Fiche de révision : Anatomie et biomécanique

📋 Plan du Cours

1. Terminologie et repères anatomiques
2. Mouvements, plans et orientations
3. Organisation et classification des os
4. Structure et remodelage osseux
5. Formation et croissance des os
6. Cartilages et adaptation articulaire
7. Classifications des articulations
8. Tissus fibreux péri-articulaires
9. Organisation et rôles musculaires
10. Sarcomère et contraction musculaire
11. Commande nerveuse et cycle contractile

📖 1. Terminologie et repères anatomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Anatomie : Science qui étudie la forme et la structure des êtres organisés ainsi que les rapports entre leurs organes, selon Larousse.
• Physiologie : Science qui étudie le fonctionnement dynamique des organes et des tissus.

★ À maîtriser

📌 L’anatomie descriptive décrit la morphologie, la structure et la disposition spatiale des organes, tandis que l’anatomie fonctionnelle étudie les liens entre structures anatomiques et fonctions biomécaniques ou motrices.

Compléments

• Depuis 1998, la nomenclature anatomique internationale est régie par la Terminologia Anatomica publiée par le FCAT en latin et en anglais, qui a remplacé la Nomina Anatomica.

• Les correspondances de nomenclature sont :

  • ulna–cubitus
  • fibula–péroné
  • scapula–omoplate
  • patella–rotule
  • talus–astragale
  • tendon calcanéen–tendon d’Achille

💡 Astuce mémo

Anatomie = structure ; physiologie = fonctionnement

📖 2. Mouvements, plans et orientations

🔑 Notions clés & Définitions

• Axe : Ligne droite réelle ou fictive autour de laquelle s’effectue un mouvement de rotation.

★ À maîtriser

• La position anatomique de référence est debout, pieds joints et parallèles, regard horizontal vers l’avant, bras le long du corps et paumes tournées vers l’avant, les pouces étant orientés vers l’extérieur.

📌 Une rotation déplace un corps autour d’un axe fixe, fait parcourir des distances différentes à ses points selon leur éloignement de l’axe et change son orientation, tandis qu’une translation déplace tous les points de même distance et dans la même direction sans changer l’orientation.

• Les plans, axes orthogonaux et mouvements associés sont : plan sagittal, axe transversal, flexion-extension, plan frontal, axe antéro-postérieur, abduction-adduction, plan transversal, axe longitudinal, rotations médiale et latérale

Compléments

• À la cheville, la flexion correspond à la dorsiflexion et l’extension à la flexion plantaire.

• L’abduction et l’adduction des doigts sont définies par rapport à l’axe du troisième doigt, le majeur.

📖 3. Organisation et classification des os

★ À maîtriser

• Le squelette adulte compte environ 206 os, contre environ 270 à la naissance.

📌 Le squelette axial comprend le crâne, l’os hyoïde, la colonne vertébrale, le sternum et les côtes, tandis que le squelette appendiculaire comprend les membres et leurs ceintures scapulaire et pelvienne.

• Les os longs comportent une diaphyse centrale à canal médullaire, des épiphyses élargies et une métaphyse intermédiaire qui porte le cartilage de croissance chez l’enfant.

Compléments

• Les os courts ont des dimensions égales dans les trois plans, les os plats sont formés de deux lames compactes autour d’une couche spongieuse et les os irréguliers ont des formes complexes.

• Les os sésamoïdes se développent dans un tendon pour le protéger et améliorer le bras de levier ; la patella est le plus grand, et les exemples comprennent aussi le pisiforme et les sésamoïdes de l’hallux.

• Les os surnuméraires sont des variations anatomiques non pathologiques, comme la côte cervicale observée chez 0,5 à 1 % de la population et les os wormiens ou tarsiens observés chez 5 à 25 %.

📖 4. Structure et remodelage osseux

🔑 Notions clés & Définitions

• Ostéon : Unité structurale de l’os compact, constituée de lamelles osseuses concentriques autour d’un canal de Havers.
• Ostéocyte : Ostéoblaste emprisonné dans la matrice minéralisée, logé dans un ostéoplaste et relié aux autres cellules par des canalicules, ce qui contribue à sa mécanosensibilité.

★ À maîtriser

• L’os compact constitue 80 % de la masse osseuse totale et l’os spongieux 20 %.

📌 Les ostéoclastes, issus de la lignée hématopoïétique, résorbent l’os en creusant des lacunes de Howship, tandis que les ostéoblastes synthétisent la matrice organique non minéralisée appelée ostéoïde, riche en collagène de type I.

Compléments

• Les canaux de Havers transportent des capillaires sanguins et des filets nerveux longitudinaux, tandis que les canaux de Volkmann les relient entre eux, au périoste et à la cavité médullaire.

• Les travées de l’os spongieux forment un maillage orienté selon les lignes de force et les contraintes mécaniques, et abritent la moelle osseuse rouge.

• La minéralisation osseuse correspond à la précipitation de cristaux d’hydroxyapatite sur la trame collagénique.

💡 Astuce mémo

Ostéoclastes résorbent → ostéoblastes construisent → ostéocytes détectent les contraintes

📖 5. Formation et croissance des os

★ À maîtriser

📌 L’ossification intramembraneuse forme directement l’os à partir d’une membrane mésenchymateuse sans maquette cartilagineuse, tandis que l’ossification endochondrale forme l’os à partir d’une maquette de cartilage hyalin.

• Lors de l’ossification endochondrale, les chondrocytes hypertrophient, la matrice se calcifie, les chondrocytes meurent, puis un bourgeon conjonctivo-vasculaire apporte des ostéoblastes et des précurseurs.

• La croissance en longueur des os est assurée par le cartilage de conjugaison, situé au niveau de la plaque métaphysaire.

Compléments

• L’ossification intramembraneuse concerne notamment les os plats du crâne, la clavicule et les fontanelles du nourrisson.

• L’ossification endochondrale met en place un centre d’ossification primaire diaphysaire, puis des centres secondaires épiphysaires.

💡 Astuce mémo

Cartilage → calcification → invasion vasculaire → ossification

📖 6. Cartilages et adaptation articulaire

★ À maîtriser

• Le cartilage hyalin est translucide, souple et élastique, recouvre les surfaces articulaires et forme notamment les cartilages costaux et les anneaux trachéaux.

• Le fibrocartilage est notamment présent dans :

  • les disques intervertébraux
  • la symphyse pubienne
  • les ménisques
  • les labrums

📌 La congruence désigne la complémentarité géométrique et l’emboîtement des surfaces osseuses, tandis que la concordance désigne l’étendue de leur surface réelle de contact.

📌 La hanche est très congruente et extrêmement stable, tandis que l’épaule est peu congruente, possède une faible stabilité osseuse et permet une mobilité articulaire maximale.

Compléments

• Le cartilage élastique se trouve dans :

  • le pavillon de l’oreille
  • l’épiglotte
  • le nez

• Un labrum est un anneau fibrocartilagineux fixé au pourtour d’une surface articulaire concave afin d’en augmenter la profondeur, la congruence et la concordance ; les ménisques s’interposent entre des surfaces discordantes pour rétablir la congruence et répartir les contraintes.

💡 Astuce mémo

Hanche congruente et stable ; épaule peu congruente et mobile

📖 7. Classifications des articulations

★ À maîtriser

📌 Selon leur mobilité, les articulations sont des synarthroses immobiles, des amphiarthroses semi-mobiles ou des diarthroses mobiles.

• Les articulations fibreuses comprennent :
  • les sutures
  • les syndesmoses
  • les gomphoses
  • les schyndilèses

📌 Les articulations cartilagineuses sont sans cavité : une synchondrose unit les os par du cartilage hyalin et est immobile, tandis qu’une symphyse les unit par du fibrocartilage et est semi-mobile.

• Une articulation synoviale comprend : des surfaces articulaires revêtues de cartilage hyalin, une capsule fibreuse doublée en dedans par la membrane synoviale, une cavité close contenant la synovie, des ligaments de renfort

• Les articulations synoviales comprennent les trochoïdes à un degré de liberté (rotation), les ginglymes à un (flexion-extension), les ellipsoïdes et articulations en selle à deux (flexion-extension et abduction-adduction), les sphéroïdes à trois et les articulations planes à trois degrés de liberté en glissement.

Compléments

• L’articulation fémoro-tibiale associe deux articulations ellipsoïdes et fonctionne principalement à un degré de liberté en flexion-extension ; des rotations automatiques ou actives ne sont possibles qu’en position fléchie.

📖 8. Tissus fibreux péri-articulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Périoste : Le périoste est une membrane fibreuse qui recouvre l’os, sauf au niveau des surfaces articulaires ; sa couche externe est vascularisée et innervée, et sa couche interne ostéogène participe à la croissance en épaisseur et à la réparation.
• Endoste : Fine membrane conjonctive qui tapisse les surfaces osseuses internes, notamment la cavité médullaire, les canaux de Havers et de Volkmann et les travées spongieuses.
• Syndrome des loges : Augmentation anormale de la pression dans une loge inextensible délimitée par des fascias ou des septums, qui comprime les vaisseaux et les nerfs.

★ À maîtriser

• Les bourses synoviales sont des sacs clos virtuels remplis de synovie qui limitent les frottements entre la peau, les muscles, les tendons ou les ligaments et les structures voisines.

📌 Les ligaments intrinsèques épaississent la capsule, les ligaments intracapsulaires se trouvent dans la capsule mais sont isolés du liquide synovial par une réflexion synoviale, et les ligaments extrinsèques sont indépendants de la capsule.

Compléments

• Les fibres de Sharpey perforent la corticale et ancrent solidement le périoste, les ligaments et les tendons.

• Les fascias enveloppent des groupes musculaires, les septums compartimentent les loges, les rétinaculums maintiennent les tendons contre les structures osseuses et les vinc ulums amarrent les tendons fléchisseurs aux phalanges.

📖 9. Organisation et rôles musculaires

★ À maîtriser

📌 Le muscle strié squelettique est volontaire et assure la motricité et la posture, le muscle strié cardiaque est involontaire et pompe le sang, et le muscle lisse est involontaire et assure notamment le péristaltisme et la régulation des flux et des calibres.

• Un muscle squelettique comprend un ou plusieurs ventres contractiles et des tendons d’insertion fibreux, inextensibles et non contractiles.

📌 L’agoniste produit principalement le mouvement, l’antagoniste s’y oppose, le synergique aide l’agoniste ou élimine un mouvement parasite, et le fixateur stabilise une base osseuse ou une articulation proximale.

Compléments

📌 Un muscle fusiforme possède des fibres parallèles à son grand axe et favorise une contraction rapide, tandis qu’un muscle penniforme possède des fibres obliques au tendon et développe une force importante.

📐 Formule - L’organisation musculaire suit la hiérarchie $\text{Muscle entier} \rightarrow \text{Faisceaux musculaires} \rightarrow \text{Fibre musculaire} \rightarrow \text{Myofibrilles} \rightarrow \text{Sarcomères}$.

• L’épimysium entoure le muscle entier, le périmysium entoure chaque faisceau et l’endomysium entoure chaque fibre musculaire.

📖 10. Sarcomère et contraction musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Unité morphologique et fonctionnelle contractile élémentaire du muscle strié, comprise entre deux lignes Z.

★ À maîtriser

• La ligne Z ancre les filaments fins d’actine, la bande I contient uniquement de l’actine, la bande A correspond à la longueur des filaments épais de myosine et la zone H est la partie centrale de la bande A contenant uniquement de la myosine.

• Lors de la contraction, les têtes de myosine tirent l’actine vers la ligne M, ce qui raccourcit la bande I, la zone H et la distance entre les lignes Z, tandis que la longueur de la bande A reste constante.

• Les têtes de myosine se lient à l’actine et possèdent une activité ATPasique, tandis que la tropomyosine masque au repos les sites de liaison de la myosine sur l’actine et que la troponine se lie au calcium.

Compléments

• La ligne M se situe au centre de la zone H et assure le maintien et l’assemblage des filaments épais.

💡 Astuce mémo

Le calcium déplace la tropomyosine → l’actine et la myosine interagissent

📖 11. Commande nerveuse et cycle contractile

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité motrice : Ensemble fonctionnel formé par un motoneurone alpha médullaire et toutes les fibres musculaires qu’il innerve.
• Jonction neuromusculaire : Synapse chimique spécialisée qui relie le bouton présynaptique de l’axone moteur au sarcolemme de la fibre musculaire.

★ À maîtriser

• Lors du couplage excitation-contraction, l’arrivée du potentiel d’action moteur entraîne une entrée présynaptique de calcium et l’exocytose d’acétylcholine ; l’acétylcholine déclenche un potentiel d’action musculaire qui se propage dans les tubules T et provoque la libération de calcium par le réticulum sarcoplasmique.

• Le calcium se lie à la troponine, déplace la tropomyosine et découvre les sites de liaison de la myosine sur l’actine.

• 🔄 Le cycle des ponts transverses comporte quatre étapes :

  1. liaison de la tête de myosine portant ADP et phosphate à l’actine
  2. coup de force après libération du phosphate puis de l’ADP
  3. détachement de la myosine après fixation d’ATP
  4. réarmement de la tête par hydrolyse de l’ATP en ADP et phosphate

• 🔄 La relaxation musculaire suit ces étapes : arrêt de la stimulation nerveuse, dégradation de l’acétylcholine par l’acétylcholinestérase, repompage actif du calcium dans le réticulum sarcoplasmique, détachement du calcium de la troponine, recouvrement des sites de fixation de l’actine par la tropomyosine et arrêt du glissement

Compléments

• L’absence d’ATP après la mort empêche le détachement des têtes de myosine et explique la rigidité cadavérique.

💡 Astuce mémo

Influx → ACh → potentiel musculaire → calcium → ponts actine-myosine

📊 Tableaux de synthèse

Articulations synoviales selon leurs degrés de liberté