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Risques d’arthrose des membres inférieurs liés à la pratique de l’activité physique et sportiveAre sport and physical activities risk factors of osteoarthritis?A. Hermet*, A. Roren*, R. Haddad*, S. Poiraudeau*, M.M. Lefèvre-Colau*

Les effets bénéfi ques de l’exercice/activité physique et sportive (APS) réguliers sur la condition physique et la santé sont nombreux et bien connus (1). L’acti-vité physique regroupe à la fois l’exercice physique de la vie quotidienne (à la maison, au travail, dans les transports), l’activité physique de loisirs et la pra-tique sportive. Selon la défi nition de l’OMS, le sport est un “sous-ensemble de l’activité physique, spécialisé et organisé”. Ainsi, connaissant le niveau insuffi sant d’activité physique dans la population générale, plu-sieurs organisations scientifi ques de santé publique ont publié des recommandations sur la quantité d’APS nécessaire pour obtenir des bénéfi ces sur la santé et la condition physique (1, 2). En se fondant sur les preuves scientifi ques existantes concernant la prescription d’exercice physique pour les adultes en bonne santé, l’American College of Sports Medicine (ACSM) et l’association américaine d’études des maladies du cœur ont publié conjointe-ment en 2007 des recommandations d’activité physique pour le maintien de la santé et de la condition phy-sique (3). Ainsi, à ce jour, pour les adultes âgés de 18 à 65 ans, il est recommandé une activité physique de type aérobie (endurance) d’intensité modérée pendant une durée minimale de 30 minutes, 5 jours/semaine ou une activité aérobie d’intensité élevée pendant une durée minimale de 20 minutes, 3  jours/ semaine (4). Ces recommandations préconisent également des activités de renforcement musculaire (travail contre résistance) 2 jours par semaine non consécutifs, sous forme d’exercices utilisant les principaux groupes mus-culaires (8 à 12 répétitions de chaque exercice).

Les activités de la vie courante d’intensité modérée à élevée, pratiquées pendant 10 minutes ou plus d’af-fi lée, peuvent être comptabilisées pour atteindre le niveau recommandé. Parmi les activités recomman-dées, on retrouve toutes celles de nature rythmique et aérobie telles que : marche-randonnée à pied, course- jogging, cyclisme, ski de fond, danse aérobie/exercice en groupe, saut à la corde, rameur, steppers, natation, patinage et diverses activités d’endu rance ou leurs combinaisons, par exemple : marcher d’un bon pas pendant 30 minutes 2 fois par semaine et pratiquer le jogging pendant 20 minutes 2 autres jours de la semaine. Parmi les activités d’endurance, on distingue celles qui requièrent de la course et des sauts et qui sont considérées comme des activités à impact élevé, et les activités à impact modéré ou faible, avec/ ou sans support du poids.Bien que rares, plusieurs risques sont décrits comme étant associés à l’effort physique, tels que : l’excès de chaleur, la déshydratation et les risques cardio-vasculaires à type de mort subite (incidence de 3/100 000 personnes-années chez les plus de 35 ans) [5] et syndrome coronarien aigu (SCA) [2]. De plus, la pra-tique régulière d’une activité physique peut être res-ponsable d’un risque potentiel de traumatismes et de blessures musculosquelettiques (BMS) – tendons, ligaments et/ ou muscles (6, 7). Parmi les complications ostéoarticulaires de l’APS, il existe aussi un risque arthrogène, en particulier au niveau des articulations portantes des genoux ou des hanches, ce risque étant généralement décrit pour des activités physiques plus intensives comme dans

* Pôle ostéoarticulaire, service de rééducation et de réadaptation de l’appareil locomoteur et des pathologies du rachis, hôpital Cochin (AP-HP), Paris ; université Paris-Descartes ; Inserm U1153, épidémiologie clinique appliquée aux pathologies ostéoarticulaires.

▸ L’activité physique, qui entraîne une augmentation de charge sur le cartilage, pourrait être un facteur de risque d’arthrose. Paradoxalement, il est retrouvé dans certaines observations que l’activité physique aurait un effet bénéfi que sur la formation de cartilage.

▸ Finalement, l’effet délétère ou bénéfique des contraintes sur le cartilage serait fonction du volume total de la charge appliquée et du type de contraintes imposées. Ainsi, l’activité d’intensité faible aurait un effet protecteur, contrairement à l’activité d’inten-sité élevée, qui serait à risque, notamment s’il existe un antécédent de traumatisme.

▸ Exercises, causing load on cartilage, would be an osteoarthritis risk factor. But studies fi nd exercises have a benefi cial effect on cartilage formation.

▸ Finally the effect of exercises on cartilage probably depends on the intensity and type of load. Low inten-sity activity is protector but high intensity exercise is more risky, especially if a traumatism occurred previously.

Mots-clés : Activité physique - Coxarthrose - Gonarthrose - Cartilage - Traumatisme articulaire

Keywords: Exercise - Hip osteoarthritis - Knee osteo-arthritis - Cartilage - Joint injury

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certains sports (football, hockey, tennis), et notamment après la survenue d’un premier accident (par exemple, rupture du ligament croisé antérieur du genou) et/ ou dans le cas d’anomalies morphologiques.

Rôle de l’activité physique et sportive sur le risque d’arthrose des membres inférieurs

L’augmentation de la charge (contrainte) sur le carti-lage liée à l’activité physique a été identifi ée comme pouvant être un facteur de risque de l’arthrose. En effet, l’exercice physique en charge a des effets péri-articu-laires mais peut également entraîner des lésions du cartilage articulaire (8). En raison des effets multiples des contraintes mécaniques sur le cartilage, les acti-vités physiques peuvent jouer paradoxalement un rôle dans l’étiologie de l’arthrose, ou au contraire un rôle de protection articulaire. Il faut d’emblée noter la diffi culté d’analyse et d’inter-prétation des études traitant de cette causalité, en raison de l’absence d’étude randomisée, des biais de sélection des populations et de la nécessité dans les études ouvertes de prendre en compte l’ensemble des autres facteurs de risque identifi és de l’arthrose. En effet, si les facteurs de risque extrinsèques bio-mécaniques liés à l’activité physique (charge répétée et élevée sur les articulations) font partie des facteurs de risque d’arthrose identifi és, il en existe cependant d’autres dont l’implication est importante. Notamment les facteurs systémiques (âge, sexe, poids, ethnicité, statut hormonal [ex. : ménopause], facteurs génétiques) et les facteurs locaux qui vont modifi er la cinématique de l’articulation et donc la répartition des charges (antécédents de blessures ou de traumatisme ostéo-articulaire [lésions méniscales, ligamentaires, tendi-neuses, fractures, luxations, etc.], une anomalie des axes des membres inférieurs, une instabilité articulaire ou une faiblesse musculaire) [9-11].

La surface articulaire des articulations synoviales est recouverte de cartilage hyalin, et sa composition complexe (chondrocytes + matrice composée de fi bres de collagènes, de protéoglycanes et d’eau) permet le transfert de forces à la plaque sous- chondrale (12). Le cartilage articulaire est mécano-adaptatif. L’acti-vité de biosynthèse des chondrocytes est sensible aux stimuli mécaniques et peut modifi er la morphologie et la composition du cartilage (13). Ainsi, si certains suggèrent que des contraintes mécaniques excessives peuvent avoir un effet délétère sur le cartilage (14, 15), au contraire, pour d’autres, l’effet serait bénéfi que. Chez les animaux, l’immobilisation prolongée conduit à une diminution de l’épaisseur du cartilage articu-laire, même si cela n’entraîne pas nécessairement de l’arthrose (16). De même, chez les blessés médul-laires, l’absence de contrainte en charge entraîne des taux d’amincissement du cartilage qui sont plus élevés que ceux observés chez les personnes souffrant d’arthrose (17).

À ce jour, que ce soit les études in vitro ou celles réa-lisées chez l’animal ou chez les humains, les données sur l’effet de l’activité physique sur le cartilage arti-culaire sont hétérogènes et restent discutées (18-20).

Études in vitro

Plusieurs études in vitro ont analysé l’effet des charges (contraintes) sur la dégradation du cartilage. D. Adams et al. (21) ont montré, à partir de la mesure directe de pression sur les articulations de hanche de cadavres, que durant des simulations de charge équivalente à une activité physique modérée (du niveau de la marche), on mesurait des pressions sur la surface articulaire d’environ 4,93 et 9,57 MN/m2 ( mega newtons/ m2), qui n’étaient pas suffi santes pour entraîner une dégra-dation du cartilage. R.U. Repo et al. (22) ont montré, après analyse par microscopie électronique (scanning electron microscopy), que la destruction des struc-tures cartilagineuses et la mort des chondrocytes ne se produisaient pas tant que la charge appliquée restait inférieure à 25 MN/m2, cette charge dépassant de loin celle appliquée lors des activités physiques normales. En revanche, l’association simultanée de contraintes en cisaillement avec des contraintes axiales en compres-sion limiterait la capacité de l’articulation à distribuer les forces à travers la matrice du cartilage et de l’os sous-chondral (7, 23, 24). De même, l’augmentation de la fréquence des cycles de charge entraînerait également une aggravation des lésions cartilagineuses (25, 26).

Études in vivo chez l’animal

I. Kiviranta et al. (27, 28) ont montré, dans 2 études chez l’animal, que la course pratiquée avec un volume global faible à modéré augmentait l’épaisseur du car-tilage et la densité en glycosaminoglycanes. P. Julkunen et al. (29) retrouvent, chez des hamsters, autorisés à faire à la demande de la course dans une roue, une maturation plus précoce du collagène et une augmentation de l’épaisseur du cartilage, sans diminu-tion de l’incidence d’arthrose à 15 mois. Au contraire, un volume élevé de course entraîne des changements de l’os sous-chondral, une diminution de la rigidité du cartilage et de la concentration en protéoglycanes (30).

Études in vivo en IRM

E.M. Roos et L. Dahlberg (31) ont comparé l’effet de l’exercice chez des patients à risque d’arthrose sur la concentration de protéoglycanes, en mesurant le taux de rehaussement après injection de gadolinium sur l’IRM. Les auteurs retrouvent que, dans le groupe “exercices”, il y avait une meilleure répartition en protéoglycanes que dans le groupe sans exercices, ce qui refl était un carti-lage plus sain et qualitativement normal. R. Mühlbauer et al. (32) ont comparé des triathlètes avec des personnes physiquement inactives ; les résultats ont montré que l’épaisseur du cartilage patellaire était augmentée chez

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les triathlètes, alors que le cartilage du compartiment médial était plus fi n, sans qu’il y ait de différence d’inci-dence d’arthrose entre les 2 groupes. Ainsi, toutes ces études suggèrent que l’effet délétère ou bénéfi que des contraintes sur le cartilage serait fonction du volume total de la charge appliquée (inten-sité, durée, fréquence) et du type de contraintes impo-sées (cisaillement, contrainte axiale ou rotation).

Études cliniques épidémiologiques

La plupart des études cliniques épidémiologiques s’accordent également pour montrer que le risque d’arthrose liée à l’APS est fonction essentiellement du type (impact élevé ou faible) et de l’intensité de l’APS pratiquée (33). En effet, la plupart des études retrouvent que les activités d’endurance (activité dynamique en charge d’intensité modérée) ainsi que certaines acti-vités dynamiques en charge d’intensité élevée n’entraî-neraient pas de risque d’arthrose et pourraient avoir des effets bénéfi ques sur le cartilage (34, 35). En revanche, les activités dynamiques intensives et à impact élevé (type sport d’équipe avec contraintes en cisaillement et risque de blessure) entraîneraient un risque plus élevé d’arthrose (36).

Risque d’arthrose en fonction du type d’APS pratiquéesAPS dynamique d’intensité modérée sans impact en charge élevée

J.M. Hootman et al. (37), dans une étude observation-nelle prospective de cohorte, ont interrogé plus de 5 000 personnes, n’ayant pas d’arthrose de genou ou de hanche, sur leur niveau d’activité physique. Le niveau d’APS était mesuré en termes de contrainte “physical activity joint stress” et de quantité globale effectuée (intensité, fréquence, durée). Sur un suivi de 4, 9 et 13 ans, les auteurs ne retrouvaient pas d’association entre le diagnostic d’arthrose posé par le médecin et autorapporté par le patient et le niveau global de contraintes articulaires liées à l’activité physique pra-tiquée quelle qu’elle soit (marche, course à pied, vélo, natation, sport de raquette, autres sports, étirement, renforcement musculaire, gymnastique suédoise). Il faut noter que dans cette étude, il y avait un biais de sélection de la population, puisqu’il s’agissait essen-tiellement de personnes en bonne santé, d’origine caucasienne, avec un niveau élevé d’éducation et un métier ne nécessitant pas d’activités en charge. Dans cette étude, les résultats montrent une association entre le développement et la progression de l’arthrose et l’âge, l’indice de masse corporelle (IMC) et un anté-cédent de traumatisme articulaire. Ces résultats sont en accord avec les 3 études issues de la cohorte de Framingham ayant évalué le risque d’arthrose radio-graphique (asymptomatique ou symptomatique) en fonction du niveau d’APS chez les sujets âgés, et qui ne retrouvent pas d’augmentation de ce risque lors de la

pratique d’activité physique d’endurance (dynamique d’intensité légère à modérée comprenant la course à pied) [35, 38, 39]. P. Manninen et al. (40) ont montré dans une étude cas- contrôle que le risque d’avoir une PTH diminuait avec l’augmentation d’heures d’activité physique récréative d’intensité modérée. Plusieurs autres études sont en accord avec ces données (10, 41-51). Seule l’étude de N.E. Lane et al. (52) sur un suivi de cohorte de personnes âgées retrouve un risque plus élevé d’arthrose de hanche radiographique chez les patients ayant eu une APS plus intense à l’âge adulte.

APS dynamique d’intensité élevée et à impact modéré (type athlétisme, course à pied, ski de fond, course d’orientation)

L’étude rétrospective cas-contrôle de N. Thelin et al. (53), dans la population générale, a comparé 825 personnes ayant une arthrose fémoro-tibiale radiographique à 825 sujets contrôles. Les résultats montrent que parmi les hommes, il n’y avait pas de risque plus élevé de gonarthrose avec la pratique de sports tels que l’athlétisme, la course à pied et le ski de fond. Plusieurs autres études corroborent ces résultats (37, 42, 48).

Cas particulier des coureurs de longue distance

Les résultats concernant le risque d’arthrose et la pratique de la course de longue distance restent plus hétérogènes. Y. Cheng et al. (54) ont suivi dans une étude de cohorte prospective 17 000 patients entre 1970 et 1995 ; ils ont étudié la relation entre le niveau d’APS autorapporté et le diagnostic d’arthrose posé par un médecin (mais autorapporté par le patient). La seule association retrouvée avec le diagnostic d’arthrose était le fait de courir plus de 20 miles (32 kms) par semaine et ce, uniquement chez les hommes de moins de 50 ans. Cette association n’était pas retrouvée chez les hommes de plus de 50 ans ni chez les femmes. Une des limites de cette étude est que les antécédents de blessures n’étaient pas pris en compte comme facteur confondant et que le diagnostic d’arthrose était auto-rapporté par le patient. E.F. Chakravarty et al. (55) ont comparé 45 coureurs de longue distance réguliers à 53 sujets contrôles, d’une moyenne d’âge de 58 ans (extrêmes : 50–72) dans une étude observationnelle prospective de cohorte. Une analyse multivariée en régression multiple ajustée avec les co-variables telles que l’âge, le sexe, l’IMC, le niveau d’éducation, la radiographie initiale et le score d’incapa-cité fonctionnelle a été réalisée. La plupart des sujets n’avaient pas de lésion initiale d’arthrose radiologique (6,7 % chez les coureurs et 0 % chez les contrôles). À la fi n de l’étude (moyenne : 11,7 ans), les coureurs n’avaient pas une prévalence plus élevée d’arthrose (20 versus 32 %, p = 0,25) ni plus de cas d’arthrose sévère (2,2 % versus 9,4 %, p = 0,21) que les sujets contrôles. L’analyse en régression montre que le poids initial, les lésions

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radiographiques initiales et la durée entre les 2 radio-graphies étaient associés aux scores les plus sévères d’arthrose radiologique. D’autres études, évaluant des coureurs de longue dis-tance non professionnels, ne retrouvent pas non plus d’augmentation du risque d’arthrose, que ce soit chez des marathoniens (56), des coureurs de longue distance (en moyenne de 12,5 à 25 miles [20 à 40 kms]/sem.) [57-61] ou des collégiens pratiquant du cross-country (62).

Sports à impact élevé et d’intensité élevée (sport de contact à risque de blessure)

• Dans la population généraleN. Thelin et al. (53), dans une étude rétrospective cas-contrôle, ont comparé 825 personnes ayant une arthrose fémorotibiale radiographique à 825 sujets contrôles. Leurs résultats montrent que parmi les hommes, ceux qui pratiquaient du football, du hockey sur glace ou du tennis avaient un risque plus élevé de gonarthrose, alors qu’il n’y avait pas de corrélation avec la pratique de sports tels que l’athlétisme, la course à pied et le ski de fond. Après analyse en régression multiple avec ajustement aux autres facteurs confon-dants (poids, taille, tabac, facteurs familiaux et métier), hors antécédent de blessure, seuls le football et le hockey sur glace restaient signifi cativement associés à la gonarthrose. D’autres études suggèrent que l’activité physique intense et à fort impact chez les personnes âgées de moins de 50 ans entraînerait un risque signi-fi cativement plus élevé d’arthrose que chez ceux qui ne pratiquent pas d’APS (45, 52, 63). Une limite majeure de ces études est que les données sur l’activité physique sont collectées rétrospectivement et que l’analyse des résultats ne prend pas en compte tous les facteurs de risque connus de l’arthrose, dont celui d’avoir eu une BMS antérieure traumatique. En effet, la plupart des études montrent que l’augmen-tation du risque d’arthrose en rapport avec le sport intensif est essentiellement liée aux antécédents de blessures, eux-mêmes liés à la pratique de sports de contact à impact élevé (14, 42, 44, 64). Les études prenant en compte les antécédents de BMS trauma-tique comme facteur de risque retrouvent systéma-tiquement qu’il s’agit du facteur de risque principal d’arthrose lié à l’activité physique (10, 40, 52). Dans l’étude rétrospective cas-contrôle de A.J. Sutton et al. (43), réalisée en Grande-Bretagne, 216 sujets (sélectionnés à partir d’une enquête nationale de 4 316 personnes), rapportant eux-mêmes la présence de gonarthrose, ont été comparés avec des sujets contrôles appariés. Le seul facteur de risque fortement associé au risque d’arthrose était le fait de rapporter un anté-cédent de traumatisme de genou (p < 0,01 ; OR = 8,0 [IC95 : 2,0-32,0]). La plupart de ces traumatismes de genou étaient en lien avec la pratique d’un sport de contact. Dans cette étude, les sujets qui avaient des articulations saines et participaient à des activités à faible impact n’avaient, indépendamment d’une blessure articulaire, pas de risque supplémentaire de développer une arthrose du genou ou de la hanche au long cours.

• Chez les athlètes de compétitionL’effet délétère de l’activité physique intensive à impact élevé sur le cartilage est en revanche mieux démontré dans cette population, bien qu’il ne s’agisse pour la plupart que d’études rétrospectives (65, 66). Dans celle de B. Marti et al. (67), des radiographies ont été effectuées sur d’anciens athlètes, âgés en moyenne de 42 ans : 27 coureurs de longue distance (> 65 miles [105  kms]/ sem.), 9 coureurs de bobsleigh et 23 témoins. Une arthrose de hanche radiographique a été retrouvée chez 19 % des coureurs de longue distance, mais dans aucun des autres groupes. L’âge, le nombre de kilo-mètres effectués par semaine et le rythme (running pace) étaient les facteurs prédictifs d’arthrose radio-graphique. Ce risque d’arthrose chez les athlètes a également été étudié en fonction du type de sports pratiqués. Dans l’étude rétrospective cas-contrôle de U.M. Kujala et al. (14), les auteurs ont comparé le taux d’admission hospitalière pour arthrose des membres inférieurs entre des athlètes d’élite et un groupe contrôle apparié. La comparaison était également effec-tuée en fonction du type de sports pratiqués : sport d’endurance (course de longue distance, ski de fond), sport d’équipe (football, hockey sur glace, basket-ball, athlétisme) et sport en puissance (boxe, lutte, haltéro-philie, lancer). Les athlètes avaient un taux d’admission plus élevé que les sujets contrôles, et les athlètes de sports d’équipe et de puissance avaient un risque plus élevé d’admission pour arthrose en centre hospitalier que les athlètes pratiquant des sports d’endurance.

SynthèseIl est donc très vraisemblable que les activités dyna-miques en charge d’intensité modérée à élevée sans impact élevé n’entraînent pas de risque d’arthrose et pourraient avoir un effet bénéfi que direct sur le cartilage. L’effet bénéfi que de l’APS pourrait s’expliquer également par l’effet de protection articulaire lié à l’entretien et au renforcement musculaire péri- articulaire. En revanche, la pratique d’une APS associant une intensité et un impact en charge élevés est un facteur de risque d’arthrose, probablement par le biais des lésions traumatiques.Les limites principales de certaines études sur le sujet sont que le niveau d’APS est rapporté par le patient lui-même et qu’il peut y avoir un biais de sélection des populations, en particulier chez les coureurs. Par  ailleurs, les autres facteurs de risque identifi és d’arthrose ne sont pas toujours pris en compte.

Conclusion

• La pratique d’une APS dynamique en charge d’intensité faible à modérée n’entraîne pas de risque d’arthrose. • L’APS à impact élevé pratiquée de façon intensive est à plus haut risque d’arthrose, surtout si elle est asso-ciée à un antécédent de blessure musculosquelettique ou à la pratique d’un sport en compétition.

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Références bibliographiques (suite)

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Risques d’arthrose des membres inférieurs liés à la pratique de l’activité physique et sportiveA. Hermet, A. Roren, R. Haddad, S. Poiraudeau, M.M. Lefèvre-Colau