Physique des forces

1. Concept de force

• Force : interaction invisible entre deux objets, ressentie par ses effets (déformation d’un corps, accélération ou immobilisation).
• Types de forces :
  • Force de contact (ex. poussée, traction)
  • Force à distance (ex. gravitationnelle, électromagnétique)
• La force est toujours une interaction mutuelle entre deux objets.
• Effets possibles :
  • Déformation (ex. allongement d’un muscle)
  • Changement de mouvement (accélération ou immobilisation)
• Exemple : lors de la marche, la première force utilisée est la force gravitationnelle $F_g$.

2. Représentation vectorielle d’une force

Une force est représentée par un vecteur caractérisé par :

• La force résultante est le vecteur dont l’effet (en termes d’accélération) est équivalent à la combinaison de toutes les forces appliquées.

3. Application aux muscles

• La force exercée par un muscle dépend de la structure des fibres musculaires :
  • Fibres fusiformes : la force suit la direction des fibres.
  • Fibres pennées (ex. quadriceps) : fibres orientées selon un angle de pénation.
    • La force totale du muscle est la résultante des forces exercées par chaque fibre, tenant compte de cet angle.
    • Bien que les muscles pennés contiennent plus de fibres, une partie de la force est perdue à cause de l’angle, compensée par la présence de fibres opposées.
• La force musculaire dépend aussi du volume musculaire et de la vitesse de contraction.

À retenir : Une force est une interaction vectorielle définie par son point d’application, sa direction, son sens et sa grandeur, capable de déformer ou d’accélérer un corps.

1. 1ère loi de Newton : Principe d'inertie

• Énoncé : Un corps conserve sa vitesse constante (ou reste immobile) si la somme des forces extérieures qui s'exercent sur lui est nulle :
  $\sum \vec{F} = \vec{0} \implies \vec{v} = \text{constante}$
• Conséquence : Sans force externe, pas de changement de mouvement.
• Exemple :
  • Saut en hauteur : mouvement parabolique où la vitesse horizontale reste constante (pas de force horizontale), la vitesse verticale varie sous l'effet de la gravité.
• Remarque : Les forces internes au système (ex : tourner la tête) ne modifient pas le mouvement global.

2. 2ème loi de Newton : Loi fondamentale de la dynamique

• Énoncé : La somme des forces extérieures appliquées à un corps est égale à la masse du corps multipliée par son accélération :
  $\sum \vec{F} = m \cdot \vec{a}$
• Définitions :
  • $\sum \vec{F}$ : force nette externe (en newtons, N)
  • $m$ : masse du corps (en kilogrammes, kg)
  • $\vec{a}$ : accélération du corps (en m/s²)
• Inertie : Capacité d’un corps à résister aux variations de son état de mouvement, proportionnelle à sa masse.
• Conséquence : Plus un objet est lourd, plus il est difficile de modifier sa vitesse.

3. 3ème loi de Newton : Principe d'action-réaction

• Énoncé : Si un objet A exerce une force sur un objet B, alors B exerce une force égale en grandeur et opposée en direction sur A :
  $\vec{F}_{A \to B} = - \vec{F}_{B \to A}$
• Conséquence :
  • Les forces sont toujours en paires opposées.
  • L’objet de plus faible masse subit une accélération plus grande.
• Exemple :
  • Un skateur reçoit une balle légère : sa vitesse change peu. Avec une balle lourde (medicine ball), la variation de vitesse est plus importante.
  • En marche ou course, la force exercée sur le sol est renvoyée, permettant le déplacement.

À retenir : Un corps reste en mouvement rectiligne uniforme si aucune force externe ne s’exerce sur lui (principe d’inertie). Toute force nette entraîne une accélération proportionnelle à la masse (2ème loi). Toute force exercée est accompagnée d’une force opposée égale (3ème loi).

1. Les grands types de forces

a) Force gravitationnelle

• Définition : Deux masses s'attirent mutuellement à distance selon la loi de la gravitation universelle.
• Formule : $$\vec{F}_g = G \cdot \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2}$$ avec $G$ la constante gravitationnelle, $m_1$, $m_2$ les masses, $r$ la distance entre elles.
• Poids : Force gravitationnelle exercée par la Terre sur un objet de masse $m$ : $$\vec{P} = m \cdot \vec{g}$$ où $g \approx 9{,}81\,m/s^2$.
• Effets : Peut être une aide (ex : descente) ou un obstacle (ex : se relever).

b) Force normale

• Définition : Force de contact exercée perpendiculairement à la surface d’appui, quelle que soit l’inclinaison du support.
• Rôle : Soutient l’objet en appui, équilibre partiellement ou totalement le poids.

c) Force de frottement

• Définition : Force qui s’oppose au mouvement relatif entre deux surfaces en contact.
• Types :

  Type	Description	Effet principal
  Frottement statique	S’oppose à la mise en mouvement (immobilité)	Empêche le glissement initial
  Frottement cinétique	S’oppose au mouvement relatif en cours	Freine le mouvement, dissipe de l’énergie

• Conséquences :
  • Peut gêner ou freiner le mouvement (usure, perte d’énergie thermique).
  • Permet la marche, la course, etc. (adhérence).

d) Force élastique

• Définition : Force de rappel exercée par un objet déformé (tension ou compression) qui tend à revenir à sa forme initiale.
• Types de déformation :
  • Élastique : déformation réversible, force de rappel proportionnelle à la déformation.
  • Plastique : déformation permanente.
• Propriétés :
  • Plus l’objet est étiré, plus la force de rappel est grande.
  • Plus la portion déformée est courte, plus la force de rappel est importante.
  • Possibilité d’augmenter l’effort en doublant les éléments élastiques (ex : ressorts en parallèle).

e) Résistance de l’air (force de traînée)

• Définition : Force exercée par l’air sur un objet en mouvement, s’opposant à ce mouvement.
• Importance :
  • Souvent négligeable, mais cruciale dans certains sports (javelot, cyclisme, saut en longueur).
  • Exemple : une feuille en boule tombe plus vite qu’une feuille plate à cause de la réduction de la résistance de l’air.
• Autres forces liées aux fluides :
  • Force d’Archimède (flottaison) : force verticale vers le haut exercée par un fluide sur un objet immergé.
  • Force de traînée : résistance des fluides (air, eau) au mouvement d’un corps.

À retenir : Les forces peuvent être de contact (normale, frottement, élastique) ou à distance (gravitationnelle, résistance de l’air), et chacune joue un rôle spécifique dans le mouvement et l’équilibre des corps.

1. Scalaire et vecteur

• Scalaire : grandeur définie par un nombre et une unité de mesure (ex. : température, masse).
• Vecteur : grandeur caractérisée par un module (intensité) et une orientation (direction + sens).
• La force est une grandeur vectorielle : il faut connaître sa magnitude et son orientation pour la décrire complètement.

2. Représentation d’une force

• Une force $\vec{F}$ est définie par :
  • son module $|\vec{F}|$ (intensité en newtons, N),
  • sa direction (ligne d’action),
  • son sens (vers où elle agit).
• Graphiquement, une force est représentée par un vecteur fléché dont la longueur est proportionnelle au module.

3. Addition des forces

• Les forces s’additionnent comme des vecteurs : la résultante $\vec{R}$ est la somme vectorielle des forces appliquées.
• Exemple simple : deux forces de 3 N et 4 N, dirigées dans le même sens, donnent une résultante de 7 N.

a) Méthodes d’addition

b) Propriétés vectorielles

• La somme de deux vecteurs $\vec{A}$ et $\vec{B}$ est un vecteur $\vec{R} = \vec{A} + \vec{B}$.
• La résultante dépend de la direction et du sens des vecteurs.
• Exemple de relations vectorielles (notation simplifiée) : $$\hat{x} + \hat{y} = \hat{c} + \hat{b} = \hat{x} \\ \hat{z} + \hat{z} = \hat{x}_c \\ \hat{x}_c = \hat{c} - \hat{x}_b \\ \hat{x}_b = \hat{b} = \hat{x}$$

À retenir : Une force est un vecteur, son addition respecte les règles vectorielles (direction, sens, module). La résultante d’un système de forces est la somme vectorielle de ces forces.

1. Mouvement de translation et rotation

• Mouvement de translation : déplacement de tous les points du corps dans la même direction.
• Mouvement de rotation : déplacement autour d’un point fixe du corps.
• Ces deux mouvements peuvent se combiner (ex. : saut avec rotation).

2. Condition d’équilibre de translation

• Un objet est en équilibre de translation si sa somme des forces extérieures est nulle :

  $$\sum \mathbf{F} = \mathbf{0}$$

• En équilibre, l’accélération est nulle (2ᵉ loi de Newton : $\mathbf{F} = m \mathbf{a}$).

3. Forces de frottement

• $N$ = force normale (force de contact perpendiculaire entre surfaces).
• La force de frottement dépend de $N$ mais pas de la surface de contact.
• $\mu$ = coefficient de frottement (statique ou cinétique), caractéristique des surfaces.
• $f_s > f_c$ : il faut plus de force pour initier le mouvement que pour le maintenir.

4. Application biomécanique

• L’articulation la plus sujette à l’arthrose est la cheville, car elle supporte beaucoup de poids malgré une fréquence d’arthrose plus élevée à la hanche.

5. Pulley (poulie)

• La poulie permet de changer la direction d’une force appliquée sans frottement (idéal).
• Important de distinguer si la charge est déplacée de manière directe ou indirecte pour analyser les forces.

À retenir : Un objet est en équilibre de translation si la somme vectorielle des forces extérieures qui s’exercent sur lui est nulle.

1. Moment de force

• Définition : Le moment de force mesure l'efficacité d'une force à provoquer une rotation autour d'un axe.
• Formule :
  $M_F = r \times F_\perp = F \sin(\theta) \times r = r_\perp \times F$
  avec $r$ la distance entre le point d'application de la force et l'axe de rotation, perpendiculaire à la force.
• Sens de rotation :
  • Moment positif : rotation anti-horaire
  • Moment négatif : rotation horaire
• Couple de forces : deux forces égales, parallèles et opposées créent un moment de force (couple).
• Unité :
  $M = F \times d$
  avec $M$ en newton-mètre (Nm), $F$ en newton (N), $d$ en mètre (m).
• Exemple : En musculation, si le moment exercé par le biceps est supérieur à celui de l'haltère, le coude fléchit.

2. Équilibre de rotation

• Équilibre statique : somme des moments nulle, pas de rotation.
• Équilibre dynamique : rotation à vitesse constante (moment résultant nul).

3. Centre de masse (CM) et centre de gravité

• Centre de masse : point où la masse totale d’un objet peut être considérée comme concentrée.
• Propriétés :
  • Si masse répartie uniformément, CM au centre géométrique.
  • Si masse inégale, CM déplacé vers la partie la plus lourde (ex : humain, CM à 57 % de la taille).
  • CM peut être en dehors de l’objet (ex : saut en hauteur).
  • Si l’objet a un axe de symétrie, le CM se trouve sur cet axe.
• Condition d’équilibre : le CM doit se situer dans la base de sustentation pour assurer la stabilité.

4. Bras de levier

• Point d'appui : pivot autour duquel la force agit.
• Principe d’Archimède : un levier avec un point d’appui permet de soulever une charge, quelle que soit sa masse, en adaptant la force et la distance.
• Forces en jeu :
  • Force d’action (effort)
  • Force résistante (charge)

5. Types de leviers

6. Avantage mécanique (AM)

• Définition : rapport entre le bras de levier de la force d’action et celui de la résistance.
• Formule :
  $AM = \frac{\text{bras de levier de la force}}{\text{bras de levier de la résistance}}$
• Interprétation :
  • $AM > 1$ : avantage mécanique (2e classe)
  • $AM < 1$ : désavantage mécanique (3e classe)
• Compensation : un désavantage mécanique peut être compensé par un avantage cinématique (déplacement plus important de la force d’action que de la charge).

À retenir : Le moment de force est maximal lorsque la force est perpendiculaire au bras de levier, et l’équilibre de rotation nécessite que la somme des moments soit nulle.

1. Cinématique du mouvement

La cinématique est l'étude descriptive du mouvement, sans s'intéresser à ses causes (contrairement à la dynamique). Elle analyse la position, la vitesse et l'accélération d'un corps.

2. Grandeurs fondamentales

3. Cas particulier : mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA)

• Accélération constante : $a = \text{constante}$
• Vitesse varie linéairement : $v = v_0 + a t$
• Position varie paraboliquement : $x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2} a t^2$
• Exemple : chute libre avec $a = -g = -9{,}81\,m/s^2$

Un corps soumis à une force constante subit une accélération constante.

4. Mouvement de projectile (2D)

• Mouvement décomposé en deux directions indépendantes :

  • Horizontale : vitesse constante (sans résistance de l'air)
  • Verticale : accélération due à la gravité $-g$

• Trajectoire parabolique

• Portée maximale (distance horizontale) pour un angle d'envol $\theta$ :

  $$P = \frac{v^2 \sin 2\theta}{g}$$

• Hauteur maximale :

  $$H = \frac{(v \sin \theta)^2}{2g}$$

• Durée de vol :

  $$T = \frac{2 v \sin \theta}{g}$$

• Angle optimal pour portée maximale (même hauteur de départ et d'arrivée) : $\theta = 45^\circ$

• Si hauteur de départ et d'arrivée différentes, l'angle optimal varie :

  • Lancer franc au basket (arrivée plus basse) : angle optimal > 45°
  • Lancer de poids (arrivée plus haute) : angle optimal < 45°

5. Cinématique angulaire (mouvement de rotation)

• Déplacement angulaire : angle parcouru (en degrés ou radians)

  • 1 révolution = 360° = $2\pi$ radians
  • $1\,rad = 57{,}3^\circ$

• Vitesse angulaire moyenne :

  $$\omega = \frac{\Delta \theta}{\Delta t}$$

• Accélération angulaire moyenne :

  $$\alpha = \frac{\Delta \omega}{\Delta t}$$

• Le centre de rotation peut varier dans le temps (centre de rotation instantanée, CIR).

• Sens de rotation : horaire ou antihoraire.

6. Application biomécanique

• Analyse des mouvements sportifs : hauteur de saut, vitesse atteinte, durée d'accélération.
• Propagation des mouvements dans les segments corporels du plus volumineux au plus petit (exemple : lancer de balle → jambe, hanche, épaule, coude, poignet, main, doigts).
• Mesures possibles :
  • Accélération via accéléromètre (smartphone, capteur de choc)
  • Vitesse via compteur, radar (effet Doppler)
  • Position via analyse 2D/3D

La cinématique permet de décrire précisément un mouvement par ses grandeurs caractéristiques sans se préoccuper des forces qui le produisent.

1. Quantité de mouvement

• Définition : La quantité de mouvement $\vec{p}$ est un vecteur défini par
  $\vec{p} = m \cdot \vec{v}$
  où $m$ est la masse (kg) et $\vec{v}$ la vitesse (m/s). L'unité est kg·m/s.

• Propriété :
  Selon la 1ère loi de Newton, un corps isolé conserve sa quantité de mouvement si la somme des forces extérieures est nulle :
  $\sum \vec{F}_{ext} = 0 \implies \frac{d\vec{p}}{dt} = 0$

2. Impulsion et 2ᵉ loi de Newton

• Impulsion $\vec{I}$ : variation de la quantité de mouvement entre un état initial et final
  $\vec{I} = \Delta \vec{p} = \vec{p}_f - \vec{p}_i$
  unité : N·s ou kg·m/s.

• Relation avec la force :
  Si la force résultante $\sum \vec{F}$ est constante sur un intervalle $\Delta t$,
  $\vec{I} = \sum \vec{F} \cdot \Delta t$
  Cette relation permet de décrire l'effet d'une force sur la vitesse sans passer par l'accélération.

• Cas d'une force variable :
  L'impulsion est égale à l'aire sous la courbe de la force en fonction du temps :
  $\vec{I} = \int_{t_i}^{t_f} \sum \vec{F}(t) \, dt$

• Exemple d'application :
  Pour un objet de masse $m$ soumis à une impulsion $\vec{I}$, la vitesse finale est donnée par
  $\vec{I} = m \vec{v}_f - m \vec{v}_0$

3. Impulsion et performance sportive

• L'impulsion dépend de deux paramètres :

  Paramètre	Effet sur l'impulsion
  Force exercée	Plus la force est grande, plus l'impulsion augmente
  Durée du contact	Plus la durée est longue, plus l'impulsion augmente

• Limite : Il est difficile de maintenir une force maximale longtemps ; augmenter la durée diminue la force moyenne, ce qui peut réduire l'impulsion.

• Application :

  • Lors d'un shoot au football, accompagner le ballon augmente la durée de contact et donc l'impulsion.
  • En réception d'un objet, augmenter le temps de contact (ex : flexion du genou) réduit la force nette, diminuant le risque de blessure.

4. Conservation de la quantité de mouvement lors d'un impact

• Lors d'un choc, la quantité de mouvement totale est conservée, mais les vitesses des corps changent.
• Exemple : un rugbyman de 100 kg courant à 15 km/h heurte un joueur de 50 kg ; la vitesse de ce dernier augmente après l'impact.

5. Moment cinétique (moment angulaire)

• Définition : Le moment cinétique $\vec{L}$ d'un corps en rotation est donné par
  $\vec{L} = I \vec{\omega}$
  où

  • $I$ est le moment d'inertie (kg·m²),
  • $\vec{\omega}$ la vitesse angulaire (rad/s).

• Moment d'inertie :
  Pour une masse ponctuelle à distance $r$ de l'axe de rotation,
  $I = m r^2$
  La distance $r$ influence plus le moment d'inertie que la masse.

• Unité : $\vec{L}$ s'exprime en kg·m²/s ou N·m·s.

• Conservation :
  Si la somme des forces extérieures est nulle, le moment cinétique est conservé :
  $\sum \vec{F}_{ext} = 0 \implies \frac{d\vec{L}}{dt} = 0$

6. Application à la course à pied

• Pour augmenter la vitesse, il faut ramener rapidement les jambes vers l'avant en fléchissant hanche et genou, ce qui diminue le moment d'inertie en rapprochant la masse du centre de rotation et augmente la vitesse angulaire.

• La coordination des flexions des membres inférieurs (MI) et supérieurs (MS) est nécessaire pour éviter une rotation indésirable du tronc.

1. Solide

Un solide est un corps avec une forme et des dimensions définies, pouvant être :

• Indéformable (modèle théorique)
• Déformable (loi de Hooke)

2. Force

Définition : cause capable de modifier la vitesse ou provoquer une déformation (Bray).
Représentée par un vecteur caractérisé par :

• Direction
• Sens
• Point d'application
• Valeur (en Newton, N)

• Force efficace : $F_e = F \cos \alpha$ (avec $\alpha$ angle entre force et direction d'action)

  • $\alpha = 0^\circ$ → force optimale
  • $\alpha = 90^\circ$ → force inefficace

• Bras de levier : distance perpendiculaire entre la ligne d'action de la force et le pivot.
  Exemple : insertion du biceps devant le coude → petit bras de levier mais contraction rapide.

• Moment de force :

  $$M = F \times d \quad (N \cdot m)$$

  où $d$ est le bras de levier.
  Exemple : pédalier → plus la vitesse augmente, plus le moment est dur à produire.

• Relations entre forces : colinéaires, coplanaires, concourantes, parallèles → possibilité de calculer la résultante.

3. Travail, Puissance, Énergie

4. Centre de gravité (CG)

Point fictif où s'applique la résultante des forces de pesanteur.

• Résultante des forces : $R_{CG}$
• Poids : $P = m \times g$

5. Levier

Types de leviers selon la position des forces et du point d'appui :

6. Poulie

Dispositif qui modifie la direction de la force sans en changer la valeur.
Exemple : axe, roue.

7. Courses

Distance parcourue par les extrémités musculaires :

8. Chaîne

Succession de muscles ou articulations permettant un mouvement coordonné :

• Chaîne articulaire : petites amplitudes articulaires successives pour un mouvement global.
• Chaîne musculaire : muscles alignés en succession pour produire un mouvement fluide.

À retenir : La force est un vecteur caractérisé par sa direction, son sens, son point d'application et sa valeur, et son efficacité dépend de son orientation par rapport à l'action.

1. Anatomie et caractéristiques de l’articulation de la hanche

• Articulation coxo-fémorale : sphéroïde, congruente, concordante, portante, stable, profonde et mobile.
• Angle coxo-fémoral : environ 130° entre col et tête fémorale.

  • 

    130° = coxa valga (augmentation de l’angle)

  • < 130° = coxa vara (diminution de l’angle, contraintes accrues sur muscles abducteurs)
• Tête fémorale : petite, recouverte de cartilage épais (3,5 mm aux zones de forte contrainte), couvre environ 240° de la sphère.
• Col fémoral : long, améliore le bras de levier musculaire.
• Acétabulum : orienté en dehors, en bas et en avant, recouvre partiellement la tête fémorale (ogiveuse, forme triangulaire pour une meilleure répartition des contraintes).
• Capsule articulaire : fibres circulaires rétrécies en partie moyenne pour éviter la décoaptation, pression intracapsulaire inférieure à la pression atmosphérique (effet de succion).
• Labrum : zone semi-rigide améliorant la congruence et la stabilité.
• Ligaments :
  • Antérieurs : ilio-fémoral, pubo-fémoral (protection)
  • Postérieur : ischio-fémoral
  • Ligament rond : dans la cavité, tendu en adduction, passage des artères.

2. Complexe lombo-pelvi-fémoral

• Os coxal joue un rôle intermédiaire, permettant la flexibilité lombaire et la mobilité fémorale.
• Gère les changements de position (assis-debout) et l’inclinaison pour le déplacement.
• Avantages : protection grâce à la profondeur, bras de levier important (col fémoral).
• Désavantage : palpation difficile à cause des tissus mous en tension.

3. Mobilité de la hanche

• Circumduction : combinaison de flexion, abduction, adduction et extension.

4. Stabilité de la hanche

• Stabilité passive : capsule, ligaments, labrum, pression intracapsulaire négative.
• Stabilité active :
  • Plan sagittal : muscles iliaque et ischio-jambiers agissent comme une sangle de plaquage.
  • Plan frontal : muscles abducteurs (moyen et petit fessier, fibres postérieures, deltoïde fessier) et tenseurs du fascia lata (TFL) assurent le maintien latéral.
  • Tirant médial : muscles obturateurs et jumeaux empêchent l’écartement excessif des hanches.

En appui unipodal, la stabilité dépend de la force des abducteurs pour éviter la bascule du bassin.

5. Pathologies et variations biomécaniques

6. Contraintes mécaniques et charges sur la hanche

• La hanche subit des contraintes élevées car le bras de levier des muscles abducteurs est plus court que celui du poids du corps.
• Calcul de Pauwels : en appui monopodal, la réaction articulaire $R$ est 2,5 à 3 fois le poids corporel $P$.
• En appui bipodal : $R = \frac{1}{2} P$.
• En position monopodal sans appui : $R = \frac{1}{8} P$.
• En position triple flexion sans appui : $R = \frac{1}{3} P$.

La hanche est donc la région qui subit les plus fortes contraintes mécaniques lors de la marche et de la station unipodale.

7. Résumé des variations physiologiques des amplitudes articulaires

À retenir : La hanche est une articulation stable et profonde, avec un équilibre complexe entre mobilité et stabilité assuré par sa géométrie, ses ligaments, sa capsule, et un système musculaire puissant et coordonné. Les contraintes mécaniques sont maximales en appui unipodal, expliquant la vulnérabilité aux pathologies et l’importance des muscles abducteurs dans la stabilité.

1. Vocation fonctionnelle du genou

• Plan sagittal : permet la flexion, rapproche le centre de gravité (CG) vers le sol.
• Plan frontal : rotation latérale ou médiale du tronc, moins importante.
• Valgum physiologique : facilite l'économie des déplacements frontaux du CG en appui unipodal, absence entraîne un dandinement (ex : démarche canard).

2. Pathologies fréquentes

• Rhumatologie : gonarthrose.
• Traumatologie : vulnérabilité aux traumatismes directs et indirects (dépendance aux bandes ligamentaires).
• Orthopédie infantile : dysplasie (varum/valgum, syndrome fémoro-patellaire).
• Neurologie : atteinte du nerf fémoral (manque de verrouillage, paralysie).

3. Rappel anatomique

a) Morphologie

• Genou soumis à fortes contraintes dues au bras de levier important du centre de masse (CM).
• Valgus physiologique : rapprochement de l'articulation vers l'axe du corps, pieds écartés pour translations du CM.
• Situation de chamière : la patella facilite le glissement, augmente le bras de levier (BdL) du quadriceps, diminue les frottements et protège contre l'usure.

b) Ostéoarticulaire

c) Capsulo-ligamentaire

• Capsule unique pour les 2 articulations, tendue frontalement, lâche sagittalement.
• Ligaments coronaire, collatéraux (LCT, LCF), pivot central (LCA, LCP) assurent stabilité et verrouillage.
• Ligaments croisés : tension isométrique, bloquent tiroirs antérieur (LCA) et postérieur (LCP).
• Ligaments collatéraux tendus en extension, LCF se détend plus vite permettant rotation médiale.

d) Musculaire

• Muscles courts : poplité, court biceps.
• Muscles longs (polyarticulaires) : sartorius, semi-tendineux, gracile, semi-membraneux, tractus ilio-tibial, long biceps, quadriceps.
• Quadriceps : principal extenseur, système dérouleur via patella (galet sésamoïde), augmente BdL, angle Q ~165° (poussée latérale).
• Paradoxe de Lombard : association antagoniste des muscles polyarticulaires en flexion/extension.
• Appareil extenseur postérieur : économise contraintes fémoro-patellaires (0-60°), couplage ischio-jambiers et gastrocnémiens.

4. Parties molles

• Bourses synoviales : rétrotendineuse, prétendineuse, semi-membraneuse, patte d'oie.
• Fascia superficiel : système porte-jartelle.
• Fascia profond/postérieur : grand fessier, fascia lata, TFL, tractus ilio-tibial.

5. Mobilité articulaire

a) Articulation fémoro-patellaire

• Active : déplacement linéaire vertical de la patella (jusqu'à 3x sa taille en flexion active).
• Passive : mobilité dans tous les plans, glissement vertical double de la hauteur de la patella.

b) Articulation fémoro-tibiale

6. Stabilité articulaire

• Plan frontal : valgus physiologique (~170°) assure stabilité.
• Plan sagittal : léger recurvatum (5-10°) normal, flexum pathologique.
• Plan transversal : rotation latérale importante.

7. Contraintes articulaires

• Valgus augmente contraintes latérales fémoro-patellaires.
• Rotation latérale ou tubérosité tibiale trop latérale majore contraintes latérales.
• Ménisques répartissent contraintes, amortissent, fragmentent forces verticales et horizontales.

8. Économie fonctionnelle du genou

• Éviter positions hyperfléchies.
• Utiliser genuflexion ou balancement des hanches pour s'accroupir.
• Alterner phases de repos et de contraintes.
• Marcher plutôt que piétiner, s'asseoir plutôt que rester debout.
• Bien régler la selle à vélo pour éviter flexion excessive.
• Amortir chocs via articulations supérieures et inférieures.
• Utiliser appuis complémentaires (mur, canne).

À retenir : Le genou combine mobilité et stabilité grâce à une architecture osseuse, ligamentaire et musculaire complexe, permettant d’absorber les contraintes tout en assurant un contrôle précis des mouvements essentiels à la locomotion.

1. Anatomie fonctionnelle de la cheville

La cheville fait le lien entre le segment jambier et le pied, comprenant principalement les articulations :

La limite supérieure est la zone malléolaire, la limite inférieure correspond au tarse postérieur et inférieur.

2. Degrés de liberté

La cheville possède 3 degrés de liberté essentiels à sa mobilité :

1. Flexion-extension (mouvement principal)
2. Abduction-adduction
3. Rotation axiale (pronation-supination)

Elle sert de charnière entre le pied et la jambe, permettant la répartition des contraintes vers l'avant et l'arrière.

3. Rappel anatomique osseux

4. Orientation des axes articulaires

5. Articulations clés

• Tibio-fibulaire inférieure : syndesmose fibreuse, sans cartilage hyalin, avec un récessus capsulaire.
• Talo-crurale : articulation ginglyme à géométrie variable, avec une largeur plus grande en flexion.

6. Pathologies principales

À retenir : La cheville est une articulation complexe à 3 degrés de liberté, assurant la liaison entre jambe et pied, avec une géométrie osseuse et ligamentaire spécifique qui conditionne sa mobilité et sa stabilité.