Biomecanique poignet

Biomécanique du Poignet : Articulations, Capsule, Ligaments, Muscles et Physiologie du Mouvement

Le poignet est une articulation complexe, essentielle à la fonction de la main, permettant une grande variété de mouvements. Sa biomécanique repose sur l'interaction précise de plusieurs articulations, un système capsulo-ligamentaire robuste et l'action coordonnée de nombreux muscles.

I-Articulation

Le poignet est constitué de plusieurs articulations travaillant en synergie pour permettre la mobilité de la main.

a. Radio-ulnaire inférieure

Cette articulation, déjà étudiée au niveau du coude, est cruciale pour la prono-supination de l'avant-bras. Elle se situe à mi-chemin entre le coude et le poignet. Elle est caractérisée par :

• L'articulation de la facette terminale de l'ulna avec le Complex Fibrocartilage Triangulaire (TFCC) et la cavité sigmoïde du radius.

• Le TFCC absorbe trois types de contraintes : la compression, le cisaillement et l'écartement (diastasis).

• La cavité sigmoïde du radius est cylindrique à concavité interne, s'unissant à la tête ulnaire, qui est convexe. Cette configuration permet au poignet de pivoter.

• Le ligament triangulaire limite les contraintes en compression, cisaillement et diastasis.

• Lors de la prono-supination, il y a un déplacement du radius par rapport à l'ulna.

b. Radio-carpienne

Cette articulation majeure relie l'avant-bras aux os du carpe.

• La face inférieure du radius s'articule directement avec le carpe. L'ulna n'y participe pas directement en raison du TFCC interposé.

• La partie proximale est une glène antébrachiale concave, comportant deux fossettes (10 et 11) qui viennent s'emboîter avec le condyle carpien. Cette glène est considérée comme la surface réceptrice de la première rangée du carpe.

• Au niveau inférieur, le condyle carpien est convexe et est formé par les os de la première rangée du carpe (scaphoïde, lunatum, triquetrum).

• L'articulation radio-carpienne est une condylienne, ce qui lui confère deux degrés de liberté (2DDL).

• La face inférieure du TFCC (12) s'articule également avec les os de la première rangée du carpe, notamment le triquetrum (os pyramidal).

c. Médio-carpienne

Cette articulation se situe entre les deux rangées du carpe.

• Elle se compose de la première rangée du carpe (scaphoïde, lunatum, triquetrum) et de la deuxième rangée du carpe (trapèze, trapézoïde, capitatum, hamatum).

• La deuxième rangée est convexe et s'articule avec la première rangée, qui est concave dans sa partie inférieure, par un jeu de concavités et convexités.

• Cette articulation permet d'importants mouvements entre ses rangées, contribuant significativement à l'amplitude globale du poignet.

d. Inter-carpiennes

Il s'agit d'un ensemble d'articulations entre les os individuels du carpe.

• Ce système est principalement constitué d'arthrodies (articulations planes), permettant des mouvements de glissement de faible amplitude.

• Il existe des mouvements limités mais non négligeables, notamment entre le scaphoïde et le lunatum.

• Il y a deux articulations inter-carpiennes au niveau proximal et trois au niveau de la rangée distale.

• Ces os sont fortement liés par de nombreux ligaments. Une atteinte ligamentaire peut entraîner une augmentation de la laxité et une diminution de la mobilité.

II-Capsule

La capsule articulaire du poignet joue un rôle crucial dans la stabilité et l'intégrité des structures articulaires.

• Elle englobe l'articulation radio-ulnaire inférieure et s'étend sur le condyle carpien et la glène antébrachiale.

• Elle est épaisse et résistante en palmaire, mais mince au niveau dorsal.

• Cette différence d'épaisseur la rend sujette à la formation d'hernies ou de kystes synoviaux, particulièrement chez les jeunes.

• Ces kystes, remplis de liquide synovial, apparaissent lorsque le liquide s'engouffre dans des zones de faiblesse de la capsule. Ils peuvent provoquer une gêne esthétique et des limitations de la mobilité, et sont parfois traités chirurgicalement ou par appareillage. Ce phénomène est lié à l'imbibition des tissus par le liquide synovial.

III-Ligaments

Les ligaments du poignet sont essentiels pour la stabilité et la limitation des mouvements excessifs. On distingue deux catégories principales : les ligaments capsulaires et les ligaments interosseux.

Ligaments capsulaires (inter-articulaires)

Ces ligaments, composés de faisceaux fibreux parallèles et de collagène, stabilisent la radio-carpienne et les autres articulations du poignet. La vision clinique peut différer de la description des manuels.

a. Ligaments de la radio-ulnaire inférieure

• Deux ligaments s'étendent entre l'ulna et le radius : un palmaire et un dorsal.

• Ils sont associés au TFCC et ont un trajet parallèle.

• Leur fonction principale est de limiter le diastasis (écartement) entre le radius et l'ulna.

b. Ligaments ulno-radio-carpiens

• Ligament collatéral ulnaire (médial) :

  • Composé de deux faisceaux : ulno-triquétral et ulno-pisciforme.

  • Ils partent tous deux de la styloïde ulnaire.

  • Ils limitent l'inclinaison radiale et donc le valgus du poignet.

• Ligament collatéral radial (latéral) :

  • Également en deux faisceaux (antérieur et postérieur).

  • Ils vont de la styloïde radiale jusqu'au scaphoïde, avec une direction longitudinale.

  • Ils limitent l'inclinaison ulnaire et donc le varus du poignet.

• Ces ligaments sont des freins aux mouvements de varus/valgus.

c. Ligaments radio-carpiens antérieurs

Ces ligaments sont cruciaux pour la stabilité antérieure du poignet.

• Ligament radio-triquétral ou Fronde du pyramidal :

  • Trajet oblique, allant du radius au triquetrum.

  • Joue un rôle particulier dans la stabilisation du poignet en limitant le glissement du condyle carpien.

  • Possède un homologue au niveau postérieur.

• Ligament radio-lunaire :

  • Tendu entre la face antérieure du radius et le lunatum.

  • Maîtrise le lunatum dans les mouvements de flexion/extension (appelé aussi "Fronde du lunatum").

  • Possède un équivalent postérieur.

• Ligament radio-capital :

  • Va de la partie latérale du radius jusqu'au capitatum, descendant sur la deuxième rangée du carpe. Il est donc bi-articulaire.

  • Il est considéré par certains comme un ligament médio-carpien et n'a pas d'équivalent postérieur.

  • Son trajet est vers le bas et le dedans.

d. Ligaments radio-carpiens postérieurs

Ils sont moins nombreux et moins développés que les ligaments antérieurs.

• Ligament radio-triquétral postérieur :

  • Symétrique au ligament antérieur, s'insérant sur la partie postéro-médiale du radius pour se terminer sur le triquetrum.

  • Forme la "fronde pyramidale postérieure", parallèle à l'antérieure.

• Frein postérieur du lunatum ou ligament radio-lunaire postérieur :

  • S'insère sur la face postérieure du radius (plus latéralement) pour s'insérer sur le lunatum et se terminer sur le capitatum.

  • En contact avec le lunatum, il forme une butée et limite son mouvement vers l'arrière.

• Il y a deux ligaments postérieurs (radio-triquétral post. et radio-lunaire post.) contre trois au niveau antérieur.

e. Ligaments médio-carpiens antérieurs

Ces ligaments ont un rôle de cohésion et de stabilité pour les rangées carpiennes. Le capitatum y joue un rôle central.

• Ligament radio-capital : Peut être considéré ici, avec un faisceau du radius au capitatum et un autre du scaphoïde au capitatum.

• Ligament luno-capital : Unit le lunatum (1^ère rangée) au capitatum (2^e rangée).

• Ligament scapho-trapézien : Entre le scaphoïde et le trapèze.

• Ligament triquetro-capital / pyramido-capital : Entre le triquetrum et le capitatum.

• Ligament piscifo-hamatal : Entre le pisiforme et le crochet de l'hamatum.

• Ligament triquetro-hamatal / pyramido-hamatal : Entre le triquetrum et l'hamatum.

• Le capitatum est un pivot central pour la mobilité et la stabilité du poignet, servant de point de référence pour la centralisation de nombreux ligaments. Il est relié à au moins trois ligaments principaux.

• Les fibres de ces ligaments sont orientées proximo-distalement (de la 1^ère à la 2^e rangée).

f. Ligaments médio-carpiens postérieurs

Moins développés que les antérieurs, ils se caractérisent par des structures transversales.

• Ils sont décrits comme des "sangles" transversales, assurant la stabilité en coaptation de l'articulation médio-carpienne, à l'image des membranes interosseuses de l'avant-bras.

• Le ligament scapho-trapézo-trapézoïdien est un exemple, reliant le scaphoïde au trapèze et trapézoïde.

• Alors que les ligaments antérieurs ont des trajets descendants (disto-proximaux), les postérieurs ont des insertions transversales, formant un système en croix qui assure la contention dans deux directions opposées.

• Bien que les mouvements entre les os du poignet soient nécessaires, ils sont limités par ces ligaments, assurant un "verrouillage relatif" pour une coordination optimale.

Ligaments interosseux

Ces structures sont distinctes, plus courtes, alignées avec les surfaces articulaires, et recouvertes de synovie. Elles sont dépourvues de lames fibreuses et assurent la contention avec des mouvements de glissement de faible amplitude. Ce sont des ligaments à retenir absolument :

• Ligament interosseux scapho-lunaire

• Ligament interosseux luno-triquétral

• Ligament interosseux trapèzo-trapézoïde

• Ligament interosseux trapézoïdo-capital

• Ligament interosseux capito-hamatal

Une atteinte des ligaments interosseux scapho-lunaire et luno-triquétral peut entraîner une désorganisation majeure de la biomécanique du poignet.

IV-Muscles

Les muscles du poignet, dont les insertions distales sont cruciales, motorisent les mouvements de flexion/extension et d'inclinaison.

Fléchisseurs

Les fléchisseurs prennent généralement leur insertion sur l'épicondyle médial de l'humérus.

• Fléchisseur radial du carpe :

  • Muscle bi-articulaire (sur le coude et le poignet).

  • Il est un fléchisseur du poignet et participe à l'inclinaison radiale.

  • Possède un corps charnu court et un corps tendineux long, avec un trajet vers le bas et le dedans.

  • S'insère sur la face antérieure de la base du 2^e et parfois 3^e métacarpien, mais aucune insertion sur les os du carpe.

• Long palmaire :

  • Le plus central des fléchisseurs.

  • Trajet oblique vers le bas et le dedans (partie médiale du poignet).

  • S'insère sur l'aponévrose palmaire (pas d'insertion osseuse) au niveau distal et le rétinaculum des fléchisseurs.

  • C'est un fléchisseur pur.

  • Accessoirement, il aide à verrouiller l'inclinaison radiale.

• Fléchisseur ulnaire du carpe :

  • Le plus interne des fléchisseurs.

  • Muscle bi-articulaire, fléchisseur du carpe et participant à l'inclinaison ulnaire.

  • Son corps descend plus verticalement, avec un trajet moins latéral.

  • Sa section tendineuse est plus courte.

  • S'insère sur le 5^e métacarpien, avec de petites expansions possibles sur le pisiforme et l'hamatum.

  • Accessoirement, il participe à l'inclinaison ulnaire.

• Pour étirer les muscles bi-articulaires, il faut mettre en tension les deux articulations qu'ils franchissent.

Extenseurs

Les extenseurs prennent généralement leur insertion sur l'épicondyle latéral de l'humérus.

• Court extenseur radial du carpe :

  • Terminaison sur la face dorsale du 3^e métacarpien.

  • Trajet concomitant au radius, rectiligne et direct.

• Long extenseur radial du carpe :

  • Terminaison sur la face dorsale du 2^e métacarpien.

  • Trajet concomitant au radius, rectiligne et direct.

  • Participe à l'inclinaison radiale du poignet.

• Ces deux muscles sont fréquemment utilisés en chirurgie pour des prélèvements ligamentaires.

• Extenseur ulnaire du carpe :

  • Présente une composante sur l'ulna, avec une petite expansion musculaire sur sa face dorsale.

  • Origine ulnaire et insertion distale sur la face dorsale du 5^e métacarpien.

  • Trajet vers le bas et le dedans, plus médial.

Compartiments des tendons extenseurs (Tabatière anatomique)

Il est crucial de connaître les six compartiments extenseurs au niveau de la tabatière anatomique pour les praticiens, notamment les chirurgiens.

1. 1^er compartiment : Long abducteur du pouce et court extenseur du pouce.

2. 2^ème compartiment : Long extenseur radial du carpe et court extenseur radial du carpe. Il se différencie du 3^e par le tubercule de Lister (le 2^e est à l'extérieur).

3. 3^ème compartiment : Long extenseur du pouce (situé à l'intérieur du tubercule de Lister).

4. 4^ème compartiment : Extenseur propre de l'index et extenseur commun des doigts.

5. 5^ème compartiment : Extenseur propre du 5 (auriculaire).

6. 6^ème compartiment : Extenseur ulnaire du carpe.

Le segment intercalé

La première rangée du carpe (scaphoïde, lunatum, triquetrum) est considérée comme un segment intercalé car elle n'a aucune insertion musculaire directe. Elle est donc soumise aux contraintes anatomiques et ligamentaires, agissant comme un coordinateur des mouvements.

Déséquilibre musculaire des inclinaisons

Il existe un déséquilibre musculaire notable entre l'inclinaison ulnaire et radiale.

• Inclinaison ulnaire : Moins de muscles sont impliqués, ce qui favorise une plus grande stabilité.

  • Le Fléchisseur ulnaire du carpe (FUC) et l'Extenseur ulnaire du carpe (EUC) sont les deux principaux muscles impliqués. Ils sont facilement palpables.

  • La position anatomique est naturellement orientée vers l'inclinaison ulnaire, car c'est une position plus confortable et économe en énergie.

• Inclinaison radiale : Nécessite l'action de nombreux muscles (6 au total), car ce mouvement est moins spontané biomécaniquement.

  • Fléchisseur radial du carpe, associé au Long palmaire (qui, bien que fléchisseur pur, peut y participer).

  • Long extenseur radial du carpe et Court extenseur radial du carpe (trajet vers le bas et le dehors).

  • Long abducteur du pouce et Court extenseur du pouce.

Aucun muscle ne s'insère directement sur la 1^ère rangée du carpe.

V-Physiologie du mouvement

La physiologie du mouvement du poignet est déterminée par l'orientation de ses surfaces articulaires, notamment la glène antébrachiale, et par l'interaction complexe des ligaments et des os du carpe.

a) Plan frontal

L'orientation de la glène antébrachiale dans le plan frontal influence directement la mobilité et la stabilité.

• La glène n'est pas parfaitement horizontale ; elle est inclinée vers le bas et le dedans, avec un angle de 25° à 30° (comparable à un poignet varus si l'ulna est en valgus physiologique). Cette inclinaison assure une congruence articulaire optimale.

• Cette orientation naturelle tend à faire glisser le condyle carpien vers le haut et le dedans (partie ulnaire du poignet) sous l'effet des contraintes.

• Pour contrer ce glissement, le système ligamentaire, notamment la fronde du pyramidal (ou radio-triquétrale) (avec ses volets antérieur et postérieur tendus entre la première rangée du carpe et le radius), assure la stabilité en s'opposant à ces mouvements.

• La position de fonction, d'économie et de moindre contrainte ligamentaire du poignet est en inclinaison ulnaire de 20° à 30°, où la congruence articulaire est maximale et les ligaments relâchés. Cette position corrige aussi l'ulna-valgus physiologique. Le condyle carpien est alors stabilisé sous la glène antébrachiale.

• Lors d'une inclinaison radiale, on observe :

  • Une mise en tension du système ligamentaire de la première rangée du carpe, en particulier le ligament ulno-triquétral (aussi appelé ligament latéral interne ou médial).

  • Une butée osseuse entre la partie radiale de la 1^ère rangée du carpe (scaphoïde) et la partie radiale de la 2^e rangée du carpe.

  • Le poignet est verrouillé par la mise en tension ligamentaire et la butée osseuse. L'amplitude est d'environ 15°.

• Lors d'une inclinaison ulnaire (30° à 45°) :

  • Le condyle carpien reste stable et la congruence articulaire est optimale.

  • Il y a étirement du ligament collatéral radial (dit "externe" ou latéral).

  • Le triquetrum est mis en tension sous le ligament triangulaire. Le scaphoïde se redresse car l'espace se libère.

  • La fronde du pyramidal est mise en tension.

En position anatomique, la main est naturellement orientée vers le bas et le dedans, optimisant la congruence et minimisant les contraintes ligamentaires.

b) Plan sagittal

L'orientation de la glène antébrachiale dans le plan sagittal est également inclinée.

• La glène est orientée vers le bas et l'avant, avec un angle de 15° à 20°.

• Avec une glène concave et un condyle carpien convexe, il y a une tendance au glissement du condyle vers l'avant, et le lunatum vient en butée.

• Ce système est maintenu par les ligaments radio-carpiens :

  • Antérieurement : ligaments radio-lunaire antérieur (frein du lunatum), luno-capital et radio-capital. Ils forment une densification pour contrôler le glissement de la 1^ère rangée du carpe vers l'avant et le haut.

  • Postérieurement : ligament radio-lunaire postérieur (frein du lunatum).

• En rectitude, les ligaments sont détendus et le condyle est stable.

Mouvement de Flexion/Extension

Les mouvements de flexion et d'extension du poignet sont complexes et impliquent une cinématique intercarpienne.

• L'axe squelettique de référence passe par le radius, le lunatum et le capitatum.

• Le capitatum est le point névralgique de la mobilité du poignet et sert de référence (pivot) dans les plans frontal et sagittal car tous les mouvements du poignet sont centrés sur sa tête. Ce centrage assure une hauteur constante du carpe et une efficacité constante des muscles.

• Le segment intercalé (1^ère rangée du carpe) ne suit pas tout le mouvement car il n'a aucune insertion musculaire directe.

• En flexion (amplitude totale d'environ 85°) :

  • Le mouvement se fait en deux temps :

    1. La première rangée du carpe (lunatum) effectue la majorité du mouvement : environ 50°.

    2. La deuxième rangée du carpe (capitatum) effectue la fin du mouvement : environ 35°.

  • Le scaphoïde, initialement couché à 40° vers l'avant en position neutre, vient se coucher complètement (s'horizontaliser) pour servir de butée contre le radius, limitant le mouvement.

  • Le ligament scapho-lunaire freine également le lunatum lorsque le scaphoïde se bloque.

  • Le frein postérieur du lunatum est mis en tension, et l'articulation rencontre une butée osseuse qui bloque le lunatum. Il y a un "effet accordéon" du système ligamentaire antérieur.

  • Selon la description anglo-saxonne (mouvement relatif entre les rangées) : la 1^ère rangée part en flexion (axe rouge), la 2^e rangée part en extension (axe vert). Les axes se séparent.

• En extension (amplitude totale d'environ 80°) :

  • La couverture du lunatum par la glène est de moins bonne qualité.

  • Le mouvement se fait en deux temps :

    1. La première rangée du carpe (lunatum) effectue environ 30° (elle part en extension, vers l'arrière).

    2. La deuxième rangée du carpe (capitatum) effectue environ 50° (elle part en flexion, vers l'avant).

  • Le scaphoïde se redresse et devient "debout".

  • Les ligaments radio-lunaire, luno-capital, radio-capital et radio-scaphoïdien sont mis en tension. Ils freinent l'extension de la 1^ère rangée du carpe rapidement, obligeant la 2^e rangée à finir le mouvement.

  • La glène, orientée vers l'avant, facilite les mouvements de la 1^ère rangée en flexion mais les restreint en extension.

  • En extension, le poignet a tendance à se luxer vers le haut et le dedans ; le ligament radio-capital, présent seulement en antérieur, empêche cette luxation.

  • L'extension du poignet met un maximum de contraintes et d'étirement sur les ligaments antérieurs, assurant la stabilité de la première rangée du carpe.

  • En cas de rupture ligamentaire, le squelette se déstructure, provoquant souvent une hypomobilité plutôt qu'une hyperlaxité, car le lunatum vient en butée.

Arthrodèse du poignet

Lors d'une arthrodèse, le chirurgien peut enlever le scaphoïde et utiliser une portion du court extenseur radial du carpe pour créer un fibroligment qui remplace le scaphoïde. Il unit ensuite le lunatum, le triquetrum, l'hamatum et le capitatum. Cela entraîne une limitation de l'amplitude, avec environ 50° en flexion et 30° en extension, en raison de la neutralisation de la 2^e rangée du carpe.

Importance de la hauteur du carpe et le Capitatum

Lors de tout mouvement d'inclinaison, le capitatum reste au centre de l'axe de rotation, permettant de maintenir une hauteur constante du carpe. Cette constance garantit que les muscles restent bien calibrés et efficaces malgré la complexité des micro-glissements intra-carpien (les os articulaires sont des arthrodies).

En flexion du poignet, c'est une butée osseuse (du scaphoïde) qui freine le mouvement de la première rangée du carpe. En extension, c'est une mise en tension ligamentaire des ligaments radio-lunaire, radio-capital, luno-capital et radio-scaphoïdien qui vient freiner la première rangée du carpe.