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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).
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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.
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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
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