La rotule du runner : une mécanique fine et fragile qui doit faire face à des contraintes maximales

La rotule joue un rôle central dans la marche au quotidien, et elle est donc d'autant plus sollicitée par les coureurs dans le cadre de leur pratique. Le docteur Jacques Pruvost, médecin du sport et expert lepape-info, vous détaille anatomiquement et bio-mécaniquement cet os, afin de mieux comprendre et traiter les douleurs de cette zone.

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Les coureurs à pied souffrent souvent de douleurs de la face antérieure du genou. Ces douleurs sont en relation avec une atteinte de la rotule et des structures osseuses ou cartilagineuses qui permettent son glissement sur le fémur. Le traitement est essentiellement médical, rarement chirurgical. Le plus difficile pour le coureur est de s’astreindre pendant plusieurs semaines, parfois plusieurs mois, à un entrainement limité et non douloureux ainsi qu’à une rééducation longue et complexe.

Pour que le coureur comprenne mieux l’origine, et donc le traitement, des lésions douloureuses, nous devons passer par une bonne description anatomique et biomécanique du fonctionnement de la rotule et du genou. Un exercice fastidieux mais essentiel pour les sportifs qui vont devoir adapter leur entrainement.

La rotule, un os indissociable de l’appareil extenseur du genou

La rotule est décrite par les anatomistes comme un os « sésamoïde » enchâssé dans la jonction entre le tendon du quadriceps en haut et le tendon rotulien en bas. Elle augmente l’efficacité du quadriceps, le muscle situé à la face antérieure de la cuisse, en reportant vers l’avant sa force de traction. Son rôle est d’augmenter le bras de levier de l’appareil extenseur du genou. Cette fonction mécanique entraîne de forte contrainte au niveau de la face postérieure de la rotule lors des mouvements de flexion et d’extension du genou. Lors de la marche, les bio-mécaniciens évaluent qu’environ huit dixième du poids du corps s’applique sur la rotule. La pression monte à une fois et demi le poids du corps lors de la marche rapide, pratiquement deux fois le poids du corps lors de la montée des escaliers et jusqu’à trois fois le poids du corps lors de la descente des escaliers.

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Rotule et fémur, un couple indissociable

La face antérieure du fémur en relation avec la face postérieure de la rotule est un rail de guidage qui a un nom bien précis : la trochlée. Face postérieure de la rotule et trochlée sont en contact permanent lors des différents mouvements de flexion-extension du genou. En début de flexion, c’est la facette inférieure de la rotule qui est en relation avec la trochlée. A 90° de flexion, c’est la facette supérieure de la rotule qui est en relation avec la trochlée. Le rail trochléen doit laisser descendre la rotule librement et la rotule doit toujours être bien axée dans le rail sinon la face postérieure de la rotule souffre : le terme de conflit entre rotule et trochlée est employé pour expliquer cette souffrance.

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Rotule et fémur, un couple fusionnel soumis à des tensions permanentes

Les forces de placage de la rotule sur la trochlée sont directement en relation avec l’angle de flexion du tibia sous le fémur. Ces forces sont relativement faibles avant 30° de flexion. Puis elles augmentent régulièrement avec l’angle de flexion pour devenir maximum à partir de 90° de flexion. Pour les adeptes de la musculation et de la chaise à quadriceps, voici un chiffre qui va peut-être inciter à la prudence : si l’on place une charge de 20 kg au niveau du pied le genou à 45°, c’est une force de 400 kg qui s’applique entre la rotule et la trochlée. Si le genou est fléchi à 90°, cette force est évaluée à 900 kg ! Point n’est besoin d’être un bio-mécanicien averti pour comprendre que les cartilages qui tapissent la face postérieure de la rotule et la face antérieure de la trochlée sont alors soumis à des pressions traumatisantes.

Des tensions et des pressions importantes qui tendent à luxer la rotule vers l’extérieur.

Chez le sportif, l’accident le plus grave concernant la rotule est la luxation vers l’extérieur de la jambe. Les anomalies au niveau de la trochlée sont alors parfois au premier plan. Chez le sportif bien conçu par ses parents, le rail de guidage trochléen a un versant externe plus saillant que le rail interne. Ainsi la rotule ne peut se luxer vers l’extérieur. Chez les sportifs qui ont une trochlée « dysplasique », l’angle d’ouverture du rail trochléen est supérieur à 140°. Dans ce cas, la rotule est instable et surfe sur une trochlée pas assez profonde pour la guider précisément dans les mouvements de flexion ou d’extension. Le risque de douleurs et de lésions cartilagineuses est au maximum.

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Deux ailerons rotuliens et un muscle pour stabiliser un couple au bord de la rupture

Pour que la rotule s’engage parfaitement dans le rail trochléen et qu’elle reste centrée dans ce rail pendant toute la flexion, des éléments tendineux et musculaires sont sollicités. Il s’agit des ailerons rotuliens internes et externes qui ont un rôle très complémentaire dans le jeu de centrage de la rotule. Le quadriceps, comme son nom l’indique, est constitué de 4 faisceaux. Un seul faisceau musculaire s’oppose à la luxation externe de la rotule, le vaste médial oblique qui s’insère sur la facette interne de la rotule. La rééducation consistera à renforcer ce muscle très souvent agressé par les différents traumatismes du genou.

Rotule douloureuse : par instabilité ou par conflit ?

Pour caractériser une rotule douloureuse, les termes employés par les professionnels de santé sont habituellement les suivants : syndrome douloureux antérieur du genou, syndrome rotulien, syndrome fémoro-patellaire, instabilité rotulienne, chondropathie rotulienne ou trochléenne, dysplasie rotulienne ou trochléenne. Si les termes employés semblent différents, ils font référence à la même pathologie, l’atteinte du couple rotule-trochlée fémorale. Dans la cadre de la recherche de la cause d’un syndrome douloureux antérieur du genou, il est important de savoir si le couple souffre parce que la rotule est instable ou bien parce que la rotule est en conflit avec la trochlée. Encore et toujours une histoire de couple !

Les signes cliniques d’un problème de couple

Le sportif va le plus souvent consulter pour des douleurs de la face antérieure du genou de survenue progressive. Parfois ces douleurs sont survenues de manière brutale après une sortie longue sur le plat ou bien un trail de 50 km par exemple. Les douleurs sont réveillées par la course à pied, la montée ou la descente des escaliers. La position assise prolongée en voiture, en avion, au cinéma, au travail est parfois très mal supportée. Les douleurs s’accompagnent de sensation de craquements ou de blocage. La description par le sportif de sensation de lâchage, d’appréhension ou de dérobement à la descente des escaliers doit faire évoquer une rotule instable.

Un examen clinique complet pour mettre le doigt sur les structures qui font mal

L’examen clinique du coureur se fera debout dans un premier temps. Cet examen dit « morphostatique » permettra de visualiser l’axe des membres inférieurs, la présence de genu varum (genoux écartés) ou de genu valgum (genoux qui se touchent), de rotules qui louchent ou au contraire qui regardent trop vers l’extérieur, de pieds plats ou de pieds creux. L’examen allongé va permettre de comprendre le fonctionnement de la rotule lors des mouvements de flexion du genou. A 30° de flexion la rotule doit être bien centrée dans le rail trochléen. Lors des mouvements provoqués de latéralisation de la rotule, celle-ci ne doit pas surfer de plus d’un quart de son diamètre. Il est possible de palper le fond de la trochlée et les facettes latérales de la rotule. Le réveil de douleurs importantes à la palpation est en faveur de l’existence de lésions cartilagineuses ou osseuses à ce niveau. L’examen clinique va aussi tester les ailerons rotuliens : l’aileron interne est-il douloureux lors de la mobilisation de la rotule ? L’aileron externe est-il sensible et rétracté ? L’examen clinique va permettre de tester les insertions tendineuses des nombreux muscles qui s’insèrent sur la rotule et sur le genou : quadriceps, ischio-jambiers, patte d’oie, bandelette ilio-tibiale.

L’imagerie  

Les radiographies standards sont incontournables : radiographies de face, de profil en extension et en flexion, clichés « schuss » à 30° de flexion. Elles permettent de visualiser la rotule et son jeu dans le rail trochléen. Elles permettent de montrer si la trochlée est trop ou pas assez profonde.

L’échographie péri-rotulienne permet de faire le bilan des tendinopathies et de visualiser par doppler s’il existe des pathologies d’insertion des différents tendons qui s’insèrent sur la rotule et le genou.

L’IRM ou l’arthro-scanner sont intéressants en cas de suspicion sur la présence de lésions cartilagineuses ou osseuses au niveau de la face postérieure de la rotule ou bien de la trochlée et des condyles fémoraux. L’IRM permet aussi de s’assurer que les ménisques internes et externes ne sont pas atteints.

Douleurs de la face antérieure du genou : les conseils du médecin du sport

  • La rotule du coureur est une mécanique de précision soumise à des contraintes quasi permanentes parfois maximales.
  • Mieux comprendre le fonctionnement de la rotule sur le fémur, c’est déjà ménager un couple sans cesse au bord de la rupture biomécanique. Quand les zones de frottement ne sont pas au bon endroit ou quand l’un des partenaires part à l’extérieur, à la longue le couple s’use et peut même casser…
  • La course en descente, les sauts, les squats, les fentes, la chaise à quadriceps ou à ischio-jambiers sont des exercices très agressifs pour les cartilages rotuliens ou fémoraux.
  • L’examen clinique et les examens radiologiques vont permettre de classer et de localiser les lésions cartilagineuses, osseuses ou tendineuses responsables des douleurs.

Merci au Dr Marc Raguet, coureur à pied impénitent et chirurgien orthopédiste à Châlons en Champagne, pour ses compétences biomécaniques et ses conseils matrimoniaux avisés.

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