Structure et fonction du pied et de la cheville

Anatomie

Le pied et la cheville forment un système complexe qui se compose de 28 os, 33 articulations, 112 ligaments, contrôlés par 13 muscles extrinsèques et 21 muscles intrinsèques.

Le pied est subdivisé en l’arrière-pied, le médio-pied et l’avant-pied.

Il fonctionne comme une structure rigide pour supporter le poids et il peut également fonctionner comme une structure flexible pour se conformer à un terrain irrégulier. Le pied et la cheville assurent diverses fonctions importantes qui comprennent :

• Le soutien du poids du corps.
• Assurer l’équilibre.
• L’absorption des chocs.
• Transférer les forces de réaction au sol.
• Compenser un mauvais alignement proximal.
• Substitution de la fonction de la main chez les personnes ayant une amputation/paralysie des membres supérieurs.

Structure

L’articulation de la cheville ou tibiotalaire constitue la jonction de la jambe inférieure et du pied. Les composants osseux de l’articulation de la cheville comprennent le tibia distal, le péroné distal et l’astragale.

Les structures anatomiques situées sous l’articulation de la cheville comprennent le pied, qui comprend :

1. L’arrière-pied : L’arrière-pied, la face la plus postérieure du pied, est composé de l’astragale et du calcanéum, deux des sept os du tarse. L’articulation de l’astragale et du calcanéum est appelée articulation sous-talienne, qui comporte trois facettes sur chacun des deux os.
2. Mi-pied : Le médio-pied est constitué de cinq des sept os du tarse : le naviculaire, le cuboïde et les cunéiformes médial, moyen et latéral. La jonction entre l’arrière-pied et le médio-pied est appelée l’articulation de Chopart, qui comprend les articulations talonaviculaire et calcanéo-cuboïde.
3. Avant-pied : L’avant-pied est la face la plus antérieure du pied. Il comprend les métatarses, les phalanges (orteils) et les os sésamoïdes. Il y a un métatarsien et trois phalanges pour chaque doigt, à l’exception du gros orteil, qui ne possède que deux phalanges. L’articulation du médio-pied et de l’avant-pied forme l’articulation de Lisfranc.

Articulation talocrurale (TC)

L’articulation talocrurale est formée entre le tibia-péroné distal et le talus, et est communément appelée articulation de la cheville. La face distale et inférieure du tibia – appelée plafond – est reliée à la fibula par des ligaments tibiofibulaires formant une forte mortaise qui s’articule avec le dôme talien en distal. Il s’agit d’une articulation charnière qui permet des mouvements de dorsiflexion et de plantarflexion dans le plan sagittal.

Articulation subtalaire (ST) Articulation subtalaire

Elle est également appelée articulation talo-calcanéenne et se forme entre le talus et le calcanéum.

• Il y a trois facettes sur chacun de l’astragale et du calcanéum.
• L’articulation subtalaire postérieure constitue le plus grand composant de l’articulation subtalaire.
• L’articulation sous-talienne permet l’inversion et l’éversion de la cheville et de l’arrière-pied.

Articulation midtarsale (MT)

Aussi appelée articulation transverse du tarse ou articulation de Chopart. C’est une articulation en forme de S lorsqu’elle est vue du dessus. Elle se compose de deux articulations – l’articulation talonaviculaire et l’articulation calcanéo-cuboïde.

1. Articulation talonaviculaire (TN) – Formée entre la tête talienne antérieure et la concavité sur le naviculaire. Elle ne possède pas sa propre capsule, mais en partage une avec les deux articulations talo-calcanéennes antérieures.
2. Articulation calcanéo-cuboïdienne (CC) – Formée entre la facette antérieure du calcanéum et le cuboïde postérieur. Les deux surfaces articulaires, présentent une surface convexe et concave, l’articulation étant convexe verticalement et concave transversalement. Très peu de mouvements se produisent au niveau de cette articulation.

Complexe articulaire tarsométatarsien (TMT)

Aussi connu sous le nom d’articulation de Lisfranc. Ce complexe divise le médio-pied de l’avant-pied.

Les rangées distales du tarse comprenant les trois os cunéiformes et le cuboïde s’articulent avec la base de chaque métatarsien pour former le complexe TMT. C’est une articulation en forme de S et elle est divisée en 3 colonnes distinctes :

• Médiale – composée du 1er métatarsien et du cunéiforme médial.
• Médiane – composée des 2ème et 3ème métatarses, des cunéiformes intermédiaires et latéraux respectivement.
• Latéral – composé des 4ème et 5ème métatarsiens et du cuboïde.

Articulations métatarso-phalangiennes (MTP) et articulations interphalangiennes (IP)

Les articulations MTP sont formées entre les têtes métatarsiennes et les bases correspondantes de la phalange proximale. Les articulations interphalangiennes des orteils sont formées entre les phalanges des orteils. Chaque orteil possède des articulations IP proximales et distales, à l’exception du gros orteil qui ne possède qu’une seule articulation IP.

.

.

.

.

Articulation	Type d’articulation	Plan de mouvement	Mouvement
Articulation TC	Charnière	Sagittale	Dorsiflexion & Plantarflexion
Articulation ST	Condyloïde	Principalement transversale Parfois sagittale	Inversion &Éversion Dorsiflexion &Plantarflexion
Articulation MT	Articulation TN – Articulation à rotule CC – Selle modifiée	Grandement en transverse Plus ou moins en sagittale	Inversion &Éversion Flexion & Extension
Articulation TMT	Planaire
Articulation MTP	Condyloïde	Sagittale Certaines transversales	Flexion& Extension Abduction& Adduction
Articulation IP	Charnière	Sagittale	Flexion& Extension

Kinématique

Articulation talocrurale

L’extrémité de la malléole médiale est antérieure et supérieure à la malléole latérale, ce qui rend son axe oblique par rapport aux plans sagittal et frontal. L’axe de rotation se situe approximativement à 13°-18° latéralement par rapport au plan frontal et à un angle de 8°-10° par rapport au plan transversal. Un mouvement dans d’autres plans est nécessaire (comme le plan horizontal et frontal) pour obtenir un mouvement complet de plantarflexion et de dorsiflexion. L’amplitude normale disponible pour la dorsiflexion varie dans la littérature entre 0°-16,5° et 0°-25°, et elle change avec la mise en charge. L’amplitude normale de la plantarflexion a été rapportée à environ 0°- 50°.

Articulation subtalaire

L’axe de l’articulation subtalaire se situe à environ 42° en haut du plan sagittal et à environ 16° à 23° en bas du plan transversal. La littérature présente de vastes gammes de mouvements subtalaires allant de 5° à 65°. La ROM moyenne pour la pronation est de 5° et de 20° pour la supination. Les mouvements d’inversion et d’éversion sont respectivement de 30° et 18°. Le mouvement total d’inversion et d’éversion est d’environ 2:1 et le rapport entre le mouvement d’inversion et d’éversion est de 3:2.

Articulation médio-tarsienne

L’articulation médio-tarsienne tourne selon deux axes en raison de son anatomie, ce qui rend son mouvement complexe. L’axe longitudinal (image ‘A’ ci-dessous) se situe à environ 15° au-dessus du plan horizontal et à environ 10° médialement par rapport au plan longitudinal. L’axe oblique (image ‘B’ ci-dessous) est situé à environ 52° au-dessus du plan horizontal et à 57° de la ligne médiane. L’axe longitudinal est proche de l’axe de l’articulation subtalaire et l’axe oblique est similaire à l’axe de l’articulation talo-crurale.

Le verrouillage de l’articulation MT

Une fonction importante du pied est la propulsion du poids pendant la phase d’appui. Cette fonction est rendue possible par le verrouillage et le déverrouillage de l’articulation MT. Pendant la frappe du talon, le pied doit être flexible afin de s’adapter à la surface et l’articulation MT se déverrouille pour fournir cette flexibilité. Plus tard dans le cycle de marche, le pied doit ensuite agir comme un levier rigide pour propulser le poids du corps vers l’avant, ce qui est rendu possible par le verrouillage de l’articulation MT. Lors de la pronation/éversion du pied, les axes des articulations TN et CC sont parallèles l’un à l’autre, ce qui facilite leur déplacement indépendant et le déverrouillage de l’articulation MT. Les axes se croisent pendant la supination/inversion et bloquent l’articulation MT, ce qui rend son déplacement difficile. Blackwood et al ont conclu qu’il y a un mouvement accru de l’avant-pied lorsque le calcanéum est en éversion. Ceci est cohérent avec le mécanisme de verrouillage de l’articulation MT.

Complexe articulaire de Lisfranc

Le degré de mouvement sagittal pour chaque articulation du TMT est présenté ci-dessous

Articulation du TMT	Degré de mouvement
1er	1.6o
2e	0.6o
3e	3,5o
4e	9,6o
5e	10.2o

Articulations MTP et IP

Les articulations MTP sont bi-axiales et se déplacent dans les plans sagittal et transversal. Les articulations MTP ont un mouvement plus important dans le plan sagittal et très peu dans le plan transversal. Au niveau des articulations MTP, l’hyperextension est d’environ 90° et la flexion d’environ 30° à 50°. Les articulations IP sont des articulations charnières qui limitent le mouvement dans une seule direction.

Arthrokinématique

L’arthrokinématique fait référence au mouvement des surfaces articulaires.

1. Articulation talo-crurale – L’astragale roule dans la mortaise pendant la dorsiflexion et la plantarflexion. Lors de la dorsiflexion, l’astragale roule en avant et il glisse en arrière. Tandis qu’en plantarflexion, l’astragale roule vers l’arrière et glisse vers l’avant.
2. Articulation sous-talienne – Secondairement à l’anatomie de l’articulation sous-talienne, le mouvement couplé de la dorsiflexion, de l’abduction et de l’éversion produit la pronation, tandis que le mouvement couplé de la plantarflexion, de l’adduction et de l’inversion produit la supination. Elle présente deux points d’articulation – l’articulation talo-calcanéenne antérieure et l’articulation talo-calcanéenne postérieure. Lors de l’inversion de la chaîne cinétique ouverte, le calcanéum roule en inversion et glisse/glit latéralement. Et lors de l’éversion, le calcanéum roule en éversion et il glisse/glissent médialement.
3. Articulation médio-tarsienne – Pour l’articulation talonaviculaire, le naviculaire concave se déplace sur le talus convexe et donc le roulement et le glissement se font dans la même direction de mouvement. L’articulation calcanéo-cuboïdienne est une articulation en selle, la direction change donc en fonction du mouvement. Pendant la flexion-extension, le cuboïde est concave et le calcanéum est convexe ; le roulement et le glissement se font donc dans la même direction que l’articulation talonaviculaire. Pendant l’abduction-adduction, cependant, le cuboïde est convexe et le calcanéum est concave, et donc le roulement et le glissement se produisent dans la direction opposée.
4. Articulation de Lisfranc – Secondaire à l’anatomie osseuse et ligamentaire du complexe, son rôle principal est la stabilité du médio-pied car il est très peu mobile. Elle possède trois arches distinctes et la principale structure stabilisatrice de l’articulation TMT est un ligament en forme de Y appelé ligament de Lisfranc.
5. Articulations MTP et IP – Le glissement et le roulement se font dans le même sens que le mouvement pour les articulations MTP, car la base concave de la phalange se déplace sur la tête convexe du métatarse. Il en est de même pour les articulations IP, où le glissement et le roulement se font dans le même sens, car la phalange distale concave se déplace sur la phalange proximale convexe.

.

Articulation	Position fermée-emballée	Position ouverte-emballée	Modèle capsulaire	Surface concave	Surface convexe	Concave-…règle convexe Rouleau &glissement
Articulation talo-crurale	Dorsiflexion complète	10o de plantarflexion et à mi-chemin entre pronation et supination	Limitation de la plantarflexion, bien que cliniquement la dorsiflexion. La limitation est plus fréquente.	Proximal – Mortaise formée par le tibia, le ligament tibiofibulaire et le péroné	Distal – Surface trochléenne du dôme talien	Sens opposé
Articulation sous-talienne	Inversion complète	Inversion/plantarflexion	Limitation de l’inversion dans l’arthrite chronique. Limitation de l’éversion en cas de traumatisme.	Proximale – Facette antérieure, moyenne et postérieure de l’astragale	Distale – Antérieure du calcanéum, facette articulaire talienne moyenne et postérieure	Sens opposé
Articulation talo-viculaire	Supination complète	A mi-chemin entre les ROM extrêmes	Limitation de la dorsiflexion, de la plantarflexion, de l’adduction et de la rotation interne.	Proximale – Tête du talus	Distale – Concavité sur l’os naviculaire pour le talus	Même direction
Articulation calcanéo-cuboïdienne	Supination complète	A mi-chemin entre les ROM extrêmes	Limitation de la dorsiflexion, de la plantarflexion, de l’adduction et de la rotation interne.	Distal – Le cuboïde est concave pendant la flexion-extension. Calcanéum est concave pendant l’adduction-abduction.	Proximale – Le calcanéum est convexe pendant la flexion-extension. Le cuboïde est convexe pendant l’adduction-abduction.	Flexion-extension = Même direction Adduction-abduction = Direction opposée
Articulation de Lisfranc	Supination complète	Milieu entre supination et pronation
1ère articulation MTP	Hyperextension	Légère (10o) extension	Perte de mouvement plus importante en extension qu’en flexion.	Distal – Base de la phalange	Proxmial – Tête du métatarse	Même direction
2e à 5e articulation MTP	Flexion maximale	Légère (10o) extension	Perte de flexion.	Distale – Base des phalanges	Proximale – Tête des métatarses	Même direction
Articulation interphalangienne	Extension complète	Légère flexion	Restriction dans toutes les directions avec plus en extension.	Phalange distale	Phalange proximale	Même direction

La démarche et le pied

La démarche est constituée de cycles répétitifs de la phase de stance lorsque le pied est au sol (foot strike, mid stance, et terminal stance) et de la phase de swing lorsque le pied est en l’air. Lors de la course, il y a une phase supplémentaire : la phase de flottement lorsque les deux pieds ne sont pas au sol.

• Pendant la marche, Lors de la frappe du pied, le pied est en supination et l’articulation Chopart est verrouillée, ce qui rend le pied rigide lorsque le talon se pose pour la première fois.
• Le pied se prononce et s’aplatit pendant la position médiane, alors qu’il entre en contact complet avec la surface.
• La stance terminale est alors caractérisée par la propulsion via le décollage du talon et le décollage des orteils.
• L’articulation de Lisfranc permet une légère dorsiflexion et une plantarflexion.
• La force est alors transférée à la colonne moyenne de l’avant-pied pendant la phase de décollage des orteils du pas, et l’avant-pied se supine.
• La colonne latérale agit pendant la phase finale de poussée lors du pas, fournissant principalement une entrée sensorielle.
• La base du cinquième métatarsien absorbe à elle seule une force et un poids importants.

La combinaison du médio-pied fixe, de l’articulation de Lisfranc légèrement flexible et des articulations métatarsophalangiennes flexibles crée un levier pour la propulsion pendant la marche.

Influence sur la chaîne cinétique/la marche

Comme discuté ci-dessus avec le verrouillage des articulations MT, la transition du pied de la pronation à la supination est une fonction importante qui aide à s’adapter au terrain irrégulier et à agir comme un levier rigide pendant la poussée.

• Lors de la pronation, l’articulation MT se déverrouille, offrant une flexibilité du pied et aidant à maintenir l’équilibre.
• Pendant la supination, l’articulation MT se verrouille, assurant la rigidité du pied et maximisant la stabilité.

Si le pied reste en pronation, cela entraînerait une hypermobilité du médio-pied et solliciterait davantage les structures neuromusculaires qui stabilisent le pied et maintiennent une posture droite. En revanche, si le pied reste en supination, le médio-pied serait hypomobile, ce qui compromettrait la capacité du pied à s’adapter au terrain et augmenterait la demande sur les structures environnantes pour maintenir la stabilité posturale et l’équilibre. Cote et al. ont conclu que la stabilité posturale est affectée par la position du pied dans des conditions statiques et dynamiques. Des réactions en chaîne se produisent secondairement au positionnement du pied.

Dans les mouvements en chaîne fermée, la réaction cinétique en chaîne suivante a lieu dans un pied sur-pronaté :

• Éversion calcanéenne
• Adduction et plantarflexion du talus
• Rotation médiale du talus
• Rotation médiale du tibia et du péroné

.

• Valgus au genou
• Rotation médiale du fémur
• Basculement antérieur du bassin

Dans un mouvement en chaîne fermée, la réaction cinétique en chaîne suivante a lieu dans un pied en sur-.supination du pied :

• Inversion calcanéenne
• Abduction et dorsiflexion de l’astragale
• Rotation latérale de l’astragale
• Rotation latérale du tibia et du péroné
• Varus au niveau du genou
• Rotation latérale du fémur
• Inclinaison postérieure du bassin

Arches du pied

Les arches du pied assurent des fonctions d’absorption des forces, base d’appui et agit comme un levier rigide pendant la propulsion de la marche.

L’arc longitudinal médian, l’arc longitudinal latéral et l’arc transversal sont les 3 arcs qui compromettent les voûtes plantaires.

Arche longitudinale médiale (ALM)

C’est la plus longue et la plus haute de toutes les arches. Les composants osseux de la MLA comprennent le calcanéum, l’astragale, le naviculaire, les trois os cunéiformes et les 3 premiers métatarses. L’arc est constitué de deux piliers : le pilier antérieur et le pilier postérieur. Le pilier antérieur est constitué de la tête des 3 premiers métatarsiens et le pilier postérieur est constitué de la tubérosité du calcanéum. L’aponévrose plantaire forme la poutre de soutien qui relie les deux piliers. Le sommet de l’AML est la surface articulaire supérieure du talus. En plus de l’aponévrose plantaire, le MLA est également soutenu par le ligament élastique et le ligament deltoïde. Les muscles Tibialis anterior et posterior jouent un rôle important dans l’élévation du bord médial de l’arc, tandis que le Flexor hallucis longus joue le rôle de corde d’arc.

Arche longitudinale latérale (ALL)

Il s’agit de l’arc le plus bas et comprend le calcanéum, le cuboïde, le quatrième &cinquième métatarsien comme composant osseux. Comme l’arc longitudinal médian (ALM), le pilier postérieur est constitué de la tubérosité du calcanéum. Le pilier antérieur est formé par les têtes métatarsiennes des 4e et 5e métatarses. L’aponévrose plantaire, les longs &ligaments plantaires courts assurent le soutien de la LLA. Le tendon Peroneus longus joue un rôle important dans le maintien du bord latéral de l’arche.

Arche transverse

Elle est concave en non portance et s’étend de médial à latéral dans la zone médio-tarsienne et tarsométatarsienne. La composante osseuse de l’arc est constituée des têtes métatarsiennes, des cuboïdes et des 3 os cunéiformes. Les piliers médial et latéral de l’arc sont formés respectivement par l’arc longitudinal médial et latéral. L’arche est maintenue par le tendon du tibialis postérieur et le tendon du Peroneus longus qui traversent la surface plantaire respectivement de médial à latéral et de latéral à médial.

Mécanisme du guindeau du pied

L’aponévrose plantaire agit de manière similaire à un mécanisme de guindeau. Un guindeau est généralement un cylindre horizontal qui tourne avec une manivelle ou une courroie sur une chaîne ou une corde pour tirer des objets lourds. L’utilisation courante d’un guindeau consiste à tirer l’ancre d’un navire, ce que l’on appelle un guindeau à ancre. Ce mécanisme peut être observé dans le pied. Lorsque les articulations MTP sont en hyperextension, l’aponévrose plantaire se tend en s’enroulant autour des articulations MTP. Cette action rapproche les os métatarsiens et tarsiens, les transformant en une structure rigide, et finit par élever les arches longitudinales. Cette fonction est importante pour fournir un levier rigide pour la propulsion de la marche pendant la poussée.

Fonction du pied

Le pied nécessite une mobilité et une stabilité suffisantes pour toutes ses fonctions. La mobilité est nécessaire pour absorber la force de réaction au sol du corps. La pronation sous-talienne a un effet d’absorption des chocs lors du contact initial avec le talon. La pronation est également nécessaire pour permettre la rotation de la jambe et pour absorber l’impact de cette rotation. La pronation sous-talienne joue un rôle dans l’absorption des chocs grâce au contrôle excentrique des supinateurs. De l’autre côté, l’articulation de Chopart se déverrouille afin que l’avant-pied puisse rester libre et flexible. En position intermédiaire, le pied a besoin de mobilité pour s’adapter à la variation des surfaces.

La stabilité du pied est nécessaire pour fournir une base stable au corps. Le pied doit avoir la capacité de supporter le poids du corps et d’agir comme un levier stable pour propulser le corps vers l’avant. Cette fonction nécessite un contrôle de la pronation de l’articulation sous-talienne.

La fonction normale du pied lui confère la capacité de se transformer au bon moment d’un adaptateur mobile en un levier rigide. Le pied a besoin d’une mobilité suffisante pour se déplacer dans toutes les positions du cycle de marche tout en conservant sa mobilité et sa stabilité. La mobilité physiologique est essentielle ; si la mobilité était trop grande, le pied n’aurait pas la capacité d’être stable. Lorsque cette condition est remplie, l’articulation peut supporter la station debout dans la position stable la plus rapprochée. Lorsque la transition normale des deux fonctions n’est pas assurée, de nombreuses lésions dues à la surcharge peuvent être observées au niveau du pied, de la jambe mais aussi du bas du dos. Les trois phases de contact avec le sol doivent donc se situer dans l’intervalle de temps normal, sinon certains mécanismes de compensation (exemple : genu recurvatum en cas de dorsiflexion réduite) seront utilisés, ce qui provoque des syndromes de surutilisation. (Exemple : chondromalacie, tibia)

Dans la transition entre la phase de midstance et la phase de propulsion, les mécanismes sont souvent défaillants. La transition de l’éversion à l’inversion est facilitée par le muscle tibialis posterior. Le muscle est étiré comme un ressort et l’énergie potentielle est stockée. À la fin de la position intermédiaire, le muscle passe du travail excentrique au travail concentrique et l’énergie est libérée. Le muscle tibialis posterior provoque alors une abduction et une dorsiflexion du caput tali dans laquelle le postérieur se retourne. Dans le même temps, le muscle péronier, à la fin de l’appui intermédiaire, va tirer l’avant-pied avec une flexion plantaire du premier orteil. C’est ainsi que l’avant-pied devient stable.

Lorsque l’avant-pied se déplace en phase de propulsion, le phénomène de guindeau commence. Lorsque la dorsiflexion des articulations métatarso-phalangiennes commence, l’aponévrose plantaire subit des contraintes.Le calcanéum devient vertical et déchiré en inversion. Comme cela, le postérieur repose en inversion dans le déroulement de l’avant-pied.

Lorsqu’il existe certaines anomalies dans le cycle normal de marche des fonctions du corps, certaines orthèses fonctionnelles peuvent être utilisées. Cette orthèse a la capacité de corriger la fonction biomécanique du pied. En revanche, les semelles ne soutiennent que la voûte plantaire. La mobilité réduite ou limitée des membres inférieurs peut être causée par une limitation articulaire. Dans ces cas, on peut appliquer des mobilisations classiques ou des mobilisations selon la thérapie manuelle. Lorsque la cause est un raccourcissement musculaire, des étirements peuvent être prescrits. De plus, de bonnes chaussures (de course) sont indiquées.