Morphologie du Muscle Vastus Medialis Obliquus dans l’instabilité rotulienne latérale primaire et récurrente

Résumé

La morphologie du muscle vastus medialis obliquus (VMO) dans le cadre anatomique d’une rotule instable n’a pas été décrite. Par conséquent, le but de cette étude était d’étudier les paramètres morphologiques du muscle VMO qui délimitent son importance dans le maintien de la stabilité articulaire fémorale patello. Quatre-vingt-deux sujets consécutifs ont été inscrits de manière prospective dans cette étude. Les groupes étaient composés de trente patients présentant une luxation rotulienne primaire aiguë, de trente patients présentant une luxation rotulienne récurrente et de vingt-deux témoins. Les groupes ont été ajustés en fonction du sexe, de l’âge, de l’indice de masse corporelle et de l’activité physique. L’imagerie par résonance magnétique a été utilisée pour mesurer la section transversale du VMO, l’angulation des fibres musculaires et l’étendue craniocaudale du muscle par rapport à la rotule. Aucune différence significative n’a été trouvée en ce qui concerne tous les paramètres VMO mesurés entre la luxation primaire, la luxation récurrente et les sujets témoins avec une tendance notée uniquement pour la section transversale VMO et l’angulation muscle-fibre VMO. Cette découverte est remarquable dans le fait que l’atrophie de l’OMV a souvent été suggérée pour jouer un rôle important dans la physiopathologie d’une articulation fémorale patellostopale instable.

1. Introduction

La luxation latérale rotulienne (LPD) affecte principalement les adolescents et les jeunes adultes physiquement actifs. Typiquement, le LPD est caractérisé par un déséquilibre entre les stabilisateurs actifs, passifs et statiques de l’articulation fémorale patello. Une variabilité individuelle marquée des facteurs de risque anatomiques a également été décrite dans cette cohorte de patients. De plus, il a été suggéré que la fonction des muscles quadriceps, en particulier celle du muscle vastus medialis obliquus (VMO), joue un rôle important dans la stabilité de l’articulation fémorale patello, notamment en ce qui concerne le déplacement patellaire, l’inclinaison patellaire et la force nécessaire pour déplacer latéralement la rotule.

Alors que l’atrophie du VMO, le déséquilibre de la force VMO / vastus lateralis (VL) et la synchronisation neuromusculaire altérée des différentes parties du muscle quadriceps ont tous été décrits dans le syndrome de douleur fémorale patello (PFP), la littérature manque de données comparables chez les patients présentant une instabilité patellaire latérale. En particulier, l’effet stabilisant du VMO dans le cadre anatomique typique d’une rotule instable (c.-à-d. dysplasie trochléaire, rotule alta et augmentation de la tubérosité tibiale – distance du sillon trochléaire) n’a pas été décrit. De plus, il n’est pas clair si l’atrophie de la VMO précède la LPD primaire ou se développe secondairement à la suite d’une inhibition de la douleur et d’une inactivité physique à la suite de luxations récurrentes. Par conséquent, il apparaît impératif de vérifier la valeur de la VMO dans la stabilité de l’articulation fémorale patello, non seulement au regard des conditions anatomiques typiques observées dans la LPD mais également à la lumière des concepts actuels qui favorisent le traitement non opératoire de la luxation rotulienne primaire, qui visent ainsi à restaurer et renforcer l’appareil extenseur de l’articulation du genou pour prévenir de nouveaux épisodes de LPD. Ainsi, le but de cette étude était d’étudier la morphologie du VMO dans une cohorte de luxateurs rotuliens primaires et récurrents mesurés par trois paramètres: la section transversale du muscle, l’angulation des fibres musculaires et l’étendue craniocaudale du VMO par rapport à la rotule. Il a été émis l’hypothèse que ces caractéristiques morphologiques du VMO sont diminuées chez les patients présentant une LPD récurrente, mais pas dans la LPD primaire, par rapport à un groupe témoin asymptomatique.

2. Matériel et méthodes

2.1. Participants

Après approbation par notre comité d’examen institutionnel (CISR réf. numéro 13/5/09), une étude pilote a été menée auprès de huit patients atteints de LPD primaire aiguë, huit patients atteints de LPD récurrente et huit patients témoins (hommes / femmes 4/4 dans chaque groupe). Une analyse de puissance (logiciel gratuit GPower, Version 3.1.3.) a révélé qu’un minimum de quatre-vingt-un sujets serait nécessaire pour une puissance observée (probabilité d’erreur 1) de 90%. Par conséquent, un total de quatre-vingt-deux sujets consécutifs ont été inscrits de manière prospective dans cette étude. Les groupes étaient composés de trente patients atteints de LPD primaire aiguë, de trente patients présentant une luxation rotulienne récurrente et de vingt-deux patients témoins sans antécédents médicaux liés à l’articulation fémoro-patellaire. Les groupes ont été ajustés en fonction du sexe, de l’âge, de l’indice de masse corporelle (IMC) et de l’activité physique selon le questionnaire de Baecke (tableau 1). Un diagnostic de LPD était basé sur les antécédents médicaux, un examen clinique approfondi et les critères d’imagerie par résonance magnétique (IRM) de la LPD tels que précédemment publiés. Des examens IRM ont été effectués dans les 10 jours suivant la blessure chez les sujets LPD primaires (médiane de 6 jours entre la blessure et l’IRM) et les sujets témoins (médiane de 7 jours entre la blessure et l’IRM) dans le but de minimiser les biais liés à l’atrophie musculaire en conséquence du repos physique après une blessure. Les examens IRM dans le groupe de LPD récurrent ont été effectués dans un intervalle sans douleur.

Pour tous les sujets, les critères d’exclusion étaient les troubles préexistants du genou (à l’exception d’une luxation rotulienne antérieure dans le sous-groupe de la LPD chronique), toute intervention chirurgicale antérieure au genou, les fractures du fémur distal ou de la tête tibiale, une lésion articulaire multiligamentaire du genou et une IRM réalisée plus de dix jours après la blessure. Les luxations rotuliennes traumatiques résultant d’un traumatisme direct de la rotule médiale ou d’une chute sur l’articulation du genou avec luxation rotulienne concomitante ont également été exclues.

2.2. Évaluation de l’image

Des images MR sagittales, coronales et transversales ont été obtenues chez tous les patients pour mesurer la section transversale de la VMO, l’angulation des fibres musculaires de la VMO et l’étendue craniocaudale de la VMO par rapport à la rotule. Les examens IRM ont été effectués avec le genou en pleine extension et le muscle quadriceps détendu. Les mesures ont été obtenues à l’aide des outils d’annotation d’un poste de travail PACS (picture archiving and communications system) (Centricity, GE Healthcare, Saint-Gilles, Royaume-Uni). Tout d’abord, le diamètre maximal de la rotule et l’axe longitudinal de la tige fémorale (ligne pointillée) ont été établis dans le plan sagittal central (figure 1 (a)). Dans ce plan sagittal, la tranche transversale correspondante située au pôle rotulien proximal (ligne continue rouge sur la Figure 1(a)) a été identifiée (Figure 1(c)). En utilisant cette image transversale comme tranche de référence, un observateur entraîné a mesuré manuellement la section transversale VMO dans cette tranche et dans les tranches adjacentes directement au-dessus et au-dessous de cette tranche de référence (épaisseur de tranche IRM 3.5 mm) en dessinant des contours de désarticulation autour des limites musculaires (trait plein rouge et trait plein blanc sur les figures 1(b) -1(d)). Les trois mesures de la section transversale ont été regroupées à une valeur imitant la structure musculaire tridimensionnelle du VMO. Ensuite, la tranche de référence de la figure 1 (c) a été utilisée pour déterminer la tranche sagittale correspondante située au centre du muscle VMO (ligne pointillée de la figure 1 (c)). L’axe longitudinal de la tige fémorale a été affecté à ce plan correspondant (ligne pointillée sur la figure 2(a)). Ce plan sagittal, représenté sur la figure 2(a), a ensuite été utilisé pour mesurer l’angulation muscle-fibre par rapport à l’axe longitudinal de la tige fémorale. Enfin, pour déterminer l’étendue craniocaudale du VMO par rapport à la rotule, l’extrémité la plus caudale du VMO a été déterminée dans un plan sagittal (point rouge sur la figure 2(a)). Ce point a ensuite été affecté au plan sagittal correspondant situé au centre de l’axe longitudinal de la rotule (Figure 2(b)). L’étendue VMO craniocaudale a ensuite été mesurée comme la distance entre ce point et le pôle rotulien proximal (flèche à double tête sur la figure 2(b)).

Figure 1

Mesure de la section transversale VMO. L’axe longitudinal de la rotule et l’axe de l’arbre fémoral (ligne pointillée) ont été établis dans le plan sagittal central (a). Sur cette image sagittale, on a identifié la tranche transversale correspondante située au pôle rotulien proximal, indiquée par la ligne rouge (c), et les tranches adjacentes situées au-dessus (b) et au-dessous (d) de cette tranche de référence. Ces plans transversaux ont été utilisés pour mesurer la section transversale du VMO en dessinant manuellement des contours de désarticulation autour des limites musculaires (lignes continues en (b-c)). De plus, l’image de référence transversale (c) a été utilisée pour déterminer la tranche sagittale correspondante située au centre du muscle VMO (ligne pointillée en (c)).

Figure 2

Mesure de l’angulation des fibres musculaires VMO et de l’étendue craniocaudale du VMO. Ce plan sagittal identifié par la ligne pointillée de la figure 1(c) a été utilisé pour mesurer l’angulation muscle-fibre VMO. Tout d’abord, l’axe longitudinal de l’arbre fémoral représenté sur la figure 1(a) a été déterminé dans ce plan correspondant (ligne pointillée). L’angulation des fibres musculaires a ensuite été évaluée par rapport à l’axe longitudinal de la tige fémorale. Pour mesurer l’étendue craniocaudale du VMO par rapport à la rotule, l’extrémité la plus caudale du VMO a été déterminée dans un plan sagittal (point rouge sur la figure 2(a)). Ce point a ensuite été affecté à un plan sagittal correspondent situé au centre de l’axe longitudinal de la rotule (b). L’étendue VMO craniocaudale a ensuite été mesurée comme la distance entre ce dernier point et le pôle rotulien proximal (flèche à double tête).

De plus, les principaux paramètres anatomiques de la LPD (dysplasie trochléaire, hauteur rotulienne et distance TT-TG) ont été évalués tels que précédemment publiés. La dysplasie trochléaire a été évaluée par IRM transverse et classée selon le système décrit par Dejour et al. . Pour améliorer la fiabilité de la classification de la dysplasie trochléaire, nous avons intégré la classification à 4 degrés de Dejour (Type A-D) dans un système de classification à 2 degrés récemment recommandé: dysplasie trochléaire de bas grade (type A) et de haut grade (types B–D). La hauteur patellaire a été évaluée à l’aide d’images sagittales pondérées en T1 selon l’indice Insall et Salvati, qui est un rapport entre la longueur du tendon patellaire et la dimension patellaire sagittale la plus longue. Enfin, la distance TT-TG a été évaluée selon la méthode de Schoettle.

2.3. Analyse statistique

Les données sont présentées sous forme de valeurs moyennes et d’écarts types. Le test exact de Fisher a été utilisé pour évaluer les valeurs catégorielles et un test t non apparié a été utilisé pour comparer les moyennes. Une analyse unidirectionnelle de la variance (ANOVA) suivie du test de Dunnett a été utilisée pour comparer les groupes d’étude avec le groupe témoin. Pour étudier la fiabilité intra- et inter-observateurs, deux séries de mesures effectuées sur 15 IRM aléatoires ont été tirées soit de manière répétée par 1 seul observateur avec un intervalle de 2 semaines, soit indépendamment par 2 observateurs différents. La fiabilité a été évaluée à l’aide de la corrélation (Pearson r) entre les deux séries de mesures ou de la différence moyenne (test t) entre ces séries. Toutes les analyses ont été effectuées à l’aide du programme GraphPad Prism (version 4; Logiciel GraphPad, San Diego, Californie, États-Unis). Une valeur < 0,05 a été considérée comme significative.

3. Résultats

Les données démographiques des groupes d’étude et de contrôle sont présentées dans le tableau 1. Par rapport au groupe témoin, les dislocateurs primaires et récurrents présentaient le profil de risque anatomique typique d’instabilité patellaire latérale avec une rainure trochléaire dysplasique, une rotule alta et une distance TT-TG accrue (tableau 2). Cependant, aucune différence significative n’a été trouvée en ce qui concerne tous les paramètres VMO mesurés entre la luxation primaire, la luxation récurrente et les sujets témoins (tableau 3). L’étendue craniocaudale de la VMO était en moyenne de 14 mm dans tous les groupes (), avec une tendance observée uniquement pour la section transversale de la VMO et l’angulation des fibres musculaires de la VMO entre les sujets témoins et les sujets LPD. Le groupe témoin a montré une augmentation moyenne de 14% et 16% de la section transversale du VMO par rapport aux groupes LPD primaire et récurrent (), respectivement, et l’angulation musculaire-fibre VMO était en moyenne de 2 ° et 4 ° plus raide chez les sujets témoins par rapport aux valeurs obtenues dans les groupes LPD primaire et récurrent (), respectivement. La fiabilité intra et interobservateur était fortement corrélée pour tous les paramètres mesurés, aucune variabilité moyenne significative n’ayant été observée entre toutes les séries de mesures (tableau 4).

4. Discussion

Le but de cette étude était d’étudier, dans des contextes cliniques et anatomiques de LPD primaire et récurrente, les paramètres morphologiques du muscle VMO qui délimitent son importance dans le maintien de la stabilité articulaire fémorale patello. Les principaux résultats de cette étude indiquent que la morphologie de l’OMV ne diffère pas significativement chez les patients présentant une luxation rotulienne primaire ou récurrente par rapport à un groupe témoin asymptomatique. Cette découverte est notable dans le fait que la faiblesse de l’OMV a souvent été suggérée pour jouer un rôle important dans la physiopathologie d’une articulation fémoro-patellaire instable; en outre, la restauration de la force du quadriceps, en particulier de l’OMV, a été considérée comme un objectif impératif pour contrer le mauvais traçage fémoral.

Bien que plusieurs études anatomiques et biomécaniques in vitro aient attribué le rôle de stabilisateur actif de l’articulation fémoro-patellaire au muscle VMO, des preuves claires manquent quant à son effet stabilisant réel dans les conditions cliniques. À l’aide de genoux cadavériques, Sakai et al. trouvé un décalage patellaire latéral accru entre 0 ° et 15 ° de flexion du genou lors de la simulation d’une faiblesse VMO. De même, lorsque le VMO était détendu, la force nécessaire pour déplacer latéralement la rotule était réduite d’environ 30% entre 20 ° et 90 ° de flexion du genou. Dans le genou étendu, cependant, où la rotule est la moins stable, cette perte de stabilité a été réduite à seulement 14%. De plus, la géométrie du sillon trochléaire et les structures rétinaculaires médiales, c’est-à-dire le ligament fémoro-patellaire médial (MPFL), contribuent de manière plus significative à la stabilité de la rotule à mesure que le genou approche de sa pleine extension. Ainsi, le VMO n’a pas été établi comme le stabilisateur rotulien le plus important in vitro. En effet, les résultats cliniques de notre étude corroborent cette précédente évaluation in vitro en ce sens que nous n’avons pas observé de différence significative entre les sujets témoins et les sujets testés dans tous les paramètres VMO mesurés. De plus, les données de notre étude indiquent que les procédures de réalignement des tissus mous proximaux qui visent à renforcer l’effet stabilisant de l’OMV peuvent souvent ne pas traiter la pathologie principale de la LPD chez les patients présentant des facteurs prédisposants anatomiques. Dans une certaine mesure, notre découverte peut expliquer pourquoi ces techniques extra-anatomiques produisent des taux de redislocation relativement élevés tout en augmentant les pressions patellofémorales médiales.

La section transversale du muscle est indicative de la capacité de production de force d’un muscle et peut être mesurée de manière fiable par IRM. De plus, la tension VMO qui s’applique médialement et postérieurement peut également être influencée par l’angulation des fibres musculaires VMO et l’étendue craniocaudale du muscle. Dans des études antérieures, il a été démontré que l’angulation des fibres musculaires VMO varie entre 42 ° et 52 °. Ces données sont conformes à l’orientation des fibres musculaires observée dans notre groupe témoin. Bien que n’atteignant pas de signification statistique, l’angulation des fibres musculaires dans les groupes LPD primaire et récurrent était, en moyenne, de 2 ° et 4 ° plus plate, respectivement. On ne sait pas si cette découverte représente une caractéristique préexistante de la LPD ou une condition post-traumatique. Cependant, les parties distales du VMO sont étroitement liées au MPFL. Ainsi, certains auteurs affirment qu’une blessure du MPFL à son origine fémorale s’accompagne souvent d’une lésion du VMO, qui se déchire progressivement dans une direction proximale, perdant ainsi son orientation transversale correcte. Il a donc été suggéré que la réparation du MPFL devrait également inclure le réattachement du VMO distalement au tendon magnus de l’adducteur.

Cette étude vise à fournir une analyse plus détaillée des caractéristiques anthropométriques du muscle VMO dans l’instabilité patellaire latérale. À notre connaissance, il s’agit de la première étude à évaluer la morphologie du VMO en luxation rotulienne primaire et récurrente. L’étude établit également une corrélation entre ces informations et le cadre clinique et anatomique typique de la LPD. Les résultats obtenus à partir de cette enquête indiquent que dans le cadre clinique du LPD, le muscle VMO ne joue qu’un rôle subordonné dans l’interaction complexe entre les différents stabilisateurs de l’articulation fémorale patello. Ces résultats sont en accord avec ceux d’études récentes qui indiquent un changement par rapport aux principes antérieurs qui soutenaient la restauration de la force et de la fonction du quadriceps comme impératif pour une récupération réussie du syndrome de PFP. Néanmoins, les résultats de cette enquête doivent être interprétés dans les limites de l’étude. Tout d’abord, nous avons mesuré trois paramètres morphologiques du VMO pour indiquer la capacité de production de force du muscle. Cependant, l’insuffisance VMO peut également être attribuée à un dysfonctionnement du timing neuromusculaire ou à un déséquilibre entre le VMO et le VL. Par conséquent, nous ne pouvons pas exclure le rôle de ces autres facteurs dans l’instabilité fémorale patello. Comme les patients ne sont généralement pas au courant d’une luxation rotulienne imminente, il n’est pas possible d’effectuer une électromyographie avant un premier épisode de PLD. De plus, une étude récente utilisant une méthode d’évaluation par IRM fonctionnelle musculaire n’a pas réussi à démontrer un schéma d’activation musculaire modifié chez les patients atteints de PFP. Dans la présente étude, il n’était pas possible pour les chercheurs d’être aveuglés quant aux images obtenues auprès de sujets témoins ou de patients atteints de LPD, ce qui était encore souligné par la présence de multiples résultats d’imagerie associés à la LPD. Notamment, les sujets témoins n’étaient pas en santé musculo-squelettique optimale. Les examens IRM effectués en raison d’une lésion aiguë ont indiqué une déchirure méniscale chez 4 patients, une lésion du ligament croisé antérieur chez 14 patients, une lésion du ligament croisé postérieur chez 1 patient et aucun schéma de lésion pertinent chez 3 patients. Aucun des sujets du groupe témoin ne s’est plaint de problèmes liés au genou avant le moment de la blessure, et aucun n’a signalé de problèmes liés à l’articulation fémorale patello. De plus, nous n’avons pas pu calculer le volume musculaire exact du VMO. Ainsi, des mesures de section transversale ont été effectuées sur trois hauteurs différentes pour imiter la structure musculaire tridimensionnelle du VMO, mais ne représentant pas exactement le volume musculaire du VMO. Enfin, alors que les groupes ont été ajustés en fonction du sexe, de l’IMC et de l’activité physique, l’âge moyen était respectivement de 23,9, 19,4 et 21,3 ans () dans les groupes témoin, primaire et récurrent. Bien que ces différences d’âge aient atteint une signification statistique, nous doutons que de telles différences aient introduit un biais significatif dans les résultats compte tenu des ajustements satisfaisants pour les trois autres paramètres du sexe, de l’IMC et de l’activité physique.

5. Conclusion

Les résultats de cette étude indiquent que la morphologie de l’OMV ne diffère pas significativement chez les patients présentant une luxation rotulienne primaire ou récurrente par rapport aux témoins asymptomatiques. Cette découverte est remarquable dans le fait que l’atrophie de l’OMV a souvent été suggérée pour jouer un rôle important dans la physiopathologie d’une articulation fémorale patellostopale instable.

Conflit d’intérêts

Les auteurs ne signalent aucun conflit d’intérêts potentiel.

Contribution des auteurs

Peter Balcarek a contribué à la conception de l’étude, à l’évaluation des données, à la rédaction de l’article et à l’approbation finale. Swantje Oberthür, Stephan Frosch et Jan Philipp Schüttrumpf ont contribué à l’acquisition de données. Klaus Michael Stürmer a contribué à l’évaluation des données et à leur approbation finale.