Anatomie et fonctions des ligaments dans le genou canin

Anatomie et fonctions des ligaments dans le genou canin

Les systèmes d’études in vitro

Bien que les tests cliniques fournissent les informations les plus réalistes sur la biomécanique du genou, certains types d’expériences ou de méthodes de collecte de données sont difficiles ou contraires à l’éthique pour être pratiquées sur des sujets vivants. Les spécimens cadavériques humains ou canins sont alors souvent utilisés dans les études expérimentales en biomécanique lorsque la quantité de données ou les situations d’intérêt sont difficiles à mesurer ou à contrôler in vivo. Pour combler ce besoin, une grande variété de montages avec différentes configurations a été développée pour simuler la mise en charge et le mouvement du genou. Ce type d’études a toujours suscité un intérêt grandissant.
Les montages expérimentaux développés dans les études in vitro sur des pièces cadavériques canines ou humaines permettent de soumettre le genou à des charges, d’enregistrer l’effet d’une rupture ligamentaire sur la cinématique, d’apprécier les résultats de reconstructions ligamentaires et de prothèses de genoux, de développer de nouvelles procédures chirurgicales ou de valider des modèles cinématiques. Il existe deux types de systèmes expérimentaux de mise en charge.
Les systèmes statiques ou quasi-statiques soumettent le genou à des forces quasi-statiques et passives pour reproduire des tests manuels ou instrumentés cliniques. Les tests dynamiques tentent de reproduire la cinématique du genou in vivo lors d’activités telles que la marche, le trot, l’accroupissement…
Dans cette section, une revue des différents systèmes utilisés in vitro dans le cadre de recherches humaines et canines est exposée. Les avantages et inconvénients de chaque système seront abordés. Les lacunes dans le domaine seront alors mises en évidence. Ce qui permettra par la suite de définir la problématique générale de cette étude et de justifier le choix du système choisi.

Les tests in vitro statiques et quasi-statiques

Lors d’un examen du genou, l’obtention du tiroir repose sur le déplacement de l’os dans la direction de la force appliquée. Le test du tiroir étant considéré comme un test clinique statique, Arnoczky and Marshall l’ont reproduit en utilisant un modèle cadavérique. Il a été démontré que le LCCr contribue à la stabilisation passive du genou en limitant la translation crâniale du tibia relativement au fémur, la rotation interne excessive du tibia et l’hyperextension du genou (Arnoczky and Marshall 1977). L’amplitude des forces appliquées sur l’articulation pour démontrer et quantifier la laxité articulaire diffèrent considérablement des charges physiologiques soutenues in vivo. Les résultats rapportés ici ne sont pas concluant quant au rôle du LCCr comme stabilisateur primaire du genou.D’autres montages plus élaborés, comme celui de Reif et al. (2002), ont permis de mesurer la translation crânio-caudale du tibia relativement au fémur, en appliquant une charge axiale connue sur le tibia. Le montage de Reif a permis d’établir une corrélation entre la charge appliquée sur le tibia et la poussée caudale tibiale après une TPLO.Le montage (Figure 1.18) fixe l’angle sagittal entre le fémur et le tibia à 60°. Une tige de référence (rp), perpendiculaire au tibia, mesure l’angle de nivellement du plateau tibial induit. Un support circulaire (cf) sert d’appui au segment proximal tibial, auquel il est vissé. Un potentiomètre (po), placé au niveau de l’articulation tibio-tarsale reproduite, mesure la translation crânio-caudale tibiale. Pendant qu’un moteur électrique (em) applique une traction crâniale constante au niveau de la crête tibiale, une jauge de pression (fg), reliée au tibia, mesure la force nécessaire pour engendrer une translation tibiale crâniale. Les mesures des angles du plateau tibial ont été prélevées par radiographie (Reif, Hulse et al. 2002).

Les tests in vitro dynamiques

Les systèmes dynamiques visent à reproduire les forces et les instabilités physiologiques qui surviennent durant la mise en charge. Dans le recensement de la littérature, les systèmes de mise en charge dynamiques destinés à reproduire les activités physiques canines sont inexistants. Ce type de système est par contre très documenté dans les études in vitro sur l’Homme. Il existe deux types de machines simulant le mouvement du genou en dynamique : les simulateurs à contrôle de déplacement et ceux à contrôle de forces (Affatato, Leardini et al. 2008).Le premier type de simulateur implique la simulation de la partie inférieure du membre par l’intermédiaire d’une force externe contrebalancée par la simulation de l’action des quadriceps. De telles machines simulant le mouvement du genou sont généralement utilisées dans les études cinématiques et les études sur l’usure des structures de l’articulation. Certains simulateurs contrôlent à l’entrée du système la flexion/extension, le déplacement antéropostérieur et la rotation interne/externe avec la force de compression tibiale. Ce sont donc des simulateurs de genoux à contrôle de déplacement. Les deux autres degrés de liberté (translation médio-latéral et l’abduction/adduction) font en sorte que le fémur s’aligne avec le tibia, permettant ainsi au genou de conserver ces six degrés de liberté (Affatato, Leardini et al. 2008).Le « Oxford Rig » (Figure 1.22), développé par Biden et O’Conner, en 1990, permet de simuler la flexion du genou pendant la phase d’appui, en atteignant de grands degrés de flexion, comme ceux retrouvés lors de la montée et descente d’escaliers, l’accroupissement et l’action de pédaler (O’Connor, Shercliff et al. 1990).La plate-forme est construite de jointures rotatoires et prismatiques dans une chaine cinématique fermée (Figure 1.22) (Zavatsky 1997; D’Lima, Trice et al. 2000). L’assemblage de la cheville comprend 3 supports rotatoires permettant la flexion/extension, l’abduction/adduction et la rotation interne/externe tibiale. L’assemblage de la hanche comprend 2 supports rotatoires permettant l’abduction/adduction et la flexion/extension de l’articulation. Deux tiges linéaires parallèles guident le mouvement vertical de flexion/extension du genou. Le mouvement de l’assemblage de la hanche et celui de la cheville respectent ainsi les 6 degrés de liberté du genou (D’Lima, Trice et al. 2000). Une fois les os fixés à l’installation, une charge statique est déposée sur l’articulation de la hanche. Dans ce cas, une tension doit être appliquée sur le tendon des quadriceps pour contrebalancer la mise en charge et prévenir ainsi l’effondrement du système. Les muscles fléchisseurs du genou ne sont pas toujours simulés. Par contre, la contribution de ces muscles dans la compression tibio-fémorale résultante est intégrée dans la force de mise en charge (Affatato, Leardini et al. 2008).

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 Généralités
1.2 Rappels anatomiques
1.2.1 Système musculaire du membre pelvien canin
1.2.2 Anatomie et fonctions des ligaments dans le genou canin
1.2.3 Récapitulatif
1.3 La rupture du ligament croisé crânial
1.3.1 Pathophysiologie
1.3.2 Diagnostic de la RLCCr
1.3.3 Les types de traitements de la rupture du ligament croisé crânial
1.3.4 Conclusion
1.4 Évaluation des techniques chirurgicales
1.4.1 Les systèmes d’études in vivo
1.4.2 Les systèmes d’études in vitro
1.5 Analyse de la cinématique du genou
1.5.1 Cinématique 2D
1.5.2 Cinématique 3D
1.5.3 Mesure de la cinématique 3D
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUE ET BUT DE L’ÉTUDE
2.1 Problématique
2.2 Hypothèses de travail
2.3 But de l’étude
CHAPITRE 3 MÉTHODOLOGIE
3.1 Montage expérimental
3.1.1 Description du montage
3.1.2 Automatisation
3.2 Sujets d’étude
3.2.1 Sélection des spécimens
3.2.2 Préparation des spécimens
3.2.3 Installation des spécimens dans le montage
3.3 Recueil des données
3.3.1 Acquisition et traitement des données cinématiques
3.3.2 Acquisition et traitement des données cinétiques
3.3.3 Synchronisation des systèmes de mesure
3.4 Expérimentations.
3.4.1 Validation du montage
3.4.2 Analyse des données
CHAPITRE 4 RÉSULTATS
4.1 Validation du modèle « SAIN
4.1.1 Répétabilité des mesures
4.1.2 Adéquation avec la littérature
4.2 Validation du modèle avec une RLCCr
CHAPITRE 5 DISCUSSION
5.1 Introduction
5.2 Validation du montage à l’état « SAIN »
5.2.1 Validation de la cinématique tridimensionnelle à l’état « SAIN »
5.2.2 Forces verticales de réaction au sol simulées à l’état « SAIN »
5.3 Validation du montage à l’état « LÉSÉ»
5.3.1 Effets de la RLCCr sur la flexion/extension simulée
5.3.2 Effets de la RLCCr sur l’abduction/adduction et la rotation interne/externe simulées
5.3.3 Effets de la RLCCr sur la translation crânio-caudale simulée
5.3.4 Effets de la RLCCr sur la translation médio-latérale et proximo-distale simulées
5.3.5 Cas particulier
5.3.6 Avantages méthodologiques de cette étude in vitro comparativement à celle de Korvick, in vivo
5.4 Limites de l’étude
5.4.1 Mouvement simulé par les moteurs à pas
5.4.2 Mise en charge appliquée
5.4.3 Forces musculaires simulées
CHAPITRE 6 RECOMMANDATIONS
6.1 Méthodologie et systèmes de mesure
6.2 Simulation des forces musculaires
6.3 Simulation d’une mise en charge physiologique
6.4 Simulation de la vitesse et du mouvement en continu
CONCLUSION
ANNEXE I TRADUCTION SELON LA NORME DE NOMINA ANATOMICA VETERINARIA
ANNEXE II TABLEAU EXPOSANT LES GROUPES MUSCULAIRES CROISANT LES ARTICULATIONS DE LA HANCHE ET DU GENOU
APPENDICE
FIGURES COMPLÉMENTAIRES DES MUSCLES CROISANT LES ARTICULATIONS DE LA HANCHE ET DU GENOU
BIBLIOGRAPHIE