UNIVERSITE MOHAMMED V SOUISSI

FACULTE DE MEDECINE ET DE PHARMACIE DE RABAT

ISOCINETISME ET GENOU

Mémoire présenté par

Dr Hanan RKAIN

Pour l’obtention du

Master de Médecine Physique et de Réadaptation

Dans le cadre du projet

Education Curricula Project In Rehabilitation «ECPIR»

Encadrant : Professeur François RANNOU

Année : 2009

ECPIR : Project de Tempus MEDA financé par la Commission Européenne. Projet mené en collaboration entre :

­ Università di Messina, Facoltà di Medicina e Chirurgia. Messina, Italy. Prof. Giuseppe Vita, Professor of Neurolog. ECPIR Grant Holder

­ Université Mohammed V Souissi, Rabat, Morocco. Prof. Najia Hajjaj­Hassouni, Doyen de la Faculté de Médecine et de Pharmacie. ECPIR Coordinator.

­ Université Paris 5 René Descartes. Service de Rééducation et de Réadaptation de l’Appareil Locomoteur et des Pathologies du Rachis, Groupe Hospitalier Cochin­Saint Vincent de Paul, Paris, France. Prof. Michel Revel, Professor of Physical Medicine and Rehabilitation

­ UNIMED, Unione delle Università del Mediterraneo. Roma, Italy. Prof. Franco Rizzi, General Director.

ISOCINETISME ET GENOU Page 1

Avant de commencer, juste ces petits remerciements

J'exprime mes profonds remerciements à tous ceux qui ont permis de concrétiser ce projet

ECPIR et de nous donner la chance d’être parmi cette promotion : Professeur Giuseppe

VITA, Professeur Michel REVEL, Professeur Najia HAJJAJ­HASSOUNI et Professeur

Franco RIZZI.

Je remercie chaleureusement tous les enseignants français, italiens et marocains pour les

efforts qu’ils fournissaient à chaque séminaire et pour la qualité et la richesse de leur

enseignement.

J’exprime également mon amitié à tous mes collègues de la première promotion de ce

Master du projet ECPIR. J’espère que nous pourrions concrétiser davantage cette formation,

par une collaboration étroite dans ce domaine tellement vaste et riche de médecine physique

et réadaptation fonctionnelle.

Enfin, je saisis l’occasion pour remercier tous les membres de ma famille pour leur soutien

permanent et la joie de vivre qu’ils m’offrent.

Hanan RKAIN

ISOCINETISME ET GENOU Page 2

SOMMAIRE

INTRODUCTION……………………………………………………………………..2

I/ NOTIONS DE BASE DE L’ISOCINETISME…………………………………….3

1. Rappels de physiologie musculaire……………………………………..3

a­Modes de contraction musculaire……………………………………………...

b­Méthodes d’évaluation et de renforcement musculaire…………………….

c­Physiologie du mouvement……………………………………………………..

2. Principe de l’isocinétisme…………………………………………….......5

3. Composants d’un appareil d’isocinétisme……………………………..6

4. Données recueillies lors d’un examen isocinétique…………………..7

a­Données chiffrées………………………………………………………………...

b­Aspect de la courbe………………………………………………………………

5. Contre­indications de l’isocinétisme…………………………………....11

6. Sécurité de l’isocinétisme…………………………………………………11

II/ ISOCINETISME DU GENOU………………………………………………….....11

1. Indications de l’isocinétisme pour l’articulation du genou…………..11

2. Déroulement d’une séance d’isocinétisme du genou………………...13

3. Validité et reproductibilité de l’isocinétisme pour le genou………....15

4. Interprétation des courbes………………………………………………..16

5. lsocinétisme dans l’évaluation des pathologies du genou…………..17

6. Isocinétisme dans la rééducation des pathologies du genou……….20

CONCLUSION………………………………………………………………………..22

ANNEXE..……………………………………………………………………………..23

ISOCINETISME ET GENOU Page 3

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES…………………………………………...24

INTRODUCTION

Le concept « d'isocinétique » a été décrit, pour la première fois, par Hilsop et Perrine [1] aux

Etats­Unis en 1967. Suite a une demande de la NASA, le premier dynamomètre isocinétique a

été destiné à l'évaluation de l'atrophie musculaire résultant des vols habités en microgravité.

Ensuite, cette technique a été utilisée pour évaluer les variations de force induites par les

différentes méthodes d'entraînement de la force mais aussi l'équilibre musculaire normal et

pathologique en particulier chez le sportif. Par la suite, l’isocinétisme a vu progressivement

son champ d’application s’étendre, à l’évaluation et à la rééducation musculaire, devenant par

la suite une des méthodes de référence.

Le genou est une articulation facile à étudier avec, pour composantes principales du

mouvement, la flexion et l’extension. L’évaluation et la rééducation isocinétique de cette

articulation a été largement intégrée et appliquée dans le domaine du sport et en de médecine

physique et rééducation [2­4].

Nous avons choisi de traiter dans ce mémoire l’isocinétisme et le genou. La première partie

traitera, d’une manière générale, les notions de base de l’isocinétisme. Dans la deuxième

partie, nous développerons les données de l’isocinétisme relatives à l’articulation du genou.

ISOCINETISME ET GENOU Page 4

I/ NOTIONS DE BASE DE L’ISOCINETISME

1. Rappels de physiologie musculaire [5­7]

a­Modes de contraction musculaire

Il existe plusieurs modes de contraction musculaire:

Le mode statique (ou isométrique) : au cours duquel la résistance opposée au mouvement est

égale à la force développée par le muscle. Il n'y a pas de déplacement du segment de membre.

La longueur du complexe tendino­musculaire ne se modifie pas ;

Le mode concentrique : pendant lequel la résistance opposée au mouvement est inférieure à

la force développée par le muscle. Les points d'insertion musculaire se rapprochent et le

muscle se raccourcit. Il s'agit d'une activité musculaire mobilisatrice ;

Le mode excentrique : pendant lequel la résistance opposée au mouvement est supérieure à la

force développée par le muscle. Les points d'insertion musculaire s'éloignent et le muscle

s'allonge. Il s'agit d'une activité musculaire freinatrice.

b­Méthodes d’évaluation et de renforcement musculaire

Le renforcement musculaire repose sur plusieurs méthodes de principes différents:

Le travail isométrique (ou statique à longueur constante sans déplacement des segments

osseux) : il présente un intérêt quand une articulation est immobilisée ou très douloureuse ;

Le travail dynamique : soit le travail est effectué avec un appui (travail dit en chaîne fermée),

soit sans appui (travail en chaîne ouverte) ;

ISOCINETISME ET GENOU Page 5

Le travail isotonique à charge constante, visant à augmenter le volume du muscle, la

contraction musculaire mobilisant l’articulation : il s’agit de musculation proprement dite ;

Le travail isocinétique à vitesse constante : la vitesse de l’exercice est imposée avec

renforcement contre résistance qui est contrôlée par un dynamomètre.

Les contractions musculaires qui mobilisent les articulations peuvent être faites soit en

concentrique (qui rapproche les insertions musculaires) soit en excentrique (qui éloigne les

insertions musculaires).

c­Physiologie du mouvement (genou)

Le mouvement du genou en physiologie humaine nécessite la mise en jeu de chaînes

musculaires (en particulier les extenseurs et fléchisseurs du genou). Il est réalisé à des vitesses

nettement supérieures à celles que l’on peut programmer sur un dynamomètre isocinétique [3]

(surtout pour le geste sportif). La fonction articulaire est, par ailleurs, dépendante de

l’innervation sensitive (proprioceptive et nociceptive) mais aussi motrice (capacité à recruter

les unités motrices). Toute mobilisation active d’une articulation, s’accompagne à la fois

d’une sollicitation des agonistes en mode concentrique et des antagonistes en mode

excentrique [7,8]. Les résultats obtenus avec l’évaluation en mode excentrique pourraient

mieux prédire les risques lésionnels. Cette méthode nécessite une coopération plus importante

du sujet et n’est pas totalement sans risque [9]. De ce fait, elle est surtout utilisée dans le

domaine du sport professionnel [10,11].

2. Principe de l’isocinétisme

ISOCINETISME ET GENOU Page 6

Le principe de fonctionnement des appareils d’isocinétisme repose sur une vitesse de

mouvement fixe et un asservissement de la résistance [2­4].

En effet, la vitesse du mouvement imposée à l’axe du dynamomètre reste constante grâce à

une résistance variable appliquée au segment de membre mobilisé par le mouvement étudié.

Cette résistance s’auto­adapte en tous points du mouvement de façon à être égale à la force

musculaire développée par le sujet, dès lors que la vitesse présélectionnée est atteinte. Le

montage technique de l’appareil impose que l’axe du dynamomètre corresponde à l’axe

articulaire du mouvement effectué, et que la résistance soit toujours appliquée au même

niveau du segment de membre. Les appareils d’isocinétisme permettent de travailler selon un

mode concentrique ou excentrique et, en théorie, toutes les grosses articulations peuvent être

testées.

L’évaluation isocinétique diffère des méthodes classiques (isométrique et isotonique): la

vitesse du mouvement, imposée par l’expérimentateur, reste constante par l’intervention

d’une résistance variable, asservie en permanence aux capacités d’effort du sujet [2­4].

Lors d'un travail isocinétique, on obtient un travail musculaire maximal (100 % sur toute

l'amplitude du mouvement) à la vitesse de travail demandée, contrairement au travail

isotonique, à résistance fixe, qui est sous­maximal sur la plus grande partie du mouvement

[2­4,6,7] (% de force musculaire développée variable dans l'amplitude).

La force musculaire représente un élément essentiel conditionnant la réadaptation

fonctionnelle. En physiologie musculaire, il a été démontré que pour obtenir un renforcement

musculaire maximum, il faut recruter, lors du programme de rééducation, le maximum

d'unités motrices [12]. Ceci est d’autant plus important si l’on utilise : un maximum de force

ISOCINETISME ET GENOU Page 7

volontaire, un secteur angulaire ample et varié, des modes de contractions divers (statiques et

dynamiques) et un travail alternatif des agonistes et des antagonistes.

L’isocinétisme à l’avantage de pouvoir satisfaire la majorité de ces conditions. De plus, la

possibilité d'avoir des données chiffrées à l’isocinétisme en évaluation et en entraînement

facilite le suivi de ce renforcement.

3. Composants d’un appareil d’isocinétisme

Tout dynamomètre isocinétique est essentiellement composé de 3 éléments distincts reliés

entre eux [4,13]:

Un dynamomètre : complexe d'asservissement permettant de maintenir constante la vitesse

d'exercice quel que soit l'effort développé par le patient. Le dynamomètre est constitué d’un

servomoteur. La plupart des dynamomètres sont conçus pour permettre la réalisation d’un

mouvement articulaire autour d’un axe, aligné sur l’axe de rotation (mouvement isocinétique

rotatoire). A l’inverse, certains dynamomètres sont conçus pour enregistrer un mouvement

linéaire par un système de filin relié au moteur du dynamomètre et sur lequel le sujet tire

(mouvement isocinétique linéaire). Un goniomètre électronique est relié au dynamomètre afin

de calculer pendant l’exercice, l’angle défini par l’axe de l’articulation et l’angle du

dynamomètre.

Des accessoires comprenant, entre autres, un système de sanglage du patient permettant

d'obtenir un mouvement articulaire relativement pur dans un seul plan de l'espace (exemple

dans le cas du genou de flexion­extension) autorisant l'alignement de l'axe articulaire du

genou du sujet avec l'axe du dynamomètre sur l'amplitude totale décrite. Un système de

butées articulaires, permet de limiter l'amplitude du mouvement, ce qui évite tout risque

d'accident musculaire ou articulaire.

ISOCINETISME ET GENOU Page 8

Le système informatique permet :

­ l’enregistrement, le stockage et le traitement des données recueillies.

­ l’assurance de la sécurité du patient (interruption de l’exercice en cours par les

programmes en cas d’incident).

­ La prise en compte et la correction des effets de la pesanteur.

4. Données recueillies lors d’un examen isocinétique

a­Données chiffrées

Les courbes d’un examen isocinétique donnent plusieurs paramètres chiffrés [14­16]:

Le moment de force maximum (MFM), exprimé en newton­mètre (N.m). Il s’agit du moment

de force le plus élevé développé au cours du mouvement. Les américains proposent le terme

peak torque, les francophones utilisent différents termes (couple de force, pic de couple,

moment de force maximum ou moment maximum).

Le travail global (W), qui est défini comme l’action d’une force dans une distance spatiale

donnée, représente l’action du couple de forces tout au long de l’amplitude du mouvement

étudié. Le travail global peut être calculé comme l’aire sous la courbe du MFM et

physiquement il peut être considéré comme l’énergie développée par le muscle et mesurée en

Joules (J).

La puissance maximale (P), exprimée en watt (W), se définit par la relation p = W/t et

correspond au travail effectué par unité de temps. La puissance correspond au produit de la

force (F) par la vitesse (v), soit p = Fv, ou encore en multipliant le: moment de force (N.m)

par la vitesse angulaire (rad /s) ;

ISOCINETISME ET GENOU Page 9

L’angle d’efficacité maximale (AEM), il mesure la position angulaire correspondant au

moment de force maximum et s’exprime en degrés (de flexion du genou par exemple) ;

Le rapport agonistes/antagonistes, il s’agit dans l’exemple du genou du rapport

fléchisseurs/quadriceps. Exprimé en pourcentage et calculé classiquement à partir des MFM

développés lors d’un même mode de contraction et pour une vitesse angulaire identique. Il est

le reflet de la balance musculaire de l’articulation. La modification de ce rapport montre un

déséquilibre musculaire.

La différence bilatérale entre groupes homologues. Elle se calcule le plus fréquemment a

partir des MFM et s’exprime en pourcentage ;

La durée d’accélération, symbolisée par DA et exprimée en seconde (s). Il s’agit du temps

requis pour obtenir la vitesse angulaire prédéterminée. C’est la phase ascendante de la courbe.

Le TDF (Taux de Décroissance de la Force): partie descendante de la courbe.

L’énergie d’accélération du moment de force est « l’explosion », et représente le travail

effectué au cours du premier huitième de seconde de la contraction musculaire. Il indique

l’explosibilité musculaire et est exprimé en Joules (J). Cette évaluation peut être intéressante

lors de la pratique de certains sports à composante explosive.

Le TIR (Temps d'inhibition Réciproque): intervalle de temps écoulé entre la contraction des

muscles agonistes et antagonistes.

L’endurance est la capacité d’un muscle à produire une force tout au long d’une série de

contractions isocinétiques consécutives. Elle renseigne sur la fatigue au travail. De nombreux

tests d'endurance sont décrits: ces tests n'ont de valeur que si le patient participe totalement à

l'exercice. Il consiste à faire réaliser une série de mouvements répétés à raison de 30 à 50

contractions jusqu’à épuisement du sujet. Le profil des pics de couple montre une phase de

décroissance rapide et une phase de décroissance lente. Cette transition correspond à

ISOCINETISME ET GENOU Page 10

l’épuisement de la source anaérobie alactique. Trente contractions alternées suffisent pour un

sujet standard, quarante sont nécessaires pour un athlète. On peut définir 2 indices :

­ Un indice d’endurance qui est le temps au bout duquel le muscle a perdu un

pourcentage de sa force initiale (50 %) ;

­ Un indice de ténacité qui correspond à la perte de la force maximale au bout d’un

certain nombre de mouvement ou d’un temps donné.

Le coefficient de variance: ce coefficient souligne l'importance des variations rencontrées

lors du test entre chaque répétition. Si le coefficient de variance est supérieur à 10 %, on peut

émettre des doutes quant à la participation du patient au test. L'interprétation en devient plus

aléatoire.

b­Aspect de la courbe

Un intérêt majeur de l’exploration isocinétique porte sur l’analyse globale d’une courbe.

L’analyse globale de la courbe révèle des anomalies occasionnelles de la forme. En général,

une anomalie de forme ne peut être considérée pathologique que si est constante pendant les

différentes séries de contraction [17, 18].

Les principales anomalies de formes pouvant être retrouvées sur les courbes d’un examen

isocinétique sont comme suivant [17]:

­ Absence de superposition des courbes :du fait d’une compréhension ou collaboration

insuffisantes du sujet ou encore d’un échauffement insuffisant.

­ Accident transitoire : correspond à une incurvation significative et reproductible de la

courbe. Ceci témoigne d’une inhibition nociceptive de la contraction musculaire dans

un secteur angulaire précis (exemple caractéristique des syndromes rotuliens).

ISOCINETISME ET GENOU Page 11

­ Courbes dysharmonieuses : modification du tracé sur plus de 40 % de l’amplitude du

mouvement dans un secteur angulaire important (processus algique, dysfonctions

articulaires majeures)

­ Tracés irréguliers et saccadés : rencontrés en cas d’amyotrophie majeure ou d’une

pathologie neurologique comportant une spasticité ou un tremblement.

­ Aspect linéaire non parabolique : traduisent une diminution majeure de la force sur

l’amplitude complète du mouvement.

L’aspect de ces anomalies individualisées sur la courbe ne contribue pas à émettre des

diagnostics correspondants. En effet, la courbe isocinétique n’a ni la sensibilité ni la

spécificité suffisantes pour établir un diagnostic précis [17, 18].

Néanmoins, il est toujours intéressant d’analyser les courbes à a recherche de ces anomalies

de forme. La survenue d’un accident de la courbe dans un secteur angulaire, pour des modes

et vitesses d’exercices identifiables sur la courbe, permettra d’adapter les stratégies

rééducatives en ajustant ces paramètres [17, 18]. Le contrôle évolutif des différents

paramètres et des anomalies de courbes, permettent ainsi d’orienter la poursuite d’un

traitement.

5. Contre­indications de l’isocinétisme [4,13]

Les contre­indications à l'utilisation d'un appareil d'isocinétisme peuvent être liées soit à la

pathologie articulaire concernée par l'évaluation, soit à une pathologie concomitante qui

pourrait être aggravée par l'effort consenti par le patient au cours du déroulement du test, en

particulier une pathologie cardiaque pour laquelle un test d'effort est préconisé en cas de

terrain prédisposant.

6. Sécurité de l’isocinétisme [4,13]

ISOCINETISME ET GENOU Page 12

Des sécurités mécaniques, électriques et électroniques empêchent l'appareil d'atteindre des

amplitudes inacceptables pour l'articulation testée et permettent de tenir compte des

limitations d'amplitude articulaire propres à chaque patient. Ces données n’ont jamais été

l’objectif d’études scientifiques.

II/ ISOCINETISME DU GENOU

1. Indications de l’isocinétisme pour l’articulation du genou

L’apport de l’isocinétisme dans la prise en charge du genou est double [3,8,19­21]: par

l’évaluation, et les possibilités en rééducation.

On teste globalement et de manière bilatérale, les fléchisseurs et les extenseurs, dont les

composantes principales sont respectivement les ischio­jambiers et les quadriceps.

Les appareils d’isocinétisme permettent de travailler selon deux modes :

­ Le mode concentrique : au cours duquel le moment de force varie avec l’angle de

l’articulation. Il n’y a pas de variation de la charge en fonction du déplacement et on ne fait

travailler qu’un groupe musculaire à la fois.

­ Le mode excentrique : au cours duquel la force augmente avec l’étirement du complexe

tendino­musculaire pour atteindre son maximum près de la position extrême rendue possible

par la machine.

Dans le domaine du sport professionnel, les tests isocinétiques apportent au sportif et à

l’entraîneur une indication chiffrée sur l’efficacité musculaire qui est l’un des facteurs les plus

déterminants des aptitudes motrices. En effet, l’interprétation des résultats en termes de force,

de puissance ou d’endurance met à la disposition du joueur et de l’entraineur des critères

objectifs pour une optimisation du suivi de l’entraînement. Par ailleurs, un test isocinétique

ISOCINETISME ET GENOU Page 13

systématique permet de mettre en évidence des déséquilibres droit/gauche ou

fléchisseurs/extenseurs et de proposer, si nécessaire, une rééducation ou un renforcement

musculaire adapté afin de corriger ces déséquilibres [3, 19­21].

En pathologie, les tests isocinétiques permettent d’évaluer, de suivre et de chercher

d’éventuelles séquelles du retentissement musculaire de différentes pathologies du genou [3,

19­21].

Avant une intervention chirurgicale, l’évaluation isocinétique permet d’établir un bilan

musculaire global du genou, avec comparaison par le côté sain, ce qui va permettre de suivre

la qualité de la rééducation [3, 19­21].

Après chirurgie, les tests fournissent une évaluation de la force musculaire pendant la

rééducation et permettent de guider la reprise du sport dans les meilleures conditions. A noter

que en cas de test post­chirurgical, on doit s’assurer que le genou est stable et solide (3 mois

après intervention)

La rééducation en isocinétisme a pour but de restaurer les performances musculaires

antérieures. Pour assurer une bonne fonction articulaire, il faut un bon équilibre musculaire,

sans déficit musculaire. Cette rééducation musculaire concerne donc la force de contraction,

la vitesse d’exécution du mouvement, l’endurance, la résistance, la coordination, la force

explosive [3,8]. C’est pourquoi il est nécessaire de varier les modes contractiles (concentrique

ou excentrique), les chaînes cinétiques (ouverte ou fermée), les courses angulaires, les moyens

résistants et les objectifs neuromusculaires [3,8].

Le renforcement musculaire sur les appareils d’isocinétisme vient en complément des autres

techniques utilisées : travail statique, travail isotonique dynamique, électromyostimulation. Ce

renforcement musculaire peut être fait sur un mode concentrique ou excentrique, dans le cadre

ISOCINETISME ET GENOU Page 14

de la préparation sportive (programmes d’entraînement), d’une rééducation après traitement

médical ou chirurgical, en association au travail statique et dynamique.

2. Déroulement d’une séance d’isocinétisme du genou [13]

Un échauffement de quelques minutes (sur bicyclette isocinétique ou sur ergocycle) doit

précéder l’installation du sujet sur le dynamomètre isocinétique.

Une extrême rigueur est nécessaire dans l’installation du patient, son positionnement et son

maintien, et un apprentissage doit être proposé à chaque patient, afin d’optimiser sa

compliance et de diminuer la variabilité des mesures.

De même, le sanglage du sujet doit être rigoureux pour maintenir la position correcte pendant

le test pour éliminer les degrés de liberté des autres articulations afin de limiter les

mouvements parasites. Après le bon positionnement du sujet, l’alignement des axes de

rotation articulaire avec l’axe du dynamomètre doit être réalisé. Cette concordance est

indispensable pour que la force mesurée par le dynamomètre soit proportionnelle à la force du

muscle.

Une explication simple et concise doit être fournie au sujet concernant ce qu’il doit faire au

cours de la séance d’isocinétisme. Selon l’ANAES, Il serait intéressant de standardiser

l’information donnée au patient et aux praticiens par un protocole de consignes, ce qui

permettrait d’améliorer la reproductibilité inter et intrautilisateurs [13].

Trois à cinq répétitions d’essai (qui doivent commencer avec des efforts minimums, et

augmenter en intensité pour que la dernière répétition soit à son niveau maximum) doivent

être effectuées pour chaque vitesse immédiatement avant le test.

ISOCINETISME ET GENOU Page 15

Etant donné que les encouragements verbaux et le rétrocontrôle visuel ont une influence sur la

qualité des résultats [13], il est recommandé de continuer les encouragements de façon

acharnée pendant toutes les séries et d’inciter le sujet à suivre, à son tour, l’évolution de ses

résultats sur l’écran (rétrocontrôle visuel).

Les tests doivent être réalisés, pour une bonne interprétation, en dehors de tout contexte de

fatigue ou d’exercice intense [3,13].

Il est recommandé de choisir des amplitudes articulaires identiques côté lésé/côté sain et d’un

test à l’autre, lorsque cela est possible [3,13].

Le choix des vitesses dépend de l’objectif poursuivi [3,4]: effectuer une évaluation ou

pratiquer un entraînement. En évaluation il est nécessaire de choisir des vitesses de test

garantissant la fiabilité et la reproductibilité des mesures alors qu’en entraînement, les vitesses

choisies tiendront compte de la physiologie du genou, des gestes habituellement pratiqués par

le sujet notamment lors de l’activité sportive.

En mode concentrique, certains auteurs recommandent d’utiliser les vitesses de 60, 120 et

180° par seconde pour un test à trois vitesses, 60 et 180° par seconde pour un test à deux

vitesses [3,4].

En mode excentrique, du fait des plus grandes contraintes musculotendineuses, sont

préconisées les vitesses de 30, 60 et 90° par seconde pour un test à trois vitesses et 30 et 90°

par seconde pour un test à deux vitesses [3,4].

Il peut y avoir de grandes différences de vitesse de test entre deux patients [3,4]. Les athlètes,

par exemple, nécessitent généralement des vitesses de test plus rapides que les sujets

non­sportifs.

ISOCINETISME ET GENOU Page 16

Pour chaque vitesse angulaire, les paramètres musculaires détaillés auparavant doivent être

étudiés : le moment de force maximum (MFM), l’angle du MFM, la puissance, le travail

global, la durée d’accélération du MFM, l’ensemble du travail global, l’énergie d’accélération

du moment de force appelée « explosion » et l’endurance.

Le nombre de répétition varie selon les protocoles [3,4]. À vitesse lente le nombre de

mouvements ne dépasse toutefois jamais cinq répétitions, pour cause de fatigue locale. À

vitesse rapide, les chiffres varient entre cinq et dix répétitions.

Les tests de fatigue, encore appelés tests d’endurance, sont réalisés à vitesse rapide (au

minimum 180 °/seconde). Ils permettent d’explorer de façon indirecte la typologie musculaire

du quadriceps [3].

Une période de repos suffisante doit être laissée entre les séries pour permettre le maximum

de production de couple.

3. Validité et reproductibilité de l’isocinétisme dans l’articulation du genou

La validité des mesures isocinétiques est actuellement admise, cette méthode constituant

même la référence en matière d’évaluation de la force musculaire (niveau de preuve II) [2,13].

Les études sur la reproductibilité intertests montrent que les résultats ne sont pas

superposables d’une marque d’appareil à l’autre et, pour une même marque, d’une génération

d’appareil à l’autre [13]. Il existe également une variabilité significative entre examinateurs

[22­24].

Une extrême rigueur est nécessaire dans l’installation du patient, son positionnement et son

maintien, et un apprentissage doit être proposé à chaque patient, afin d’optimiser sa

compliance et de diminuer la variabilité des mesures [22­24].

ISOCINETISME ET GENOU Page 17

La reproductibilité pour l’articulation du genou est jugée satisfaisante par la majorité des

auteurs avec des variations de l’ordre de 10 % pour le MFM et la PM si l’on considère le

coefficient de variation et des valeurs comprises entre 0,7 et 0,95 si l’on utilise les coefficients

intraclasse ou de Pearson [22­24]. Il faut également préciser que la reproductibilité, pour un

même type d’appareil, est moins bonne, en mode concentrique que en mode excentrique

[22­24]. Ce constat est encore plus net si la vitesse est plus élevée [23].

4. Interprétation des courbes [14,26]

Au niveau du genou, l’allure globale de la courbe isocinétique change selon qu’il s’agisse

d’un travail concentrique ou excentrique (Annexe 1, figure 1):

En cas de travail concentrique, l’aspect de la courbe rappelle une parabole: le moment de

force maximum (MFM) apparait pour une position intermédiaire, correspondant à

l’allongement musculaire moyen, ce qui autorise le recouvrement optimal des filaments

d’actine et de myosine.

En mode excentrique, la courbe se caractérise par le développement progressif du niveau de

force qui atteint son maximum au terme du mouvement, s’identifiant à un degré

d’allongement musculaire prononcé en raison de l’intervention complémentaire des structures

élastiques.

5. Résultats de l’isocinétisme dans l’évaluation des pathologies du genou

Les tests isocinétiques sont corrélés de manière significative avec la plupart des tests

d’évaluation musculaire [2,3,27].

ISOCINETISME ET GENOU Page 18

Des variations physiologiques des valeurs chiffrées ont été rapportées dans la littérature

[3,8,13,19,28]. Ainsi, La force retrouvée chez les hommes est supérieure à celle des femmes.

La force diminue avec l’âge, quel que soit le groupe musculaire considéré. De surplus,

l’activité sportive est un facteur de variation important de la force. Par ailleurs, il n’existe pas,

généralement, de différence entre côtés dominant et non dominant.

Il a été également démontré que la réalisation de 20 bonnes contractions, permettent d’obtenir

des informations pertinentes sur les capacités d’endurance des sportifs [29].

Dans le domaine du sport, Quelques études ont évalué les valeurs des moments maximums, et

du ratio agoniste/antagoniste au niveau du genou en fonction de l’âge de jeunes footballeurs

(13 à 30 ans). Elles ont montré que la valeur de ces paramètres variait en fonction de la

croissance et de l’intensité de l’entraînement [30].

Parmi les valeurs chiffrées, sont importantes les déficits du quadriceps et des ischio­jambiers

du côté lésé par rapport au côté sain, les moments maximaux du quadriceps et des

ischio­jambiers et le rapport ischio­jambiers / quadriceps.

Chez les étudiants, Holmes et al. retrouvent des valeurs du quadriceps de 2,1 Nm/kg chez les

hommes et 1,8 Nm/kg chez les femmes testées à 60 °/seconde. Le rapport ischiojambiers sur

quadriceps (I/Q) est de 57 % à 60 °/seconde et 70 % à 180 °/seconde [31].

Gobelet a mené une étude transversale et retrouve des valeurs supérieures (plus de 3 Nm/kg

pour le quadriceps des hommes notamment). Les chiffres sont donc plus élevés chez les

footballeurs de haut niveau du même âge comparés à des sédentaires. Le rapport I/Q est lui,

tout à fait superposable [30].

ISOCINETISME ET GENOU Page 19

Le rapport quadriceps / ischio­jambiers doit normalement augmenter avec la vitesse du

mouvement. L'évaluation du déficit se fait généralement à partir de la valeur absolue du

moment maximal selon des valeurs liminaires que établies de façon expérimentale (Entre 2,5

et 3,2 Nm/Kg). Le rapport des muscles agoniste/antagonistes des genoux est souvent voisin de

50% à 90°/sec. L'évaluation du déficit musculaire en mode concentrique est effectuée par

comparaison du membre lésé avec le membre sain. En cas de pathologie bilatérale, l'analyse

ne peut plus faire appel à la comparaison avec le côté sain. Sapega a proposé des critères de

classification du déficit [12] : un déficit inférieur de 10 %, par rapport au côté sain peut être

considéré comme négligeable. Un déficit compris entre 10 et 20 % peut être pathologique.

Au­delà de 20 % il est très probablement anormal. On considère qu'il y a un déficit majeur dès

que celui­ci dépasse 40 %.

Soderman et al ont mis en évidence un rapport plus faible I/Q chez les footballeuses ayant

présenté secondairement une rupture du ligament croisé antérieur [32].

En cas d’atteinte du pivot central, l’exploration préopératoire peut mettre en évidence un

éventuel déficit de force des extenseurs, le plus souvent.

L’évaluation isocinétique a un intérêt majeur dans le suivi postopératoire des plasties

ligamentaires du genou [3,33­35] : il existe une étroite corrélation entre la récupération de la

force des extenseurs et des fléchisseurs et la reprise de la compétition sportive au même

niveau []. Lesfootingspeuvent être autorisés, sans risque, si la récupération des extenseurs est

supérieure à 50 % et des fléchisseurs supérieure à 70 %. La reprise normale de l’entraînement

nécessite une récupération d’au moins 70 % de la force des extenseurs et d’une récupération

quasiment complète des fléchisseurs.

ISOCINETISME ET GENOU Page 20

Quant à la pathologie fémoropatellaire et l’arthrose, les résultats de l’évaluation isocinétique y

sont plus aléatoires [36­38].

Il a été également montré que le risque de lésions musculaires est augmenté si le déficit des

fléchisseurs est supérieur à 15 % par rapport au côté sain [39].

Un autre domaine d’intérêt de l’isocinétisme est celui des maladies chroniques et des greffés.

En effet, l’exploration isocinétique est considéré comme un excellent moyen d’appréciation

objectif des déficits de force, notamment des extenseurs, et de leur récupération éventuelle

[40].

6. Résultats de l’isocinétisme dans la rééducation des pathologies du genou

L'évaluation musculaire isocinétique permet d'orienter la rééducation. En connaissant les

répercussions fonctionnelles d'une pathologie donnée, on peut adapter les techniques de

rééducation [3,8]. En médecine du sport, le choix du mode concentrique ou excentrique

dépend des objectifs visés [3,13,19]:

Un travail musculaire concentrique à vitesse rapide permet d'améliorer la puissance

musculaire, alors que la force sera électivement travaillée à vitesse lente.

Un travail musculaire excentrique, à vitesse et résistance croissante, permet d'améliorer la

résistance à l'étirement du complexe musculo­tendineux et donc est un élément important de

prévention des blessures.

L'ensemble des experts s'accorde dans la rééducation du genou, pour préférer une

amélioration de la fonctionnalité articulaire, et tolère un déficit résiduel de 10 à 15 %

[8,13,19]. Ainsi, l'objectif de la rééducation s'oriente vers la réduction du déficit musculaire

de façon à être le plus proche de la normale.

ISOCINETISME ET GENOU Page 21

Les résultats des études comparant la rééducation sur appareil d’isocinétisme avec d’autres

méthodes de rééducation ne sont pas concordants [3,8,13,19]. Alors que certaines ont conclu à

des résultats comparables, d’autres concluent à un effet moindre ou encore supérieur aux

autres techniques de rééducation auxquelles elle lui était comparée.

CONCLUSION

L'isocinétisme vient en complément de l'examen clinique et des autres méthodes (manuelles

ou instrumentales) d'évaluation et de rééducation musculaire.

Lors d'un travail isocinétique, on obtient un travail musculaire maximal (100 % sur toute

l'amplitude du mouvement) à la vitesse de travail demandée. Celle­ci, imposée par

l’expérimentateur, reste constante par l’intervention d’une résistance variable, asservie en

permanence aux capacités d’effort du sujet. Une extrême rigueur est nécessaire dans

l’installation du patient, son positionnement et son maintien, et un apprentissage doit lui être

proposé, afin d’optimiser sa compliance et de diminuer la variabilité des mesures.

Les valeurs chiffrées les plus importantes à recueillir sont les déficits du quadriceps et des

ischio­jambiers du côté lésé par rapport au côté sain, les moments maximaux du quadriceps et

des ischio­jambiers et le rapport ischio­jambiers / quadriceps. Même si l’aspect de la courbe

n’a pas de valeur diagnostique, elle sert à identifier le secteur angulaire, les modes et vitesses

ISOCINETISME ET GENOU Page 22

d’exercices ou survient l’accident de la courbe. Ceci permettra d’adapter les stratégies

rééducatives en ajustant ces paramètres.

L’apport de l’isocinétisme dans la prise en charge du genou est double : par l’évaluation, et

les possibilités en rééducation. Les tests isocinétiques permettent d’évaluer, de suivre et de

chercher d’éventuelles séquelles du retentissement musculaire de différentes pathologies du

genou. La place de l’isocinétisme dans le suivi des plasties ligamentaires et en médecine du

sport est bien établie. Néanmoins, des études sont encore nécessaires pour mieux définir

l’apport de l’isocinétisme dans d’autres situations normales et pathologiques de l’articulation

du genou.

Annexe (1) :

Tableau 1: Exemple de compte rendu type d’une séance d’isocinétisme [13].

Type d'appareil utilisé :

­ marque, ­ modèle.

Description détaillée de la position du sujet testé :

­ membre testé,

­ membre controlatéral,

­ bras et mains,

­ inclinaison du siège,

­ place de la butée sur la face antérieure du tibia.

Oui Non Nombre de séances

Durée Type

Séances d'apprentissage

ISOCINETISME ET GENOU Page 23

Oui Non Nombre de répétitions

Vitesse (°/s)

Durée

Mode concentrique

Echauffement (durée, type)

Temps de repos

Test de force maximale à basse vitesse

Temps de repos

Test de force maximale à haute vitesse

Temps de repos

Test d'endurance

Test du côté controlatéral

Oui Non Nombre de répétitions

Vitesse (°/s)

Durée

Mode excentrique

Echauffement (durée, type)

Temps de repos

Test de force maximale à basse vitesse

Temps de repos

Test de force maximale à haute vitesse

Temps de repos

Test d'endurance

Test du côté controlatéral

REFERENCES BIBLIORAPHIQUES

ISOCINETISME ET GENOU Page 24

1. Hislop HJ, Perrine JJ. The isokinetic concept of exercise. Physical Therapy 1967;

47:114–7.

2. Heuleu JN, Codine P, Simon L. Isocinétisme, réalités et perspectives. In : Isocinétisme

et médecine de rééducation. Journées de Montpellier 1991. Paris: Masson; 1991. p.

142­6.

3. Pocholle M, Codine P. Isocinétisme et médecine sportive. Paris: Masson; 1998.

4. Chomiki R, Boisseau P, Paysant J. Dynamométrie isocinétique (1) : principes,

caractéristiques et indications en médecine physique et de réadaptation. Méd Phys

Réadapt 1998;37:99­102.

5. Herlant M, Voisin P, Vancelcenaher J, Boileau G, Delahaye H, Adele M.F, Bibre P,

Goethals M. Bilans musculaires. E.M.C., Kinésithérapie­Rééducation Fonctionnelle

(26­010 A­10) : 48, 1993.

6. Daniel F, Breton G, Carzon J, Darnault A, Genty M, Heuleu J.N.

Les techniques de renforcement musculaire : statique et dynamique. In : Rééducation

des traumatismes sportifs, Masson, Paris, 1990, 11­17.

7. Croisier JL, Crielaard JM. Méthodes d'exploration de la force musculaire : une analyse

critique. Ann Réadapt Méd Phys 1999; 42: 311­22.

8. Heuleu JN, Codine P, Simon L. Isocinétisme et médecine de rééducation. Paris:

Masson; 1991.

9. Bloesch D, Chantraine A. Machines isocinétiques : risques d'accident et mesures de

prévention. In: Actualités en rééducation fonctionnelle et réadaptation. Paris: Masson;

1996. p. 295­9.

ISOCINETISME ET GENOU Page 25

10. Dauty M, Potiron­Josse M, Rochcongar P. Conséquences et prédictions des lésions

musculaires des ischiojambiers à partir des paramètres isocinétiques concentriques et

excentriques du joueur de football professionnel. Ann Réadapt Méd Phys

2003;46:601–6.

11. Kellis E, Baltzopoulos V. Isokinetic eccentric exercise. Sports medicine

1995;19:202–22.

12. Sapega AA. Muscle performance evaluation in orthopaedic practice. J Bone Joint Surg

Am 1990;72:1562–74.

13. Anaes, service évaluation des technologies, service évaluation économique : Les

appareils d’isocinétisme en évaluation et en rééducation musculaire : Intérêt et

utilisation, février 2001 Paris.

14. Croisier JL, Crielaard JM. Exploration isocinétique : analyse des paramètres chiffrés.

Ann Réadapt Méd Phys 1999;42:538­45.

15. Deramoudt B, Carre F, Jezequel L, Rochcongar P. Les tests d'endurance en

isocinétisme. In : Isocinétisme en Médecine de Rééducation, Masson Paris, 1991,

38­41.

16. Kannus P, Beynnon B. Peak torque occurrence in the range of motion during

isokinetic extension and flexion of the knee. Int J Sports Med 1993;14:422­6.

17. Croisier J.L, Crielaard J.M. Exploration isocinétique: Analyse des courbes. Annales de

réadaptation et de médecine physique1999, 42 : 497­502.

ISOCINETISME ET GENOU Page 26

18. Croisier J.L, Crielaard J.M. Intérêts et limites de l'analyse des courbes isocinétiques du

genou douloureux. In: Le Genou Douloureux Non Ligamentaire, Ed. Frison­Roche

Paris, 1996, 135­145.

19. Rochcongar P. Évaluation isocinétique des extenseurs et fléchisseurs du genou en

médecine du sport : revue de la littérature. Ann réadapt méd phys 2004, 47 : 274–281

20. Delemme Y, Pocholle M, Lassau V. Isocinétisme et football professionnel. Profil

musculaire du genou chez 34 joueurs de D1. Ann Kinésithér 1999; 26:251­64.

21. Le Gall F, Laurent T, Rochcongar P. Evolution de la force musculaire des fléchisseurs

et extenseurs du genou mesurée par dynamomètre isocinétique concentrique chez le

footballeur de haut niveau. Sci Sports 1999;14:167­72.

22. Perrin DH. Reliability of isokinetic measures. Athl Train 1986; 21:319­21.

23. Wessel J, Gray G, Luongo F, Isherwood L. Reliability of work measurements

recorded during concentric and eccentric contractions of the knee extensors in healthy

subjects. Physiother Can 1989; 41: 250­3.

24. Verdonck AJ, Reimann U, Wiek M. The influence of a joint displacement on torque,

angle and angular velocity during isokinetic knee extension/flexion. An experimental

investigation. Isokin Exerc Sci 1997; 6: 223­33.

25. Kimura IF, Gulick DT, Gasiewski E. Effect of visual feedback on concentric peak

torque production during knee extension and flexion exercise in males and females.

Isokin Exerc Sci 1997;6: 209­14

26. Deramoudt B, Rochcongar P, Pialoux B, Brissot R, LouvigneY. Étude de la courbe de

fatigue du muscle quadriceps en isocinétisme. Ann Réadapt Méd Phys 1989;3:317–25.

ISOCINETISME ET GENOU Page 27

27. Dauty M, Hamon D, Danion H, Maugars Y, Potiron­Josse M.

Corrélation de la détente verticale avec la souplesse et la force des quadriceps et

ischio­jambiers. Science & Sports, 1999, 14 : 71­76.

28. Brown LE, Whitehurst M, Gilbert R, Buchalter DN. The effect of velocity and gender

on load range during knee extension and flexion exercise on an isokinetic device. J

Orthop Sports Phys Ther 1995;21: 107­12

29. Deramoudt B, Rochcongar P. Proposition d’un test d’endurance en isocinétisme

adapté à des sujets non sportifs. Annales de Réadaptation et de Médecine Physique

1990;33:47–53.

30. Gobelet C. Force isocinétique : de l’enfant à l’adulte. In: Simon L, editor. Actualités

en rééducation fonctionnelle et réadaptation, 10. Paris: Masson; 1985. p. 49–54.

31. Holmes JR, Alderink GJ. Isokinetic strength characteristics of the quadriceps femoris

and hamstring muscles in high school students. Physical Therapy 1984;64:914–8.

32. Soderman K, Alfredson H, Pietila T, Werner S. Risk factors for leg injuries in female

soccer players: a prospective investigation during one out­door season. Knee Surg

Sports Traumatol Arthrosc 2001;9: 313–21.

33. Fossier E, Christel P, Djian P, Darman Z,Witvoët J. Principes et intérêt de l’évaluation

isocinétique dans les ruptures du ligament croisé antérieur. Rev Chir Orthop

Reparatrice Appar Mot 1993;79:615–24.

34. Rochcongar P, Robineau S, Le Gall F, Jan J. Le suivi isocinétique après plastie

ligamentaire. In: Rodineau J, Saillant G, editors. Les lésions isolées du ligament croisé

antérieur. Paris: Masson; 1998. p. 248–54.

ISOCINETISME ET GENOU Page 28

35. Robineau S, Gallien P, Jan J, Rochcongar P. Explorations isocinétiques et suivi des

sportifs après ligamentoplastie de genou : résultats, intérêt. Ann Readapt Med Phys

2000;4:437–49.

36. Conduret G, Boussaton M, Le Vourc'h P, Potel J.F, Essig K.

Isocinétisme et pathologie fémoro­patellaire, In : Réunion sur la fémoro­patellaire,

Marseille 1999.

37. Stiene HA, Brosky T, Reinking MF, Nyland J, Mason MB. A comparison of closed

kinetic chain and isokinetic joint isolation exercise in patients with patellofemoral

dysfunction. J Orthop Sports Phys Ther 1996;24:136­41.

38. Gur H, Cakin N. Muscle mass, isokinetic torque, and functional capacity in women

with osteoarthritis of the knee. Arch Phys Med Rehabil 2003;84(10):1534–41.

39. Orchard J, Steet E, Walker C, Ibrahim A, Rigney L, Houang M. Hamstring muscle

strain injury caused by isokinetic testing. Clin J Sports Med 2001;11:274–6.

40. Kouassi BYL, Verdier JC, Carricaburu J, Rieu M. Explorations musculaires

isocinétiques chez les greffés cardiaques. Science et Sports 1991;6:229–30.

ISOCINETISME ET GENOU Page 29