyenne 74% des personnes souffrant de PFPS non ou mal pris en charge, limiteront ou arrêteront leur activité sportive en raison de leurs symptômes douloureux. En course à pied il représente entre 16 et 25% de l’ensemble des blessures rencontrées.
En 2005 et 2010, deux nouvelles études ont suggéré que le PFPS pouvait également contribuer au développement de l’arthrose fémoro-patellaire créant ainsi des implications à long terme pour la santé.

Le genou est formé de 2 articulations. La première désigne l’interface fémur / rotule que l’on appelle l’articulation fémoro-patellaire. La deuxième est l’articulation fémoro-tibiale qui représente l’interface fémur / tibia. Bien qu’elle soit une articulation charnière (un seul axe de mouvement) le genou est un ensemble complexe de structures interagissant les unes avec les autres. On peut évoquer les ménisques, les bourses séreuses, les cartilages, les ligaments … mais nous n’entrerons pas dans le rôle de chacun de ces éléments.

Pour le moment notons que l’ensemble de ces structures répond à deux objectifs majeurs :

• Permettre le mouvement des segments corporels concernés.
  
• Répartir les forces mises en jeu au niveau de l’articulation *.

Le genou permet dans le plan sagittal (Figure 2), une flexion active à 140° pouvant aller jusqu’à 150° (passive). C’est sa fonction principale. Il peut à l’inverse effectuer une légère hyper-extension allant jusqu’à 5°, dépendante de la laxité interindividuelle. Dans un plan horizontal cette fois (Figure 3), le genou autorise en position fléchie une légère rotation axiale tibiale (interne ou externe) allant de 5 à 10°. Ce dernier mouvement est autorisé par la faible congruence de l’articulation. Tous ces mouvements sont liés à l’activité des muscles de la jambe et sont donc des mouvements en situation active. Cependant, en situation passive (sans contraction moteur) le genou permet, là encore, de par sa faible congruence, une certaine liberté de mouvement. Ainsi, il autorise en flexion une légère abduction et adduction que l’on appelle respectivement valgus et varus. D’autres mouvements plus complexes peuvent aussi intervenir dans certaines situations telles que le glissement antéro-postérieur.

Au niveau anatomique l’extrémité distale du fémur possède une « gouttière » que l’on nomme trochlée. Celle-ci représente la surface patellaire puisque c’est l’interface de coulissement entre la patella et le fémur. Au repos, la patella est positionnée sur le haut de l’interface patellaire et lors de la flexion de genou elle vient s’emboiter dans la trochlée. L’emboitement est facilité d’une part par la forme de la patella qui possède une crête verticale (1) et d’autre part par la profondeur de la trochlée fémorale (2).

La stabilité de l’articulation fémoro-patellaire est assurée par un ensemble de structures alentours tel que : le tendon quadricipital, le tendon rotulien, les muscles quadriceps, ischio-jambiers, la capsule articulaire, la trochlée fémorale, les rétinaculums patellaires médial et latéral, les ligaments fémoro-patellaires médial et latéral, les ligaments patello-tibial médial et latéral etc… Il va de soi que l’ensemble de ces structures interagit, et constitue un ensemble complexe et fragile qui doit in fine permettre le mouvement.

Par rapport au corps musculaire la patella est comprise dans la partie terminale du tendon du quadriceps. La contraction du vaste latéral (l’un des quatre chefs du quadriceps) favorise la subluxation latérale de la patella. Par subluxation latérale on entend le déplacement et la perte de contact articulaire de la patella. La contraction du vaste médial permet le phénomène inverse. Ainsi on comprend bien que la position de la patella est régie par l’action des différents chefs du quadriceps et donc par des contraintes musculaires.

En plus des contraintes musculaires, la structure morphologique du squelette (Figure 5) modifie d’autant plus l’impact de ces contractions. Le quadriceps tracte la patella dans un axe allant de l’épine iliaque antéro-supérieure au centre de la patella (ligne noire). La patella transfère cette force au tendon rotulien sur un axe allant du centre de la patella en passant par la tubérosité tibiale (ligne rouge). L’angle formé par le croisement de ces deux droites est l’angle Q et rend compte du valgus physiologique du corps. Plus ce valgus est important plus le risque de contracter une pathologie PFPS est important étant donné que la rotule subit des tensions plus latérales entraînant des problèmes de traction patellaire. Ce valgus est notamment accentué en cas d’hyper-pronation. La morphologie naturelle du pied (pronation / supination …) est donc un autre facteur important pouvant impacter le risque de PFPS. L’angle Q est une des possibles explications au fait que les femmes soient plus victimes de PFPS, étant donné que la structure de leur bassin plus large (notamment pour l’accouchement), entraine un angle Q plus important. Cependant, la relation directe entre l’angle Q et le PFPS ne fait pas encore totalement consensus et reste en étude.

La patella joue un rôle majeur dans le bon fonctionnement du genou ainsi que dans la répartition des forces mises en jeu lors de la flexion. D’une part, elle permet de protéger le tendon rotulien d’une usure importante. En effet, sans la présence de la patella le tendon rotulien coulisserait directement dans la gouttière trochléenne sur une longue portion. Elle protège donc le tendon et les cartilages des frottements liés à la flexion. D’autre part, elle facilite la répartition des forces en augmentant la surface de contact articulaire. De plus elle amplifie considérablement la puissance du quadriceps en centralisant les forces des quatre chefs du quadriceps pour les transmettre au tendon rotulien lors de l’extension du genou. La force développée est aussi augmentée de par l’effet de bras de levier qu’elle procure.

Le PFPS est un syndrome multifactoriel qui est la résultante d’interactions entre différents paramètres. On peut différencier les paramètres morphologiques intrinsèques et les paramètres extrinsèques. L’analyse doit être systémique. Le diagnostic ne doit pas se satisfaire d’une seule explication mais étudier le genou comme un ensemble complexe dans lequel chaque structure interagit et impacte sa voisine. Le diagnostic doit donc aussi s’intéresser au bassin, aux pieds mais aussi au dos … Le PFPS peut entrainer différents processus pathologiques qui ne sont pas forcément associés aux mêmes causes.

Le plus souvent cet état pathologique a pour principale cause une faiblesse du quadriceps. Il s’agit plus précisément d’une dysbalance entre le vaste médial et le vaste latéral, deux faisceaux musculaires du quadriceps.
Celle-ci peut être repérée par la présence d’une asymétrie du muscle quadriceps liée à une amyotrophie du vaste médial. Une simple mesure du tour de cuisse peut déjà alerter d’un problème. En cas de phénomène unilatéral, la comparaison avec la jambe controlatérale peut permettre de visuellement amener des pistes de réflexion.

Le déséquilibre musculaire peut être confirmé par un bilan isocinétique. Celui-ci permettra une comparaison de la force de chaque groupe musculaire (extenseur / fléchisseur) du genou lors de mouvements d’isolation (leg extension / leg curl). Il permet ainsi de comparer les groupes musculaires propres à chaque jambe entre eux mais aussi de manière controlatérale (Figure 7). Il est impossible d’isoler un seul chef musculaire (comme le vaste médial ou le vaste latéral pour le muscle quadriceps par exemple) mais une analyse de la production de force par rapport à l’angulation peut orienter la réflexion. En effet, en utilisant les recherches en neuromusculaire utilisant l’EMG (ElectroMyoGraphie) nous savons par exemple que le vaste médial intervient davantage lors de la phase d’extension maximale du genou et notamment lors du verrouillage de l’articulation (0 à 15° de flexion).

Ce déséquilibre impacte l’orientation et l’intensité des forces mises en jeu au niveau de la patella et entraîne une surcharge au niveau du rétinaculum patellaire médial et de l’os sous-chondral. Plus rarement, un retard d’activation du vaste médial peut aussi accentuer ce phénomène.
La compression excessive engendrée au niveau de l’interface fémur / patella entraîne au fil des mouvements une douleur diffuse et progressive antérieure à la patella. Le niveau de force compressive par mouvement (Cf Chronique dynamique inverse) et la fréquence de mouvement sera directement en relation avec l’apparition de lésions inflammatoires au niveau de l’os sous-chondral (région de l’os située sous le cartilage). La pression exercée sur la patella est très élevée lors d’exercices physiques. Celle-ci est majorée en flexion (Figure 8), en contraction du quadriceps ou en cas de raideur musculaire notamment du groupe ischio-jambiers. De plus, toutes les pratiques sportives ne sollicitent pas la totalité de l’amplitude articulaire du genou. Or suivant l’angle de flexion du genou, la surface de contact entre la patella et le genou et la localisation de ce contact diffèrent (Figure 9). Pour les disciplines à faible amplitude articulaire, la contrainte sera d’autant plus répétée sur une seule et même zone. La situation la plus stressante pour l’articulation fémoro-patellaire couplerait donc une faible amplitude articulaire et un haut degré de flexion. En cyclisme, l’amplitude articulaire oscille entre environ 65° et 145° ce qui constitue une amplitude articulaire moyenne, un haut degré de flexion le tout combiné à une répétition gestuelle élevée faisant de cette discipline un sport à risque de PFPS.

Les lésions occasionnées sont responsables de la douleur perçue. Elles expliquent notamment le symptôme du cinéma. En effet, la douleur peut aussi survenir au repos lorsque le genou est fléchi et lors de positions assises prolongées, notamment au cinéma ou en position accroupie. A long terme les lésions peuvent toucher le cartilage favorisant le risque de gonarthrose. Ces lésions peuvent être repérées à l’aide d’une IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) (Figure 10).

Cet état pathologique se différencie de la surcharge patellaire par des mécanismes sous-jacents différents. Il n’en reste pas moins que là encore, l’analyse doit être systémique.
Dans ce cas aussi, l’isocinétique peut très rapidement nous orienter sur les protocoles à mettre en place. Un déséquilibre prononcé entre ischio-jambiers et quadriceps en faveur de ces derniers peut altérer le maintien de la patella (Figure 11). En condition normale, le rapport ischio-jambier/quadriceps doit être aux alentours de 2/3 soit 66%. Pour rappel, le groupe des ischio-jambiers fonctionne comme antagoniste des quadriceps réduisant directement la subluxation antérieure. Cette action élimine toute laxité présente et augmente également la charge de la surface articulaire. En cas de déficit la subluxation antérieure n’est plus contrôlée, la patella est alors libre de bouger hors de son rail, au gré des contraintes qui lui sont assignées.

L’instabilité patellaire entraine une sensation d’instabilité subjective de la rotule. Le patient peut avoir une perte de confiance en l’utilisation de son genou notamment en présence de charge. Le défaut de glissement entraine un ressaut/accrochage lors du mouvement qui est facilement ressenti au toucher. Sur le vélo le ressaut est proportionnel au torque déployé. A terme et en ignorant ces alertes, des lésions tissulaires se développeront pouvant entrainer, là encore, une usure prématurée de l’articulation.

De même que pour la surcharge patellaire, un déséquilibre musculaire peut être une des causes de la pathologie mais il est lui-même une conséquence d’un évènement ou d’une action antérieure. On ne nait pas déséquilibré on le devient. Cela peut être dû à une précédente blessure et/ou à des problèmes posturaux. Sur ce dernier point il est crucial de comprendre que le genou, étant une articulation charnière, ne peut que difficilement modifier ses modalités de mouvement. Il est prioritaire d’analyser les actions des deux articulations voisines que sont la hanche et la cheville. C’est le plus souvent sur ces régions que doit être focalisé le travail d’analyse afin de trouver les signes de problèmes à l’origine de compensations. Ces points seront notamment abordés dans la 3ème chronique de cette série où nous traiterons des différentes stratégies de préventions, corrections et rééducations. Il n’est cependant pas possible de clore cette section sans discuter des deux phénomènes compensatoires les plus fréquents : au niveau du bassin, la faiblesse des abducteurs et rotateurs externes de hanche (petit/moyen fessiers principalement, muscles pelvi-trochantériens …) est un facteur majeur retrouvé dans les cas de PFPS. Cela a été mesuré par l’augmentation des moments d’abduction du genou du membre symptomatique. Cette faiblesse a surtout été rapportée au niveau du moyen fessier et entraîne une rotation interne du fémur. Du côté du pied cette fois, une pronation excessive favorise la rotation interne du tibia. Ces deux mécanismes ont été mis en lien avec l’augmentation du moment d’abduction du genou du membre symptomatique. Cela signifie qu'il existe une position valgus dynamique majorée de l'articulation (Figure 12). La réalisation d’un squat unipodal va permettre d’identifier une faiblesse des abducteurs et rotateurs externes de hanche et/ou une pronation excessive du pied.

Pour terminer cette chronique, intéressons-nous à des facteurs intrinsèques au patient et prédisposant au PFPS. Des anomalies structurales du genou peuvent réduire l’interface patella / fémur notamment lorsque la patella est haute. On appelle « patella Alta » une position plus haute que la normale de la patella en position de repos. Ainsi la patella se retrouve dans une zone où la trochlée fémorale est moins creusée. L’engagement peut alors être plus difficile. Le problème peut aussi provenir de la trochlée. Si celle-ci n’est pas suffisamment creusée (trochlée plate ou concave), on parle alors de dysplasie fémoro-patellaire. La structure osseuse de l’articulation fémoro patellaire doit donc faire l’objet d’une vérification visuelle à l’aide d’une radiographie (Figure 13).

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On se retrouve rapidement pour la suite de la série, nous présenterons cette fois la dynamique inverse à travers une chronique plus complexe. Nous aborderons son application dans la recherche, dans la modélisation du corps, dans la médecine et notamment dans la médecine reconstructive.