Entraînement efficace des quadriceps pour traiter les douleurs fémoro-patellaires

Rédacteur original – Stacy Schiurring d’après le cours de Claire Robertson

Contributeurs principauxStacy Schiurring, Jess Bell et Kim Jackson

Introduction(edit | edit source)

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La recherche sur la cause de la douleur fémoro-patellaire se poursuit depuis des décennies. Si l’on se penche sur l’histoire de la médecine en réadaptation, dans les années 1990-2000, on pensait que les déficits du vaste interne oblique (VMO) du quadriceps étaient à l’origine de la douleur fémoro-patellaire. Cependant, les premières recherches utilisaient souvent des cadavres fixes plutôt que des sujets vivants. Cela signifie que les données avaient une applicabilité et une validité externe limitées. Plus récemment, des recherches ont utilisé l’électromyographie (EMG) sur le VMO de manière isolée. Si l’étude isolée du VMO n’est pas totalement inutile, elle limite l’application des résultats de la recherche dans la pratique clinique.

Ces dernières années, les chercheurs se sont intéressés à l’ensemble de la chaîne cinétique pour trouver une cause plus globale à la douleur fémoro-patellaire.

Bien qu’il existe un grand nombre de recherches sur les quadriceps, en particulier sur le VMO, elles ne prouvent pas que les quadriceps sont le problème ou la cause la plus probable de la douleur fémoro-patellaire. Cependant, elles indiquent un moyen de prédire quel patient en réadaptation aura une douleur fémoro-patellaire liée au VMO.(1)

Biomécanique de l’articulation fémoro-patellaire ( éditer | source d’édition )

Veuillez consulter cet article pour un aperçu de l’articulation fémoro-patellaire.

Cinématique des articulations ( éditer | source d’édition )

La rotule remplit plusieurs fonctions mécaniques : (2)

  • Elle relie les muscles responsables de l’extension du genou au tibia.
  • Elle contribue à l’extension du genou en transférant la force du muscle quadriceps au tibia via le tendon rotulien, comme une poulie mécanique (3) (2).
  • Elle modifie la direction de la force du quadriceps tout au long de l’amplitude de mouvement du genou (ROM) (2).

Aperçu de la cinématique fémoro-patellaire

  • En pleine extension du genou, la rotule est située au-dessus de la trochlée fémorale. Une partie de sa surface articulaire est en contact au niveau des facettes externes distales. La rotule fournit environ 30 % du couple total d’extension du genou en extension complète du genou.(2)
  • Lors de la flexion du genou, le tendon rotulien tire la rotule dans le sillon trochléen, ce qui entraîne une légère translation interne.(3)
  • À environ 30° de flexion du genou, les facettes internes s’engagent dans la rainure trochléenne. La flexion de la rotule augmente avec la flexion du genou. Avec l’augmentation de la flexion du genou, on observe une augmentation de la translation latérale et de l’inclinaison latérale de la rotule après un mouvement initial en direction interne.(3)
  • Après 45° de flexion du genou, la rotule se déplace lentement en rotation interne.(3)
  • Lors d’une flexion du genou supérieure à 90°, le contact se fait sur la moitié proximale des facettes interne et externes (3). La rotule fournit environ 13 % du couple total d’extension du genou entre 90° et 120° de flexion du genou (2).

Dans les mouvements en chaîne cinétique ouverte, la rotule suit la trajectoire du tibia grâce à l’insertion du tendon rotulien au niveau de la tubérosité tibiale. La rotule glisse en bas lors de la flexion du genou et en haut lors de l’extension du genou. Avec un set de quadriceps, la rotule doit se déplacer d’environ 10 mm vers le haut. Avec la flexion du genou, le schéma global de la surface de contact rotulienne augmente et sert à répartir les forces articulaires sur une plus grande surface. Cela réduit le risque de blessures dues à des forces de compression élevées et répétées.(2)

La rotule suit également une trajectoire latérale-médiane-latérale lors de la flexion du genou. La rotule se déplace d’environ 3 mm dans chaque direction pendant le déplacement médial et latéral. Lorsque le genou se fléchit, la rotule glisse médialement et se centre dans la rainure trochléenne. Pendant l’extension du genou de 45° à 0°, la rotule s’incline médialement. À environ 30° de flexion, la rotule glisse en arrière latéralement et maintient cette position pour le reste de la flexion du genou. Le mouvement a été décrit comme une « trajectoire en C » (2).

Dans les mouvements en chaîne cinétique fermée, la rotule reste relativement au même endroit dans le tendon du quadriceps ; cela signifie que le fémur se déplace sur la rotule.

La vidéo optionnelle de 11 minutes dans la section des ressources fournit un examen plus détaillé des exercices en chaîne cinétique ouverte et fermée.

Le quadriceps et le contrôle de la rotule ( éditer | source d’édition )

Les articles suivants donnent un aperçu du muscle quadriceps : (1) Droit fémoral (Droit antérieur), (2) Vaste externe (VE), (3) Vaste interne (VI), et (4) Vaste intermédiaire.

Inhibition du vaste interne oblique (vastus medialis obliquus – VMO) ( edit | edit source )

Le VMO a fait l’objet de nombreuses recherches en relation avec la douleur fémoro-patellaire. Il existe plusieurs scénarios dans lesquels l’e VMO n’exerce aucune traction sur la rotule. Ce manque de traction entraîne un dysfonctionnement de l’articulation (1) :

  1. Oedeme: En 1984, Stoke et Young ont élégamment démontré que 40 ml de liquide peuvent inhiber le vaste externe, mais que seulement 10 ml sont nécessaires pour inhiber le vaste interne.(4) Cette constatation est cliniquement pertinente pour les patients qui présentent un léger épanchement dans le genou après une chirurgie mineure du genou. Par exemple : un patient qui a subi une méniscectomie arthroscopique et présente soudainement une douleur fémoro-patellaire postopératoire. Souvent, dans ces situations, un épanchement a inhibé le VMO, ce qui entraîne une douleur fémoro-patellaire, conjointement avec d’autres facteurs de risque.(1)
  2. Après une luxation ou une bonne chute sur le genou : Environ 50 % des patients qui ne présentent pas de fracture de la rotule, auront des douleurs un an après la blessure et souvent un épanchement. Des situations telles qu’une intervention chirurgicale, une luxation ou un traumatisme peuvent déclencher un épanchement qui entraîne un changement radical de la stabilité dynamique du genou du patient.(1)
  3. Présence de douleur : Ces patients forment un groupe similaire à ceux qui ont subi une intervention chirurgicale, une luxation, une chute ou un autre traumatisme. Hodges et al. (5) ont démontré que des altérations de l’activité musculaire du genou peuvent être provoquées par la douleur, même lorsque celle-ci est d’origine non musculaire. On a injecté une solution saline dans le coussinet adipeux infrapatellaire. L’activité EMG du VMO a été mesurée et s’est avérée être immédiatement ralentie après l’injection de solution saline.(5)

Il est important de se rappeler que si un patient a un genou douloureux, quelle qu’en soit l’étiologie, pendant une période suffisamment longue, cela entraînera une lenteur secondaire du VMO et de mauvaises performances. De plus, l’atrophie va créer une modification de l’architecture musculaire du VMO.(1)

Architecture du muscle vaste iterne ( éditer | source d’édition )

Au cours des dernières décennies, la science de la réadaptation s’est orientée vers une pratique fondée sur des évidences. Ce corpus croissant de recherches confère une validité aux interventions et aux techniques de réadaptation. En 2005 encore, l’incertitude régnait sur la composition anatomique et la fonction du quadriceps.

Le muscle vaste interne se divise en deux parties : le vaste interne long proximal (vastus medialis longus – VML) et le vaste interne oblique distal (vastus medialis obliquus – VMO).

Chronologie de la recherche sur le quadriceps :

  • En 2005, Peeler et al. (6) ont réalisé une étude sur des cadavres pour examiner l’anatomie et la fonction du vaste interne. Ils ont observé que le VMO et le vastus medialis longus (VML) présentaient des orientations de fibres musculaires différentes selon l’angle d’observation. Cependant, ils n’ont trouvé aucune preuve d’un plan fascial ou d’une innervation séparée entre la VMO et le VML. Ils ont également déclaré que le VMO n’était pas positionné anatomiquement pour fonctionner comme un stabilisateur actif primaire de la rotule.(6)
  • En 2005, Ono et al. (7) ont également réalisé une étude sur cadavre pour examiner les limites anatomiques du VMO et du VML. Ils ont observé que la ligne allant du hiatus adducteur au bord médial de la rotule semble être la limite entre la VMO et le VML. Cependant, ils ont conclu qu’un plan fascial n’était pas nécessaire pour une séparation définitive entre le VMO et le VML. Ils ont confirmé une innervation différente du VMO et du VML, ce qui suggère une différence dans leur fonctionnalité. Cette étude a également noté une différence dans l’orientation des fibres musculaires entre le VMO et le VML.(7)
  • En 2014, Engelina et al. (8) ont réalisé une étude échographique du VMO in vivo. Ils ont observé que le VMO était une entité distincte du VML. Ils ont également confirmé la présence d’un plan fascial entre le VMO et le VML, et ont noté une différence d’origine sur les muscles adducteurs, une orientation différente des fibres et une distribution différente des nerfs. En outre, cette étude a révélé que l’anatomie du vaste interne variait beaucoup au sein de la population des participants.(8)
  • En 2015, Benjafield et al. (9) ont examiné comment le niveau d’activité d’un individu peut affecter la structure de leur VMO. Les auteurs ont utilisé l’échographie (US) pour évaluer les angles des fibres ddu VMO chez les participants actifs et sédentaires, et ont mesuré leur niveau d’activité à l’aide du système de notation de Tegner. Ils ont constaté que les personnes classées comme sédentaires avaient un angle de leurs fibres musculaires plus petit et une insertion plus petite sur la rotule, et que les personnes classées comme sportives avaient un angle plus grand et une insertion plus large. Une insertion plus large sur la rotule fournit une plus grande force de stabilisation médiale. Cela permet donc de valider l’utilisation des exercices de renforcement du VMO dans le traitement des douleurs fémoro-patellaires.(9)
  • En 2016, Khoshkhoo et al. (10) ont tenté de déterminer si des changements pouvaient être apportés à l’architecture du VMO en utilisant un programme de renforcement piloté par la physiothérapie. Lors de l’évaluation après un programme de renforcement des quadriceps de 6 semaines, il a été constaté que les participants avaient subi une augmentation significative de l’angle et de la longueur d’insertion des fibres de leur VMO. Ces résultats sont importants car ils soutiennent l’utilisation d’un renforcement physiothérapeutique qualifié pour créer des changements significatifs dans l’architecture du VMO afin d’en faire un meilleur stabilisateur médial.(10)
  • En 2017, Elniel et al. (11) ont comparé les effets des exercices en chaîne fermée par rapport aux exercices en chaîne ouverte sur les changements de l’architecture du VMO. Leurs résultats suggèrent que les deux types de régimes d’exercice ont des effets égaux sur l’architecture du VMO après six semaines d’entraînement.(11)
  • En 2018, Arnantha et al. (12) ont plongé plus profondément dans les détails de l’exercice nécessaire pour maintenir les changements au niveau du VMO. Ils ont constaté que les programmes d’exercices de physiothérapie prescrits pour les douleurs fémoro-patellaires ont un effet positif sur l’angle des fibres du VMO et le niveau d’insertion. Cependant, les exercices doivent être poursuivis au moins deux fois par semaine afin de maintenir les gains obtenus par le programme d’exercices initial. Lorsque les exercices ont été interrompus après le programme d’exercices initial, les participants ont connu une légère inversion des gains architecturaux au niveau du VMO.(12)
  • En 2018, Hilal et al. (13) ont étudié l’effet de la stimulation électrique neuromusculaire sur l’architecture du VMO. Ils ont constaté que les avantages de l’exercice peuvent être considérablement renforcés par l’ajout d’une stimulation électrique neuromusculaire lorsqu’on examine les changements dans l’architecture du VMO.(13)

Cette recherche clarifie les points suivants : (1)

  1. Le VMO est une entité distincte du VML.
  2. Le VMO et le VML ont des orientations de fibres musculaires différentes
  3. Le VMO et le VML ont des distributions nerveuses différentes.
  4. L’anatomie du vaste interne varie dans la population.
  5. L’exercice peut avoir un effet sur l’architecture musculaire du VMO.

Comment l’architecture musculaire change-t-elle ? ( éditer | source d’édition )

Les modifications de l’architecture des fibres musculaires du VMO sont le résultat d’une hypertrophie musculaire. L’hypertrophie induite par l’exercice ne change pas le nombre de fibres présentes, mais modifie le diamètre des fibres musculaires. Lorsque le diamètre des fibres musculaires augmente, leur orientation à l’intérieur du muscle change car les fibres poussent contre les fibres environnantes. Cela change l’angle de pennation.(1)

 » L’angle de pennation est l’angle entre l’axe longitudinal de l’ensemble du muscle et ses fibres. L’axe longitudinal est l’axe générateur de force du muscle et les fibres pennées se trouvent à un angle oblique. Lorsque la tension augmente dans les fibres musculaires, l’angle de pennation augmente également. » (14)

La vidéo facultative suivante donne un aperçu simple de la manière dont les dommages et la réparation musculaires entraînent l’hypertrophie et la croissance musculaires.

(15)

Les théorie sur les exercices des quadriceps ( éditer | source d’édition )

Considérations sur les exercices du VMO : (1)

  • Concentrez-vous sur les exercices du quadriceps plutôt que d’essayer d’isoler le VMO individuellement.
  • Idéalement, ne faites pas d’exercice en présence d’un gonflement, d’un oedème
  • Ne faites pas d’exercice en présence d’une douleur supérieure à 3 sur 10
  • Envisagez la glace avant l’exercice, en particulier pour les patients post-chirurgicaux, afin d’améliorer le recrutement des fibres musculaires (16).
  • Tenez compte de l’heure de la journée lorsque vous planifiez des séances de traitement afin de gérer la douleur ou le moment de la prise d’analgésiques.
  • Pour créer de l’hypertrophie, poussez jusqu’à la fatigue musculaire en alternant les jours d’entraînement.
  • Envisagez un entraînement à la restriction du flux sanguin si le patient ne peut pas s’exercer efficacement jusqu’à la fatigue (17).
  • Travaillez en synergie avec les muscles fessiers pour favoriser un contrôle de qualité du membre inférieur.
  • Incorporez des mouvements et des activités qui sont significatifs pour le patient et qui l’aident à atteindre ses objectifs à long terme.

Exercices en chaîne fermée ( éditer | éditer la source )

En 1993, Steinkamp et al. (18) ont étudié le moment du genou, la force de réaction de l’articulation fémoro-patellaire et la contrainte de l’articulation fémoro-patellaire de 20 sujets adultes en bonne santé pendant des exercices de leg press et d’extension de la jambe à 0°, 30°, 60° et 90° de flexion du genou. Ils ont constaté que tous les paramètres étaient significativement plus élevés dans l’exercice d’extension de la jambe à 0° et 30° de flexion du genou ; et que tous les paramètres étaient significativement plus élevés dans l’exercice de leg press à 60° et 90° de flexion du genou. Les contraintes articulaires fémoro-patellaires pour ces exercices se croisaient à environ 50° de flexion du genou. Cette étude démontre que les patients souffrant d’arthrite de l’articulation fémoro-patellaire peuvent mieux tolérer les leg press que les exercices d’extension des jambes dans le cadre d’une amplitude fonctionnelle de mouvement, en raison des contraintes inférieures exercées sur l’articulation fémoro-patellaire.(18)

La progression des exercices en chaîne fermée, tels que les squats, les fentes ou le leg press, ne signifie pas nécessairement que l’on passe à une flexion plus profonde, qui est plus susceptible de provoquer une irritation. La progression peut consister à modifier l’activité en changeant la charge, la surface d’appui, la durée de la tenue isométrique, etc. Une fois que le patient a amélioré sa force et son endurance, il convient d’augmenter la profondeur des mouvements. En développant lentement leur tolérance à l’exercice, on réduit la probabilité de douleurs musculaires dues à l’exercice.(1)

Exemple de progression initiale d’un exercice :(1)

  • Limiter l’amplitude de mouvement de 0° à 50°, mais augmenter la charge pondérale
  • Commencer par un squat mural à deux jambes à 45°
  • Se tenir debout avec la majorité du poids sur une jambe, décharger l’autre pied sur une marche ou un ballon, et effectuer des tenues isométriques
  • Augmenter la durée de la tenue isométrique
  • En s’éloignant du mur, effectuer un squat double jambe mais ajoutez du poids sur une barre ou des haltères
  • Progresser vers le squat double jambe sur une surface instable comme de la mousse ou un BOSU

Une progression supplémentaire de l’exercice peut inclure des exercices en chaîne fermée entre 0° et 45° et en chaîne ouverte entre 90° et 45°, afin d’encourager le travail sur toute l’amplitude de mouvement du genou. Variez les exercices et modifiez-les si nécessaire pour vous assurer que le patient atteint la fatigue musculaire. Vous voulez également vous assurer que le patient a le temps de récupérer. C’est important car si le muscle ne travaille pas jusqu’à la fatigue et que le patient ne récupère pas, il n’atteindra pas l’hypertrophie musculaire souhaitée.(1)

Exemple de prescription d’exercices : (1)

  • 4 séries de 8 répétitions jusqu’à la fatigue, sur des jours alternés
  • Une fois que le patient a obtenu un changement d’architecture du VMO, visez 3 ou 4 séries de 20, en augmentant les répétitions jusqu’à la fatigue

Exercices en chaîne ouverte ( éditer | éditer la source )

  • À réaliser dans les premiers stades de la réadaptation
  • Limitez l’amplitude de mouvement entre 90° et 45°.
  • Exercices assis, avec ou sans bande thérapeutique
  • Machine d’extension des jambes à chaîne ouverte (1)

Ressources(edit | edit source)

Optional Additional Reading:

Vidéo en option :

(19)

Références(edit | edit source)

  1. 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 Robertson, C. Patellofemoral Joint Programme. Effective Quadriceps Training in Patellofemoral Pain. Plus. 2022.
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Loudon JK. Biomechanics and pathomechanics of the patellofemoral joint. International journal of sports physical therapy. 2016 Dec;11(6):820.
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Wheatley MG, Rainbow MJ, Clouthier AL. Patellofemoral mechanics: a review of pathomechanics and research approaches. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2020 Jun;13(3):326-37.
  4. Stokes M, Young A. Investigations of quadriceps inhibition: implications for clinical practice. Physiotherapy. 1984 Nov;70(11):425-8.
  5. 5.0 5.1 Hodges PW, Mellor R, Crossley K, Bennell K. Pain induced by injection of hypertonic saline into the infrapatellar fat pad and effect on coordination of the quadriceps muscles. Arthritis Care & Research. 2009 Jan 15;61(1):70-7.
  6. 6.0 6.1 Peeler J, Cooper J, Porter MM, Thliveris JA, Anderson JE. Structural parameters of the vastus medialis muscle. Clinical Anatomy: The Official Journal of the American Association of Clinical Anatomists and the British Association of Clinical Anatomists. 2005 May;18(4):281-9.
  7. 7.0 7.1 Ono T, Riegger-Krugh C, Bookstein NA, Shimizu ME, Kanai S, Otsuka A. The boundary of the vastus medialis oblique and the vastus medialis longus. Journal of Physical Therapy Science. 2005;17(1):1-4.
  8. 8.0 8.1 Engelina S, Antonios T, Robertson CJ, Killingback A, Adds PJ. Ultrasound investigation of vastus medialis oblique muscle architecture: an in vivo study. Clinical Anatomy. 2014 Oct;27(7):1076-84.
  9. 9.0 9.1 Benjafield AJ, Killingback A, Robertson CJ, Adds PJ. An investigation into the architecture of the vastus medialis oblique muscle in athletic and sedentary individuals: an in vivo ultrasound study. Clinical Anatomy. 2015 Mar;28(2):262-8.
  10. 10.0 10.1 Khoshkhoo M, Killingback A, Robertson CJ, Adds PJ. The effect of exercise on vastus medialis oblique muscle architecture: an ultrasound investigation. Clinical anatomy. 2016 Sep;29(6):752-8.
  11. 11.0 11.1 Elniel AR, Robertson C, Killingback A, Adds PJ. Open-chain and closed-chain exercise regimes: an ultrasound investigation into the effects of exercise on the architecture of the vastus medialis oblique. Phys Ther Rehabil. 2017;4:3.
  12. 12.0 12.1 Arnantha, Harry, C. Robertson, A. Killingback and Philip J. Adds. “Maintenance of exercise-induced changes in the architecture of the VMO: how much is enough? An in-vivo ultrasound study.” (2018)
  13. 13.0 13.1 Hilal Z, Robertson CJ, Killingback A, Adds PJ. The Effect of Exercise and Electrical Muscle Stimulation on the Architecture of the Vastus Medialis Oblique – The ‘Empi’ Electrotherapy J Ortho & Sport Med. 2018. (1)1-5.
  14. Wikipedia. Muscle architecture. Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Muscle_architecture (accessed 24/08/2022).
  15. YouTube. What makes muscles grow? – Jeffrey Siegel| TED Ed. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=2tM1LFFxeKg (last accessed 16/08/2022)
  16. Loro WA, Thelen MD, Rosenthal MD, Stoneman PD, Ross MD. The effects of cryotherapy on quadriceps electromyographic activity and isometric strength in patient in the early phases following knee surgery. Journal of Orthopaedic Surgery. 2019 Feb 25;27(1):2309499019831454.
  17. Barber-Westin S, Noyes FR. Blood flow–restricted training for lower extremity muscle weakness due to knee pathology: a systematic review. Sports Health. 2019 Jan;11(1):69-83.
  18. 18.0 18.1 Steinkamp LA, Dillingham MF, Markel MD, Hill JA, Kaufman KR. Biomechanical considerations in patellofemoral joint rehabilitation. The American journal of sports medicine. 1993 May;21(3):438-44.
  19. YouTube. CLOSED VS OPEN KINETIC CHAIN MOVEMENTS. WHAT’S THE DIFFERENCE ? CKC Vs OKC !!! Available from: https://www.youtube.com/watch?v=3wwEyV5CdBM (last accessed 16/08/2022)


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