Système squelettique 2 : structure et fonction du système musculo-squelettique

Introduction

Le système musculo-squelettique est composé d’os, cartilage, de ligaments, de tendons et de muscles, qui forment une charpente pour le corps. Les tendons, les ligaments et les tissus fibreux lient les structures entre elles pour créer la stabilité, les ligaments reliant les os entre eux et les tendons reliant les muscles aux os. Le squelette adulte compte 206 os ; les squelettes masculin et féminin sont presque identiques, mais le squelette féminin a un bassin plus large pour permettre l’accouchement et le squelette masculin est généralement plus grand et présente une plus grande densité osseuse. Le squelette est divisé en :

• Squelette axial – comprenant le crâne, la colonne vertébrale et la cage thoracique ;
• Squelette appendiculaire – comprenant les ceintures pelvienne et pectorale, et les membres supérieurs et inférieurs (Cedar, 2012).

Le mouvement coordonné est rendu possible par la combinaison de mouvements intentionnels et synchronisés à travers les muscles et les os pertinents pour créer l’articulation des articulations. La configuration de la surface articulaire détermine le mouvement possible. Les plans de mouvement comprennent la flexion, l’extension, l’abduction, l’adduction, la rotation et la circumduction (tableau 1).

Articulations

Les articulations sont les surfaces d’articulation entre deux os et peuvent être classées selon le degré de mouvement qu’elles permettent :

• Synarthrose – une articulation fixe, inamovible ;
• Amphiarthrose – une articulation dans laquelle un certain mouvement est possible ;
• Diarthrose – une articulation librement mobile (Moini, 2020).

Elles peuvent également être classées en fonction des composants qui unissent les os (tels que les structures fibreuses, les structures cartilagineuses et les structures synoviales), comme indiqué ci-dessous.

Articulations fibreuses

Les articulations fibreuses sont des surfaces articulées reliées entre elles par des connexions fibreuses résistantes. Un exemple est celui des lignes de suture dans le crâne, où des os initialement séparés se sont soudés (synostose) pour former un seul os (Danning, 2019). Comme la ligne de suture ne permet pas le mouvement une fois que la fusion a eu lieu, ceci est considéré comme une articulation synarthrosique.

Les syndesmoses sont un autre type d’articulation fibreuse, dans laquelle les ligaments et la membrane interosseuse relient l’articulation pour créer une structure ferme. Un exemple est l’articulation tibiofibulaire inférieure, dans laquelle les ligaments interosseux, tibiofibulaires et transversaux relient le tibia distal et le péroné de la jambe inférieure. Une autre articulation est l’articulation radio-ulnaire, dans laquelle une membrane intra-osseuse relie les os distaux du radius et du cubitus de l’avant-bras. Ceci peut également être classé comme une articulation amphiarthrosique car elle permet un certain mouvement pour permettre la pronation et la supination de la main et de l’avant-bras.

Articulations cartilagineuses

Ces articulations sont reliées par un cartilage résistant entre les os et peuvent être classées comme primaires (synchondroses) ou secondaires (symphyses).

Synchondroses
Les synchondroses sont des articulations cartilagineuses formées de cartilage hyalin, et se trouvent principalement dans le squelette en croissance comme centres d’ossification d’un os en croissance qui s’ossifiera au fil du temps (synostose), comme la plaque de croissance épiphysaire.

Les articulations cartilagineuses sont généralement immobiles mais, dans une condition rare chez les enfants et les adolescents, l’attache de l’épiphyse se relâche, permettant à la tête fémorale de glisser le long du col du fémur. Ceci est connu comme une épiphyse fémorale supérieure glissée et se présente souvent avec l’enfant développant une boiterie inattendue (Robson et Syndercombe Court, 2019).

Dans le squelette mature, un exemple de synchondrose est la première articulation sternocostale (entre la première côte et le manubrium) ; toutes les autres articulations sternocostales sont synoviales.

Symphyses
Ce sont des articulations cartilagineuses permanentes, dans lesquelles les os sont reliés par du fibrocartilage ; il est intéressant de noter qu’elles se trouvent toutes sur la ligne médiane du corps (Robson et Syndercombe Court, 2019). Les disques intervertébraux entre les corps vertébraux de la colonne vertébrale sont un exemple d’os reliés par du fibrocartilage. Ces articulations fibreuses permettent des mouvements relativement limités individuellement, mais des mouvements importants peuvent être réalisés collectivement sur l’ensemble de la colonne vertébrale.

Un autre exemple de symphyse est la symphyse pubienne dans le bassin, qui aide à maintenir la stabilité pelvienne. Pendant la grossesse, la symphyse pubienne est ramollie par les hormones pour permettre son expansion pendant l’accouchement. Ceci, ainsi que les os non soudés du crâne du bébé, permet le passage de la tête du bébé dans le canal de naissance.

Comme les symphyses permettent un léger mouvement entre les surfaces articulaires, elles sont considérées comme des amphiarthroses.

Articulations synoviales

Les articulations synoviales sont conçues pour permettre un mouvement libre de l’articulation et sont classées comme des diarthroses. Caractérisées par un espace entre les os articulés, elles sont maintenues à proximité immédiate par une capsule articulaire. La contraction de l’infrastructure des muscles autour de l’articulation maintient le mouvement, tandis que la stabilité est maintenue grâce aux structures des tissus mous, tels que les ligaments, les labres, les coussinets graisseux et les ménisques (Danning, 2019).

L’articulation possède une capsule fibreuse externe qui encapsule l’ensemble de l’articulation et est attachée au périoste, permettant le mouvement, maintenant la résistance à la traction et aidant à prévenir la dislocation. À l’intérieur de la capsule se trouvent des fibres nerveuses sensorielles, qui détectent la douleur et identifient la position de l’articulation (Moini, 2020). La couche interne de la capsule est hautement vascularisée et innervée par des fibres nerveuses lentes/petites qui, si elles sont stimulées, peuvent provoquer une sensation diffuse de brûlure ou de douleur (Danning, 2019). Cette couche contient également la membrane synoviale (synovium), qui est composée de synoviocytes dont il existe deux types :

• Type A – médient la libération de cytokines et sont impliqués dans la génération d’une réponse immunitaire (Robson et Syndercombe Court, 2019);
• Type B – produisent le liquide synovial.

Le liquide synovial
Le liquide synovial aide à protéger l’articulation contre les blessures mécaniques et contient de l’acide hyaluronique et de la lubrification (Danning, 2019). Dans une articulation saine, le liquide synovial est très visqueux et clair, et est soit incolore, soit de couleur paille pâle. L’eau est capable de pénétrer très facilement dans l’articulation pendant l’inflammation mais, une fois qu’elle se mélange à l’acide hyaluronique, elle ne peut pas en sortir aussi rapidement (Robson et Syndercombe Court, 2019) – ainsi, bien qu’il ne faille que quelques heures pour que l’articulation gonfle, il peut falloir quelques jours pour que ce gonflement se résorbe.

Le liquide synovial peut s’infecter par une propagation hématogène (par le sang) de bactéries, l’extension d’une infection adjacente ou une inoculation directe à la suite d’un traumatisme ou d’une procédure invasive. Ce phénomène est connu sous le nom d’arthrite septique et peut endommager la synovie ou le cartilage.

Polyarthrite rhumatoïde
C’est une arthropathie inflammatoire auto-immune qui affecte la synovie. Elle survient plus souvent chez les fumeurs et est trois fois plus fréquente chez les femmes que chez les hommes (Ralston et McInnes, 2014).

L’apparition clinique est caractérisée par la production anormale de cytokines et de médiateurs inflammatoires tels que l’interleukine 1, l’interleukine 6, l’interleukine 15 et le facteur de nécrose tumorale (Ralston et McInnes, 2014). La synoviale s’enflamme et s’hypertrophie, les villosités synoviales s’épaississent et fusionnent pour former un pannus. Le pannus envahit les tissus environnants (tels que le cartilage, les ligaments et la capsule articulaire), ce qui peut conduire à une destruction progressive de l’articulation (Danning, 2019).

La polyarthrite rhumatoïde peut également affecter les structures périarticulaires, y compris les gaines tendineuses et les bourses, ainsi que présenter des manifestations extra-articulaires.

Ostéoarthrite
Les surfaces articulaires des articulations synoviales sont recouvertes d’environ 2 à 3 mm de cartilage hyalin, ce qui fournit une surface lisse et réduit la friction pendant le mouvement. Cela permet de répartir le poids sur l’articulation, réduisant ainsi la friction et les dommages à la surface osseuse (Robson et Syndercombe Court, 2019).

L’arthrose est une affection dégénérative impliquant une perte focale du cartilage articulaire, de sorte que le cartilage devient moins efficace pour protéger les extrémités de l’os (Ralston et McInnes, 2014). Avec le temps, cela peut entraîner le frottement des surfaces osseuses lors des mouvements, ce qui provoque des douleurs et des crépitements audibles. En essayant de compenser la perte de cartilage articulaire, l’os produit de l’os nouveau pour tenter de stabiliser l’articulation. Il en résulte un épaississement osseux sous le cartilage restant (sclérose) et la formation d’ostéophytes au niveau des bords de l’articulation, ce qui peut réduire l’amplitude des mouvements de l’articulation.

Ligaments de soutien
Les articulations synoviales sont conçues pour permettre le mouvement tout en maintenant, en même temps, l’équilibre, la force et la stabilité. Elles varient dans leur structure et le type de mouvement qu’elles permettent – le tableau 2 résume les différents types.

La stabilité de l’articulation dépend de sa forme, du nombre et de la position des ligaments de soutien qui l’entourent, de leur force et de la tension qu’ils exercent (Tortora et Derrickson, 2009). Les ligaments de soutien sont décrits en fonction de leur position par rapport à la capsule (extracapsulaire ou intracapsulaire). Une tension excessive sur les ligaments, telle que le déplacement de l’articulation au-delà de son amplitude de mouvement fonctionnelle, peut provoquer leur étirement et entraîner une entorse ou une déchirure. Les lésions ligamentaires peuvent compromettre la stabilité et la fonction de l’articulation.

La désuétude prolongée de l’articulation, par exemple en raison d’une immobilisation dans un plâtre ou par alitement, donne souvent une flexibilité réduite des ligaments et des tendons, ainsi qu’une atrophie musculaire (Tortora et Derrickson, 2009). Cela peut entraîner une réduction de la mobilité des articulations et des difficultés dans l’activité fonctionnelle.

Muscle

Il existe trois types de muscles dans le corps :

• Muscle lisse;
• Muscle cardiaque;
• Muscle squelettique.

Contrairement au muscle squelettique, les muscles lisses et cardiaques ne sont pas sous contrôle volontaire (Soames et Palastanga, 2019). Le muscle squelettique est innervé par les nerfs somatiques (moteurs) pour simuler un mouvement volontaire, tandis que les muscles cardiaques et lisses sont innervés par le système nerveux autonome.

Muscle squelettique
L’anatomie du muscle squelettique est représentée sur la figure 1. Les cellules des fibres musculaires squelettiques sont étroites, mais peuvent être longues (Danning, 2019) et chaque fibre possède sa propre enveloppe de tissu conjonctif appelée endomysium (Soames et Palastanga, 2019). Les fibres musculaires sont regroupées en faisceaux appelés fascicules, qui sont maintenus ensemble par une couche de tissu conjonctif appelée périmysium. Ces fascicules sont regroupés pour former des muscles, liés par une gaine de tissu conjonctif fibreux appelée l’épimysium. L’épimysium fusionne avec le périmysium pour former le tendon musculaire, qui attache le muscle au périoste de l’os.

Le site d’insertion des tendons et des ligaments sur l’os est appelé enthèse ; c’est le site couramment affecté dans les spondylarthropathies séronégatives (par exemple, la spondylarthrite ankylosante, le rhumatisme psoriasique et l’arthrite réactive). Les arthropathies séronégatives sont un type d’arthrite qui ne présente pas d’anticorps dirigés contre le facteur rhumatoïde.

Les bourses séreuses sont des sacs remplis de liquide situés à des endroits où il peut y avoir des forces de cisaillement, comme lorsque les muscles et les tendons passent sur, ou autour du bord d’un os – par exemple, dans l’épaule (bourse séreuse sous-acromiale) ou la hanche (bourse séreuse trochantérienne) (Robson et Syndercombe Court, 2019). Les bourses permettent aux structures de glisser en douceur les unes sur les autres, réduisant ainsi les frottements lors des mouvements. Elles peuvent parfois s’enflammer et devenir douloureuses en raison d’une infection, de l’arthrite ou de mouvements répétitifs et d’une  » surutilisation  » de l’articulation, une affection connue sous le nom de bursite. Parmi les exemples courants, citons la bursite prépatellaire (genou de la femme de chambre) et la bursite olécranienne (coude de l’étudiant).

Les muscles squelettiques ont plusieurs fonctions clés, notamment :

• Maintien de la posture et de la position du corps;
• Production de mouvements;
• Aide au retour du sang veineux des membres inférieurs vers le côté droit du cœur (pompe musculaire squelettique);
• Conversion de l’énergie chimique en énergie mécanique, ce qui génère de la chaleur et contribue à la température du corps (Moini, 2020 ; Robson et Syndercombe Court, 2019).

De nombreux muscles sont nommés en fonction de leurs différentes caractéristiques, comme par exemple : brevis (court), longus (long), maximus (grand) et minimus (petit). Leurs noms peuvent également indiquer la direction du muscle – par exemple, le muscle transverse de l’abdomen se déplace transversalement et le muscle droit de l’abdomen se déplace verticalement ( » rectus  » signifie droit) – et peuvent également indiquer la fonction ; à titre d’exemple, le flexor pollicis longus signifie un muscle qui fléchit (Drake et al, 2020).

Les muscles squelettiques sont antagonistes – ils travaillent en opposition les uns aux autres pour créer le mouvement. Lorsque le muscle squelettique reçoit un signal du nerf somatique (moteur), il se raccourcit, tirant un os vers l’autre. Lorsqu’un muscle de la paire se contracte, l’autre muscle se détend ; le processus est ensuite inversé pour redresser l’articulation osseuse.

Les muscles squelettiques doivent posséder quatre propriétés clés :

• Contractilité – pour qu’ils se contractent afin de produire des forces suffisantes pour déplacer l’os ;
• Extensibilité – pour qu’ils puissent s’étirer sans être endommagés ;
• Elasticité – pour qu’ils puissent revenir à leur état de repos après avoir été étirés ou contractés ;
• Excitabilité – elle est donc capable de répondre à un stimulus (potentiel d’action).

La jonction neuromusculaire est la synapse chimique formée entre la fibre nerveuse et la fibre musculaire. Le nerf dans la synapse entre le muscle et la fibre nerveuse libère de l’acétylcholine, qui agit comme un neurotransmetteur chimique pour transmettre l’impulsion électrique du nerf aux récepteurs du muscle. Au cours d’une intervention chirurgicale, la jonction neuromusculaire est un site important pour l’action des médicaments, car le blocage des récepteurs de l’acétylcholine fournit un bloc neuromusculaire qui provoque une paralysie musculaire.

Les muscles squelettiques sont plus performants lorsqu’ils sont utilisés régulièrement, et l’utilisation d’un entraînement ou d’un exercice ciblé peut améliorer leur endurance et leur puissance. De même, la perte de masse musculaire (atrophie), comme une diminution de la taille et de la force des muscles, peut se produire en raison de l’inactivité ou de facteurs tels qu’une mauvaise alimentation ou une maladie chronique. Bien que le vieillissement, et la réduction de la mobilité qui l’accompagne, puisse réduire la qualité du tissu conjonctif et faire perdre aux ligaments une partie de leur souplesse (Robson et Syndercombe Court 2019), il est important d’optimiser la santé musculo-squelettique en maintenant une alimentation saine et en poursuivant une activité physique au mieux des capacités de la personne (Rowe et al, 2019).

Conclusion

Les muscles et les articulations constituent une partie importante du système musculo-squelettique. La structure des surfaces articulaires et le type de tissus conjonctifs jouent un rôle important dans l’amplitude et le plan de mouvement permis au niveau de l’articulation. Les muscles squelettiques sont responsables du mouvement et de la posture, et fonctionnent mieux lorsqu’ils sont utilisés régulièrement pour éviter l’atrophie. La pathologie affectant les articulations peut avoir un impact significatif sur la fonction et l’amplitude des mouvements – comprendre comment la pathologie affecte le système musculo-squelettique permet aux praticiens de traiter les signes et les symptômes, et de promouvoir de manière proactive la santé musculo-squelettique.

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