Revision sheet: Biomécanique des membres

📋 Plan du Cours

1. Grandeurs et vecteurs
2. Cinématique et lois de Newton
3. Biomécanique de la hanche
4. Biomécanique du genou
5. Cheville et pied
6. Biomécanique de l’épaule
7. Biomécanique du coude
8. Biomécanique du poignet
9. Applications biomécaniques

📖 1. Grandeurs et vecteurs

★ À maîtriser

• Une grandeur scalaire est caractérisée par une valeur et une unité, tandis qu’une grandeur vectorielle possède une grandeur, une direction et un sens.

• La méthode du parallélogramme permet d’additionner deux vecteurs.

📐 Formule — La tangente d’un angle vérifie $\tan\theta=\frac{\sin\theta}{\cos\theta}$ ; pour $\sin\theta=0,6$ et $\cos\theta=0,8$, elle vaut 0,75.

Compléments

• Dans un triangle rectangle de côtés adjacents de 3 cm et 4 cm, l’hypoténuse mesure 5 cm.

📖 2. Cinématique et lois de Newton

📝 Points essentiels

• Une translation fait parcourir à toutes les parties d’un corps la même distance, dans la même direction et pendant le même temps.

📐 Formule — La vitesse instantanée est définie par $v=\frac{dx}{dt}$.

• L’accélération moyenne d’un corps passant de 10 m/s à 20 m/s en 5 secondes est de 2 m/s².

📌 Selon la première loi de Newton, un corps reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme lorsque la force résultante extérieure est nulle.

• La troisième loi de Newton affirme que toute action entraîne une réaction égale et opposée.

💡 Astuce mémo

Position → vitesse → accélération → forces

📖 3. Biomécanique de la hanche

★ À maîtriser

• Le membre inférieur assure à la fois la stabilité et la mobilité.

• La hanche est une articulation de type énarthrose possédant trois degrés de liberté.

• La stabilité passive de la hanche est assurée par la capsule et les ligaments iliofémoral et pubofémoral.

• Le moyen glutéal constitue principalement le hauban latéral actif et les adducteurs associés aux muscles pelvi-trochantériens contrôlent la rotation du bassin.

Compléments

• L’axe mécanique du fémur relie la tête fémorale au milieu de la fosse intercondylaire.

• Les muscles pelvi-trochantériens assurent un haubanage stabilisateur du col fémoral.

• Au col fémoral, la contrainte est une compression en dedans et une traction en dehors.

📖 4. Biomécanique du genou

🔑 Notions clés & Définitions

• Genou : Une articulation en cardan située entre deux longs bras de levier.

★ À maîtriser

• La stabilité osseuse du genou est limitée parce que les plateaux tibiaux sont plats tandis que les condyles fémoraux sont convexes.

• La surcharge pondérale aggrave les contraintes du genou et favorise le risque d’arthrose.

• La stabilité fémoro-tibiale associe des éléments passifs et actifs.

Compléments

• Les contraintes fémoro-patellaires augmentent avec la flexion du genou.

• Au plan frontal, la résultante des forces au genou est proche de 2,5 fois la charge pondérale.

💡 Astuce mémo

Ménisques présents → contraintes réparties et chocs amortis

📖 5. Cheville et pied

🔑 Notions clés & Définitions

• Cheville : Une articulation ginglyme, ou charnière, dont le mouvement principal se fait autour de l’axe transversal.

★ À maîtriser

• Les mouvements principaux de la cheville sont la flexion dorsale et la flexion plantaire.

• La stabilité passive de la cheville est assurée par les ligaments latéraux et la capsule articulaire.

• Le pied assure principalement la propulsion et l’amortissement, et sa voûte plantaire est stabilisée par les ligaments plantaires et les muscles intrinsèques.

📌 La pronation associe flexion dorsale, abduction et rotation interne, tandis que la supination associe flexion plantaire, adduction et rotation externe.

Compléments

• Les principaux muscles stabilisateurs de la cheville sont le tibial antérieur et le triceps sural.

• En appui monopodal, la charge sur la cheville et le pied est d’environ 2,5 fois le poids corporel.

📖 6. Biomécanique de l’épaule

★ À maîtriser

• La scapulo-thoracique relie le membre supérieur au thorax et joue un rôle clé dans la stabilité scapulaire.

• La stabilité passive de l’épaule dépend notamment du labrum et de la voûte coraco-acromiale.

• La stabilité active de l’épaule est principalement assurée par les tendons de la coiffe des rotateurs.

Compléments

• La scapulo-humérale est une articulation sophistiquée et fragile.

• La position de stabilité articulaire maximale de l’épaule correspond environ à 60° d’abduction, 60° de flexion et 60° de rotation médiale.

• Le tendon du supra-épineux est le plus sollicité lors des contraintes supérieures de l’épaule.

📖 7. Biomécanique du coude

🔑 Notions clés & Définitions

• Coude : Une articulation de type ginglyme.

★ À maîtriser

📌 La traction au coude est principalement liée à la suspension et au port de charge, tandis que la compression est surtout due à la contraction musculaire.

📌 La stabilité passive du coude est assurée par les ligaments collatéraux, tandis que sa stabilité active est assurée par le brachial et le triceps.

Compléments

• La torsion au coude est particulièrement dangereuse parce qu’elle sollicite la palette humérale en flexion.

• La position ergonomique de confort du coude est une position en mi-flexion et mi-supination.

📖 8. Biomécanique du poignet

🔑 Notions clés & Définitions

• Poignet : Constitue la jonction entre l’avant-bras et la main.
• Balance musculaire du poignet : Correspond à l’équilibre des tendons périarticulaires.

★ À maîtriser

• La stabilité osseuse du poignet est faible et non congruente.

• Le disque articulaire du poignet joue un rôle majeur dans la coaptation radio-ulnaire inférieure.

• La stabilité active du poignet est assurée par les tendons des muscles qui croisent le poignet.

Compléments

• La stabilité carpienne est favorisée par l’emboîtement réciproque des deux rangées carpiennes.

• Le carré pronateur intervient directement dans la coaptation radio-ulnaire inférieure.

📖 9. Applications biomécaniques

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un sujet de 70 kg en appui monopodal, une force résultante estimée à 2,5 fois le poids corporel se calcule par $F=2,5\times P$.

📐 Formule — Le moment exercé au genou par une force de 400 N appliquée avec un bras de levier de 4 cm se calcule par $M=F\times d$.

• En appui monopodal, le moyen glutéal empêche la chute controlatérale du bassin en assurant un haubanage latéral actif.

• Une surcharge pondérale de 30 % augmente les contraintes fémoro-tibiales et le risque d’arthrose.

• La coiffe des rotateurs assure le centrage de la tête humérale dans la glène par son action stabilisatrice active.

Compléments

• La répartition des contraintes du genou doit être comparée avec et sans ménisques, car les ménisques répartissent les contraintes et amortissent les chocs.

📐 Formule — Le moment d’une charge de 10 kg portée à 40 cm de l’épaule se détermine à partir du bras de levier de 40 cm dans la relation $M=F\times d$.

• La stabilité active de la hanche peut être renforcée par un protocole de rééducation ciblant les muscles pelvi-trochantériens affaiblis.

• La stabilité active de l’épaule peut être renforcée par un protocole de rééducation ciblant le supra-épineux affaibli.

💡 Astuce mémo

Mesurer → comparer les contraintes → stabiliser par rééducation

📊 Tableaux de synthèse

Stabilité articulaire

Articulation	Stabilité passive	Stabilité active
Hanche	Capsule, ligaments iliofémoral et pubofémoral	Pelvi-trochantériens et moyen glutéal
Genou	Éléments passifs et ménisques	Muscles
Cheville	Ligaments latéraux et capsule	Tibial antérieur et triceps sural
Épaule	Labrum et voûte coraco-acromiale	Coiffe des rotateurs
Coude	Ligaments collatéraux	Brachial et triceps
Poignet	Disque articulaire et ligaments	Tendons périarticulaires