Ann. Kinésithér., 1989, t. 16, nO 9, pp. 423-430© Masson, Paris, 1989

Biomécanique des articulations sacro-iliaquesE. VIEL

Docteur ès Sciences, Directeur, École de Cadres « Bois-Larris, B.P. 12, F 60260 Lamorlaye

MISE AU POINT

Généralités sur l'arthrologie

Les articulations sacro-iliaques comprenantune membrane synoviale, il s'agit d'articulationsvraies douées de mobilité. Mais la mobilitéextrêmement réduite, combinée à l'aspect tour­menté des surfaces articulaires en présence quisont orientées dans les trois plans de l'espace,rend quasi-impossible une analyse systématiquedes mouvements qui puissent satisfaire l'espritrationnel. De plus, les très petits échantillonsassociés à bien des recherches sur l'humaincontribuent à péréniser l'incertitude.

Nous ne reprendrons pas les descriptionstraditionnelles, ni l'énumération fastidieuse desdifférents théories quant à la localisation du oudes centres de rotation. Les travaux postérieursà ceux de Weisl (1955) confirment le bien-fondédes idées émises par cet auteur. L'idée d'uncentre immuable va faire place à celle de centresinstantanés de rotation, mais la localisationgénérale ne nous paraît pas devoir changer.

Les nombreux autres centres de rotationproposés par des anatomistes ont été détailléspar Bardot et Bardot (1983), à qui nous ren­voyons le lecteur. D'autre part, Paparem­borde (1984) a fait le point de la bibliographieexistante.

MOUVEMENTS POSSIBLES

Le problème épineux de l'objectivation dumouvement chez le sujet vivant a été partielle-

Tirés à part: Service de Documentation BLDOC, B.P. 01,F 60260 Lamorlaye

ment résolu par Grieve (1983) qui a pu repérersur un échantillon de sujets des déplacementsde l'épine iliaque postéro-supérieure de valeurcontenue entre 1 et 16 mm. Death (1982) aenregistré les mêmes chiffres, à partir de clichésradiographiques sous contrainte.

Lavignolle et collaborateurs (1983) ont ob­servé des mouvements symétriques et disymétri­ques des ailes iliaques par rapport au sacrum,les amplitudes variant suivant les sujets et ladirection restant constante.

Ce travail récent sur le vivant a permis dedonner la position des centres instantanés derotation, placés près de la symphyse pubienne,c'est-à-dire dans une position très antérieure parrapport aux articulations sacro-iliaques. Cetravail confirme donc celui de Weisl, et les axesne correspondent pas aux plans anatomiquesconventionnels.

Il semble que l'on puisse aujourd'hui sanshésitation abandonner le concept des axes derotation anatomiques qui passaient soit à travers,soit très près des articulations sacro-iliaqueselles-mêmes.

Les déplacements sont toujours minimes,quelques deux degrés pour Lavignolle et sescollaborateurs, mais les mouvements sont extrê­mement complexes puisqu'ils incluent un dépla­cement des ailes iliaques que l'on pourraitqualifier de flexion-extension, associé à uneouverture-fermeture de la partie supérieure desailes iliaques qui basculent en dehors-en dedans,pendant que les ischions basculent en dedans-endehors (fig. 1).

MÉCANIQUE STATIQUE

Certains auteurs avaient considéré le sacrumcomme étant la pierre angulaire d'une arche

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Centres instantanés

de Rotation (Cr9)

b

FIG. 1. - Mouvements associés des ailes iliaques dans trois plansde l'espace.a) Bascule des ailes iliaques: lorsque la crête iliaque bascule versl'extérieur (mx), la tubérosité ischiatique bascule vers l'intérieur(mx').b) Localisation des centres instantanés de rotation pour lesarticulations sacro-iliaques : les centres de rotation migrateurssont localisés à environ 10cm antérieur et inférieur au promontoirsacré.

osseuse; ceci est impossible, car en fait le poidstransmis par la colonne vertébrale au sacrumtransforme cette pièce osseuse en un répartiteurde pression suspendu aux deux ailes iliaques parles ligaments sacro-iliaques postérieurs, il s'agitdonc beaucoup plus d'un hamac ostéo-fibreuxque du sommet d'une arche rigide. Ceci a étéobservé par Grant (1958) qui fait remarquer quele sacrum a tendance à glisser entre les deux ailesiliaques, en les tirant toutes les deux vers lecentre en mettant en tension les ligamentspostérieurs. De plus, Chamberlain (1930) faitremarquer que les ligaments postérieurs, de loin

t.

0-:: 0.5"

~Je:: 0.8

FIG. 2. - Angle d'attaque du sacrum sur la partie inférieure desailes iliaques (au centre).a) Transmission des contraintes par deux corps plans.b) Transmission des contraintes par un corps-plan dans un corpsen entonnoir.

c) Transmission des contraintes par un corps-plan dans unentonnoir très marqué.

les plus puissants, sont organisés de telle manièreque les fibres se tendent lorsque les ailes iliaquestournent en arrière et se détendent lorsque lesailes iliaques tournent vers l'avant.

L'analyse de statique mécanique est trèssimple: l'angle d'attaque de la partie inférieuredu sacrum sur la partie inférieure des surfacesarticulaires iliaques est d'environ 14° goniomé­triques. L'écrasement de deux surfaces planescrée une contrainte purement verticale (fig. 2 a).Mais si l'angle de la surface qui reçoit lescontraintes change pour adopter la formeapproximative d'un entonnoir, la contrainte est

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b

FIG. 3. - Le halo pelvi-pubien : trois pièces osseuses, le sacrum postérieurement, et latéralement les deux ailes iliaques prolongéespar les branches pubiennes.a) Ensemble osseux. - b) Détail de l'articulation sacra-iliaque ouverte en avant (capsule sectionnée). - c) Détail de la surfacearticulaire entre branches pubiennes.

dissipée à la fois latéralement et verticalement,de manière égale lorsque la valeur angulaires'apprache de 30° (fig. 2 b). Lorsque l'entonnoirse ferme complètement, comme c'est le cas pourles articulations sacro-iliaques, la contrainte estpresque entièrement dissipée latéralement, ilreste très peu de transmission verticale (fig. 2 c).Ceci nous indique que les articulations sacra­iliaques ne sont pas des articulations porteusesmais des articulations dissipatrices de con­traintes.

Squelette fibreux

Le halo pelvi-pubien est constitué de trois oset trais articulations (fig. 3). Le sacrum enarrière, les deux ailes iliaques liées aux branchespubiennes, sont articulées postérieurement par

les deux articulations sacra-iliaques antérieure­ment par la symphyse pubienne, articulationdont la mobilité est très réduite mais malgré toutexistante.

Les pièces osseuses sont tenues entre elles parun squelette fibreux extrêmement puissant etdéveloppé : les ligaments sacra-iliaques posté­rieurs, la capsule articulaire antérieure quiconstitue le maillon le plus faible de ce réseauostéo-fibreux, les ligaments sacra-coccygiens, lesligaments sacra-épineux, les ligaments sacra­ischiatiques (fig. 4). Ces ligaments extrêmementpuissants assurent la stabilité des pièces squelet­tiques lorsque sur elles s'exercent des contraintesverticales, latérales ou en torsion. Nous neconnaissons aucun auteur qui ait eu la curiositéou la patience d'explorer une mise en tensionsélective du squelette fibreux. Le seul élémentde certitude consiste à dire que, lorsque l'aileiliaque s'avance par rapport au sacrum lesligaments postérieurs se trouvent détendus et la

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Lgt saero-i l iaque

Ligt sacra-épi neux

2eme segment secrÉ1

lio....

FIG. 4. - Le squelette fibreux,' les pièces osseuses sont liées entreelles par les deux articulations sacro-iliaques et la symphysepubienne, la solidité de l'ensemble est maintenue transversalementpar les ligaments sacro-épineux, dans le sens antéro-postérieurpar les ligaments sacro-ischiatiques, et l'union entre le sacrumet les ailes iliaques est assurée postérieurement par les ligamentssacro-iliaques.

capsule articulaire antérieure est mise en tension.Par contre, si l'aile iliaque tente de reculer,

la mise en tension des formidables ligamentssacra-iliaques devrait normalement empêchertout mouvement. Ceci veut dire que l'aile iliaquesemble limitée à un seul mouvement, le glisse­ment antérieur, suivi d'un retour à la positiond'origine.

Quant à savoir si le sacrum se place parrapport à l'aile iliaque, ou si l'aile iliaque sedéplace par rapport au sacrum, la chose nousparaît très peu possible puisque les deux piècessont mobiles et que l'on mesure le rapport del'un vers l'autre, la prise mobilisatrice la plusaisée étant bien évidemment appliquée aux ailesiliaques, soit directement sur celles-ci, soit parl'intermédiaire d'une traction appliquée auxmembres inférieurs.

MESURES RADIOGRAPHIQUESDE LA MOBILITÉ DES AILES ILIAQUESSUR LE SACRUM

12 sujets ont participé à l'épreuve, souffrant tous dedouleurs de la région du bas du dos, rebelles aux

FIG. 5. - Les plans d'orientation du bassin,' à partir de l'axeantéro-postérieur y, le promontoire sacré se situe à 67° d'angle,l'épine iliaque postéro-supérieure à 50°, et l'angle entre l'axed'orientation des symphyses pubiennes et l'axe d'orientation duplateau sacré est de 95° (n = 20).

Un plan de coupe passant par les deux épines iliaquesantéro-supérieures et antéro-postérieures coupe à angle droitl'axe z. Ceci permet de repérer l'horizontalité du bassin.

traitements classiques, s'adressant à la colonne lombaire.Nous avons repéré les plans d'orientation du bassin(fig. 5), puis procédé à un examen radiographique à l'aidede repère placés sur le sacrum, les ailes iliaques, et ladernière vertèbre lombaire.

Nous avons mesuré en succession

- l'horizontalité du pubis;- le mouvement d'une branche pubienne par rapport

à l'autre en mm;- le déplacement dans l'articulation sacro-iliaque (en

degré goniométrique) ;- le diamètre du bassin, mesuré entre le coin antérieur

de la première vertèbre sacrée et la symphyse pubienne(en cm).

En ce qui concerne les symptômes, nous avons analysé:

- douleur à la marche;- douleur assise;- douleur couchée;

douleur lors du mouvement de «débrayage»,c'est-à-dire position assise, position sur une pédale lestée.

RÉSULTATS

Les résultats sont les suivants

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Les mesures prises nous ont permis d'élaborerquelques normes pour la population considérée(fig. 6) : diamètre pelvien, mobilité des sym-

TABLEAU I. - Mouvements de douleurs chez des sujets souffrant de douleurs sacra-iliaques (N = 12)

DébattementMouvementsDiamètre

Symptômes

HorizontalitéSujet du bassin

de la symphysede la SLpelvienMarcheDé-AssisCouché

pubienne en mmen degrésen cmbrayage

01

OUI 39.011.2OUINONNONNON12

OUI 27,010.5OUIOUINONNON13

NON 27.010.6OUIOUI?NON04

OUI 1.512.013.0NONOUIOUINON05

NON 39.5Il.4OUIOUINONNON16

OUI 27.010.5NONOUINONNON17

OUI 2.511.012.0OUIOUINONNON18

OUI 2.58.511.0OUIOUINONNON09

NON 36.89.8NONOUINONNON010

OUI 1.57.810.8OUIOUI. NONNON111

NON 2.510.011.5?OUIOUINON012

OUI 28.011.0OUIOUINONNON

Rehabilitation Institute of Oregeon - 1967

° = sujets féminins1 = sujets masculins

(N 12) X2,29

\

s 1,71= 0,00

cr x 8,630s 1,71

X8,63 X 11,10s 0,82= 0,95

8 Il 2 °

FIG.6a

FIG. 6. - a) Corrélation entre le mouvement sacra-iliaque, lediamètre du bassin et la mobilité de la symphyse pubienne: ladistance 1 entre le promontoire sacré et la symphyse pubienneest en moyenne de n,10cm (n = 12). La mobilité des symphysesest en moyenne de 2,29 mm, la mobilité des sacra-iliaques de8,630• Il n Ji a pas de corrélation entre la mobilité pubienne etla mobilité sacra-iliaque, par contre, il y a corrélation entre lediamètre pelvien et la mobilité sacra-iliaque.b) Vue interne montrant la position respective des articulationsde l'iliaque avec le sacrum (à gauche) et le pubis opposé (à droite). FIG. 6 b

]--------

11

...

428 Ann. Kinésithér., 1989, t. 16, n° 9

physes pubiennes, mobilité des surfaces arti­culaires sacra-iliaques. Les corrélations mon­trent un rapport évident entre la mobilitésacra-iliaque et le diamètre pelvien, mais il estcurieux de constater que nous n'avons pasretrouvé de corrélation positive entre la mobilitésacra-iliaque et la mobilité des symphysespubiennes.

LES ARTICULATIONS SACRO-ILIAQUES ENTANT QU'AMORTISSEURS DE VIBRATIONS

Au cours de la marche, la frappe alternée destalons ébranle le corps entier: l'onde de chocse propage le long du squelette du membreinférieur, atteint l'articulation de hanches, re­transmet par les ailes iliaques et arrive àl'articulation sacra-iliaque qui se comportecomme un amortisseur de vibrations (élimina­tion de quelques g's) et de choc vertical (fig. 7).

L'ARTICULATION SACRO-ILIAQUE EN TANTQU'AMORTISSEUR DE ROTATION

Du fait de sa surface déployée surtout dansle plan horizontal, il semble possible de postulerl'articulation sacra-iliaque est un efficace amor­tisseur de ratation. A chaque pas, le pas pelviencomprend une rotation autour de l'axe longitudi­nal du corps, les contraintes étant transmises auxdeux zones d'interface sacra-iliaques. Il estpossible de calculer inertie = moment de p2(I = mp2). Le rayon de giration p est estiméà 113 du diamètre du corps ramené à une formecylindrique.

L'accélération (a) praduite par le moment derotation M est proportionnellement supérieure

Mà la rotation a = -l

Les mouvements du tranc dans le plan sagittals'exécutent autour d'axes transverses (axe x).Dans ce cas, le rayon de giration (p) quidétermine la quantité de résistance à l'inertiedevient maintenant 113 de l'axe long du corps.De plus, l'axe de rotation dans le plan sagittalne passe pas par le centre de gravité du trancmais par l'extrémité inférieure de la colonne

1 = m p2

p Rayon rotat.= 113 diam.corps

décélération z

Ma = -

1

1 = m p2 + m e'

FIG. 7. - Rotation. L'articulation sacro-iliaque est un amortis­seur de rotation : l'accélération rotatoire autour de l'axe le long

du corps rencontre très peu de résistance et s'inverse à chaquefrappe du talon.

vertébrale. Ceci accraît l'inertie qui est mainte­nant égale au produit du carré de la distance (e)centre de gravité jusqu'à l'axe du mouvement,multiplié par la masse. L'inertie totale dans cecas est égale à l = m p2 = m e2. L'inertie estdonc plus grande dans ce dernier cas que lorsquele mouvement ratatoire prend place autour del'axe long du corps, ou axe z.

L'absence de résistance due à l'inertie lors desmouvements de rotation autour de l'axe long ducorps (axe z) signifie que l'accélération est facileà obtenir, mais ces mouvements ratatoiresautour de l'axe long impliquent des contraintessur les articulations sacra-iliaques (fig. 7).

INNERVATION NOCICEPTIVE DESARTICULATIONS SACRO-ILIAQUES

Les douleurs le plus souvent diffuses quiprennent leur origine autour de l'articulationsacra-iliaque peuvent, suivant l'anatomie del'innervation nociceptive, avoir au moins cinqorigines possibles.

Lgt sacra-iliaque

Lgt axile

rameaux primaires postérieurs

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que; leur irritation donne une localisation dedouleur qui peut singer la douleur articulaire.

Un rameau issu du trou de conjugaisonD 12-LI descend le long de la colonne lombairepour venir innerver la face postérieure de l'aileiliaque, site très fréquent de douleurs dans leslombalgies.

Conclusion

FIG. 8. - L'innervation de la région sacro-iliaque :a) En vue supérieure, les branches latérales des rameauxprimaires postérieurs, puis le paquet vasculo-nerveux comprisentre le ligament iliaque postérieur et le ligament axile, puisl'innervation niciceptive de la partie antérieure de la capsulearticulaire.b) En vue postérieure, deux branches latérales des rameauxprimaires postérieurs, celle d'origine D12-LI qui innerve la partiepostéro-supérieure et latérale de l'aile iliaque, celle d'origine SIet S2 qui innerve les téguments immédiatement susjacents à lapartie postérieure de l'articulation sacro-iliaque.

Nerf profond

Les capsules antérieures des articulationssacro-iliaques comportent une innervation noci­ceptive très fournie (Wyke, 1982); la capsuleest très mince et très serrée, ce qui signifiequ'unetension même millimétrique est en mesure dedéclencher des douleurs.

Un paquet vasculo-nerveux passe entre leligament axile et le ligament iliaque postérieur.Un déplacement même mineur de l'aile iliaquerisque d'amener les masses ligament aires aucontact du nerf et des vaisseaux. La compressiondu nerf serait responsable de sentiments vagues,fourmillements et douleurs référées, la compres­sion des artères et des veines pourrait créer unedouleur directe in situ (fig. 8).

Innervation superficielle

La cause de douleur la plus évidente seraitl'innervation nociceptive par les branches laté­rales des rameaux primaires postérieurs (Lazor­thes 1972; Orsini 1972). Les rameaux issus destrous de conjugaison SI et S2 fournissent lesrameaux sensitifs qui innervent les tissus immé­diatement susjacents à l'articulation sacro-ilia-

Aucun des travaux passés en revue ne peutêtre considéré comme définitif, de très nom­breuses questions subsistent.

Notre expérience avec une population réduitenous permet de dire que le mouvement d'ap­puyer sur une' pédale de. débrayage ou de freinréveille très aisément les douleurs sacro-iliaquespar une mise en tension sélective: répulsion de

~...

D soumis à contrainte

libre de contrainte

FIG. 9. - Cisaillement entre l'iliaque et le sacrum, limité parles ligaments postérieurs: cette vue schématique représente le halopelvien et le membre inférieur droit; ce dernier appuie sur unepédale de frein, et transmet donc une contre-réaction dansl'articulation sacro-iliaque droite, la contrainte ressentie doulou­reusement par l'intermédiaire des ligaments sacro-iliaques.

430 Ann. Kin ésith ér., 1989, t. 16, nO 9

l'aile iliaque du côté de l'appui avec cisaillemententre l'iliaque et le sacrum limité par lesligaments postérieurs, ressenti douloureusementde ce fait si les ligaments postérieurs sont irrités(fig. 9).

Il nous semble, au terme d'une étude bioméca­nique, que l'articulation sacra-iliaque ne reçoitpratiquement pas de charges mais distribue descontraintes sur un berceau ostéo-fibreux, avecpour résultat de solliciter perpétuellement lesligaments sacro-iliaques et le squelette fibreuxdu halo-pelvien.

Il nous semble également que la sacro-iliaquecontribue à absorber les chocs ressentis pendantla marche, la course et le saut, au moyen d'uneffort de cisaillement perpétuellement appliquéà cette articulation.

Il est à noter que Steindler (1964) avait signalédes « entorses sacro-iliaques » chez des para­chutistes qui s'étaient reçus de préférence surun pied plutôt que l'autre.

Références

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10. STEINDLER A. - « Kinesiology of the human body".Springfield, CC Thomas, 1964.

Il. WEISL H. - «Movements of the sacro-iliac joint ». ActaAnat., 1955, 23, 80-91.

12. WYKE B. - « Receptor system in lumbosacral tissues inrelation to the production of low-back pain », pp. 97-107.ln : Symposium on idiopathic low-back pain. Saint-Louis,Mosby, 1982.

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