Anatomie Appliquée aux Processus Physiologiques (UE 2F)

Ce cours, dispensé par le Pr Jean-Marc VITAL à l'Université de La Réunion, UFR Santé, présente une description détaillée des différents appareils et systèmes du corps humain.

Programme de l'UE 2F

• Anatomie Générale des os, articulations et muscles

• Anatomie du membre thoracique (préhension)

• Anatomie du membre pelvien (marche)

• Anatomie de la colonne vertébrale (station érigée)

• Anatomie de l'appareil circulatoire

• Anatomie de l'appareil respiratoire

• Anatomie de l'appareil digestif

• Anatomie de l'appareil uro-génital

• Anatomie de la tête et du cou et des organes des sens

• Anatomie du système nerveux central et périphérique

1. Anatomie Générale des Os, des Articulations et des Muscles

1.1. Anatomie des os ou système squelettique

L'ostéologie est l'étude de l'os. Le squelette humain comprend 208 os constants.

Squelette Axial et Appendiculaire

• Squelette axial : Crânio-vertébral, thoracique (côtes, sternum).

• Squelette appendiculaire : Membres rattachés au squelette axial par les ceintures scapulaire et pelvienne.

1.1.1 Anatomie macroscopique

Les os sont classifiés selon leur forme :

• Os longs : Humérus, fémur, tibia. Composés d'une diaphyse, deux épiphyses et une métaphyse (contenant le cartilage de conjugaison chez l'enfant en croissance).

  • Diaphyse : Périoste, tissu compact (fibrillaire), canal médullaire.

  • Épiphyses : Tissu spongieux (lamellaire), cartilage articulaire.

• Os plats : Scapula, os du crâne, os coxal. Deux lames de tissu compact séparées par du tissu spongieux (diploe).

• Os courts : Talus (astragale), carpe, tarse. Principalement composés d'os spongieux entouré d'os compact.

Os intermédiaires (Appellations particulières)

• Os allongés : Métacarpiens, métatarsiens, phalanges.

• Os arqués : Côtes.

• Os rayonnés : Vertèbres.

• Os pneumatiques : Contiennent des sinus (ex: maxillaire, ethmoïde).

Classification des os selon la surface qu'ils présentent

Différentes saillies et cavités osseuses :

• Saillies osseuses articulaires : Têtes (condyles), recouvertes de cartilage articulaire (ex: tête humérale, capitulum, trochlée).

• Saillies osseuses non-articulaires :

  • Processus : Excroissance volumineuse (ex: processus coracoïde).

  • Tubérosité : Saillie moins développée (ex: tubérosité ischiatique).

  • Tubercule : Saillie peu étendue (ex: tubercule du grand abducteur).

  • Épine : Saillie en pointe (ex: épine ischiatique).

  • Crête : Linéaire et rugueuse (ex: crête iliaque).

• Cavités osseuses articulaires :

  • Cavité glénoïdale de la scapula, Acétabulum de l'os coxal.

  • Une articulation plus profonde est stable mais moins mobile (ex: hanche vs épaule). Il y a une antinomie entre mobilité et stabilité.

• Cavités osseuses non-articulaires :

  • Fossettes (coronoïdienne, olécranienne de l'humérus).

  • Sillons, gouttières, incisures (grande incisure ischiatique).

  • Foramen : Orifice de passage vasculo-nerveux (ex: foramen obturé).

1.1.2. Architecture de l'os ou anatomie microscopique

L'os adulte est une structure conjonctive calcifiée, discontinue, non-homogène, composite et polyphasique.

• Composition :

  • Trame de collagène.

  • Phase minérale (hydroxyapatite).

  • Substance fondamentale.

• Cellules (assurent le remodelage permanent) :

  • Ostéoclastes (résorption).

  • Ostéoblastes (formation).

  • Ostéocytes (quiescence).

Architecture macroscopique de l'os

• Périoste : Membrane conjonctive entourant la diaphyse.

• Os spongieux : Épiphyso-métaphysaire des os longs, os plats et courts. Structure lamellaire.

• Os compact : Périphérie diaphysaire des os longs, corticale des os plats et courts. Structure fibrillaire.

• Surface d'échange osseuse : 5,4 à 5,8 m² (réserve calcique).

• L'os compact est constitué d'ostéons (cylindres centrés sur le canal de Havers).

• L'os spongieux est lamellaire ou trabéculaire, offrant une grande résistance (matériau polyphasique).

• Les travées osseuses s'orientent selon la loi de Wolf (selon les contraintes de charge). Ex: système ogival pour absorber les contraintes.

1.1.3. Vaisseaux et nerfs des os

• Vascularisation artérielle : Très riche (artères épiphysaires, métaphysaires, nourricières, périostées).

• Réseau veineux : Parallèle aux artères, impliqué dans les infections osseuses.

• Réseau lymphatique : Surtout périosté.

• Nerfs : Vasomoteurs et sensitifs (principalement au niveau du périoste – douleur "exquise" en cas de fracture).

1.1.4 Rôle mécanique du tissu osseux

• Résistance : Très résistant (12 kg/mm² à la compression) car polyphasique et composite.

• Anisotrope : Résistance différente selon la direction des contraintes (plus résistant à la compression qu'à la torsion).

• Viscoélastique : Se déforme sous charges progressives.

• Facteurs mécaniques : Influencent le remaniement osseux (ostéoporose, croissance) : Loi de Delpech et Hueter-Volkmann.

• Module de Young : 1,5 à 2,2 x Kg/mm².

• Fractures :

  • Par surcharge : Force dépasse la zone de fatigue et de surcharge (ex: fracture comminutive du tibia).

  • De fatigue : Répétition de traumatismes en zone de fatigue (ex: lyse isthmique de L5 chez le sportif).

À RETENIR : Fonctions de l'Os

• Rôle mécanique : Soutien, protection, locomotion. L'ostéoporose diminue la densité/rigidité osseuse (fémur, corps vertébraux).

• Rôle métabolique : Contrôle de l'homéostasie calcique.

• Rôle hématopoïétique : Fabrication des cellules sanguines.

Applications médicales

• Examen clinique : Palpation des repères osseux.

• Imagerie : Radiographies, Tomodensitométrie (Scanner 2D/3D), IRM (moins performante pour l'os).

• Scintigraphie : Dépistage des cancers ostéophiles.

• Absorptiométrie biphotonique : Évaluation de la masse osseuse (ostéoporose).

1.2. Arthrologie ou anatomie générale des articulations

• Arthrologie : Étude des articulations (liaisons mobiles).

• Syndesmologie : Étude des moyens d'union entre les os.

• Tribologie : Étude du fonctionnement normal et pathologique des articulations (cinésiologie).

Classification selon la MOBILITÉ

L'articulation est un ensemble d'éléments unissant des pièces osseuses ou cartilagineuses.

1. Articulations Fibreuses (immobiles) : Unies par tissu conjonctif.

   • Syndesmose tibio-fibulaire.

   • Sutures du crâne.

   • Gomphose (dent/maxillaire).

2. Articulations Cartilagineuses (semi-mobiles) : Unies par cartilage ou fibrocartilage.

   • Symphyse pubienne.

   • Amphiarthrose disco-vertébrale.

   • Synchondroses (cartilages de croissance).

3. Articulations Synoviales (mobiles ou Diarthrose) :

   • Surfaces articulaires osseuses : Recouvertes de cartilage articulaire.

   • Capsule articulaire : Manchon fibreux, moyen d'union.

   • Membrane synoviale : Tapisse la capsule, très vascularisée, sécrète le liquide synovial.

   • Ligaments : Intra- ou extra-articulaires (intrinsèques/extrinsèques).

   • Fibrocartilages : Labrum (bourrelet), ménisque, disque articulaire.

   • Vascularisation artérielle et veineuse, innervation proprioceptive et sensitive.

Classification des articulations synoviales selon leur FORME

• Articulations Uni-axiales (1 degré de liberté - ddl) :

  • Ginglyme ou trochléaire (ex: huméro-ulnaire) : Surface convexe en diabolo/poulie.

  • Trochoïde (ex: radio-ulnaires) : Surface convexe en barillet.

• Articulations Planes ou Arthrodiens (3 ddl) : Petits mouvements de translation et glissement.

  • Ex: articulation acromio-claviculaire.

• Articulations Toroïdes (bi-axiales, 2 ddl) : Surface convexe dans un plan, concave dans l'autre.

  • Articulations en selle ou à emboîtement réciproque.

  • Articulations ellipsoïdes ou condylaires.

• Articulations Sphéroïdes (3 ddl) : Surface convexe sphérique, surface concave.

  • Ex: articulation scapulo-humérale (plus grande mobilité).

  • Paradoxe de Codman : Rotation automatique lors de mouvements combinés.

Kinesiology

• Mobilité active (contrôlée par le patient) vs mobilité passive (par l'examinateur).

• Mouvements élémentaires (1 articulation) vs mouvements complexes (plusieurs articulations).

• Position de verrouillage (ligaments tendus) vs positions d'instabilité.

• Chaînes cinétiques ouvertes (ex: main libre) vs chaînes cinétiques fermées (ex: pied au sol).

• Congruence : Parfaite correspondance des surfaces articulaires. Incongruence : Risque d'instabilité.

Lubrification Articulaire

• Liquide synovial : Dialysat du sérum, minimise l'usure du cartilage.

  • Acide hyaluronique : Thixotropie (viscosité varie avec la pression et la vitesse).

  • Glycoprotéines : Onctuosité, formant la lamina splendens.

• Coefficient de friction : Très faible (0,002 à 0,006).

• Cartilage : Fonctionne comme une éponge élastique (fibres de collagène, protéoglycanes hydrophiles, cellules cartilagineuses). Amortisseur hydraulique.

• Arthrose : Lésions dégénératives du cartilage (fibrillations, fissurations, sclérose osseuse sous-jacente, ostéophytes).

Méthodes d'explorations articulaires

• Méthode clinique : Goniométrie (mesure des amplitudes articulaires).

• Imagerie : Radiographie, Arthrographie, Discoscanner, Scanner 2D/3D, IRM, Échographie.

• Arthroscopie : Endoscopie spécifique des articulations.

1.3. Myologie ou anatomie générale des muscles

Les muscles sont les éléments actifs du mouvement, transformant l'énergie chimique en énergie physique via les protéines Actine-Myosine.

Types histologiques de muscles

1. Muscle lisse :

   • Involontaire, contraction lente.

   • Paroi des viscères.

   • Contrôlé par le Système Nerveux Autonome (SNA).

2. Muscle strié involontaire :

   • Cœur (contraction rapide), muscles de l'ouïe.

   • Contrôlé par le tissu nodal et le SNA.

3. Muscle strié volontaire squelettique :

   • Appareil locomoteur, contraction rapide.

   • Dépendant du Système Nerveux Cérébro-Spinal (SNCS).

Anatomie macroscopique

• Représentent 30 à 40% de la masse corporelle (environ 620 muscles).

• Classés selon leur forme :

  • Muscles longs (monogastriques ou polygastriques).

  • Muscles plats.

  • Muscles courts (forts et épais).

  • Muscles annulaires.

Ultrastructure : 2 types de fibres (Myocytes)

• Type 1 : Rouges (riches en myoglobine), lentes, aérobies. Muscles toniques (posture).

• Type 2 : Blanches, rapides, anaérobies. Muscles phasiques (mouvements).

• Chaque muscle a un pourcentage des deux types, définissant son action.

Vascularisation et Innervation

• Chaque muscle a un pédicule vasculo-nerveux (muscle polarisé).

• 2000 capillaires/mm² (fort métabolisme énergétique).

• Retour veineux favorisé par l'exercice.

• Vascularisation réduite dans les tendons (risque de tendinite).

Biomécanique du muscle ou types de contraction

• Contraction Isométrique :

  • Statique, sans déplacement des extrémités ni modification de longueur.

  • Force Musculaire (Fm) = Résistance (R).

  • Ex: tenir un livre à bout de bras.

• Contraction Isotonique : Déplacement avec force constante.

  • Concentrique : Rapprochement des segments osseux (ex: lever un livre).

  • Excentrique : Résistance > force musculaire (ex: abaisser lentement un livre).

• Test Isocinétique : Mouvement à vitesse constante, force musculaire maximale.

Pré-étirement musculaire

• Un muscle se contracte mieux lorsqu'il est pré-étiré.

• Possible seulement pour les muscles bi-articulaires (ex: ischio-jambiers).

Chaînes musculaires

• Fonctionnent en alternance avec jeu de pré-étirements pour agonistes (même côté) et antagonistes (opposés).

Le complexe moteur

• Point d'appui (insertion proximale), point d'action (insertion distale), ligne d'action (corps musculaire).

• Bras de levier : Distance entre point d'action et axe du mouvement.

• La force musculaire (F) se décompose en :

  • Composante rotationnelle (accélératrice ou dynamique) : (perpendiculaire au segment mobile).

  • Composante longitudinale (stabilisatrice) : (parallèle au segment osseux).

Classification des muscles selon l'angle d'action (α)

• Muscles stabilisateurs (shunt muscle) : Petit angle α (ex: brachio-radial).

• Muscles accélérateurs (spurt muscle) : Grand angle α (ex: biceps brachial).

• Muscles rotateurs (spin muscle) : Ex: sterno-cléido-mastoïdien (muscle céphalogyre).

Classification des Leviers

Basée sur la position du point d'appui (PA), point d'application de la puissance (P), et point d'application de la résistance (R).

1. Levier du 1er genre (Inter-appui) : PA entre P et R. Levier d'équilibre (ex: tête sur colonne cervicale).

2. Levier du 2e genre (Inter-résistant) : R entre PA et P. Levier de force (ex: se mettre sur la pointe des pieds).

3. Levier du 3e genre (Inter-puissant) : P entre PA et R. Levier de vitesse (ex: flexion du coude).

Explorations musculaires

• Clinique : Testing musculaire (échelle de 0 à 5 pour la force).

• Imagerie : Échographie, IRM.

• Fonctionnelle : Électromyographie (EMG).