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De nouvelle connaissance sur l’architecture du tendon quadricipital



Contexte


L’insertion du quadriceps sur la patella est traditionnellement décrit comme un tendon commun avec une organisation en 3 parties (Andrikoula et al. 2006, Iriuchishima et al. 2012 ; Sonin et al. 1995 ; Warwick et Williams 1973 ; Yablon et al. 2014) avec en superficie les fibres du droit fémoral (DF), en profondeur le vaste intermédiaire (VI) et entre les deux les vastes : médial (VM) et latéral (VL). D’autres études suggèrent que l’anatomie du tendon est variable avec de 2 à 5 couches et une organisation complexe (Waligora et al. 2009, Zeiss et al. 1992). Dans de récente étude anatomique, le nom de tenseur du vaste intermédiaire (TVI) intervient entre le VL et le VI (Grob et al, Rajasekaran et Hall 2016). L’identification du TVI est dépendante de la morphologie et des relations entre les VM et VL. L’aponévrose du tendon du TVI est souvent dans l’épaisseur au milieu du tendon quadricipital et au niveau de l’insertion supéro-médiale du bord de la patella. L’organisation et son rôle sont méconnues car longtemps confondu avec le quadriceps (Grob et al.).

A travers la compréhension de l’architecture et le mécanisme de l’extension du genou, on recherchera les liens avec la clinique. Le tendon quadricipital (TQ) est impliqué dans beaucoup de chirurgie orthopédique du genou (tendon et articulaire). C’est pourquoi, une meilleure compréhension de l’anatomie du TQ est fondamentale pour améliorer les techniques chirurgicales et les interprétations radiologiques lors d’atteinte de l’appareil extenseur du genou (Yablon et al. 2014 ; Zeiss et al. 1992)
 

Proposition et hypothèse


Il est possible que le TVI soit un cinquième éléments du groupe du quadriceps du faite de sa présence dans le TQ. Il a été montré que l’aponévrose du tendon est en relation avec le TQ et l’insertion supéro-médiale de la patella. La proposition de cette étude est d’investiguer les différents liens structuraux du TQ avec le rôle sur la composante de l’appareil extenseur du genou.
 

Méthodes


Pour se faire, on utilise 7 cadavres (5 hommes/2 femmes, âge moyen = 78 ans) sur lesquelles on réalise un protocole de dissection standard. On identifie les éléments vasculo-nerveux ainsi que chaque muscle du quadriceps. Afin de mieux visualiser, on fait une réfection à la partie moyenne du DF et du sartorius (S). Chaque aponévrose est identifiée de l’insertion proximale à distale afin de faire différente mesure.
 

Résultats

De nouvelle connaissance sur l’architecture du tendon quadricipital

figure 1
 
La figure 1 est une vue antérieure où figure deux marqueurs rouges qui représentent les condyles fémoraux et un point rouge qui est l’axe du fémur. Pour une meilleure visualisation, on met de côté le S et le DF. Les différents composants de l‘appareil extenseur sont décrits comme un oignon avec un aspect multicouche. Les fibres superficielles latérales et médiales sont empilées et forment l’épaisseur du TQ. Le VM communique ces insertions avec le VI, le DF et la patella.
De nouvelle connaissance sur l’architecture du tendon quadricipital

figure 2
 
L’orientation en multicouche de l’appareil extenseur du genou est représentée sur la partie distale. Les marqueurs rouges correspondent aux condyles fémoraux. Le VM est en relation avec les insertions du VI et du DF formant un complexe en plusieurs couches sur l’aponévrose du VI. La partie latérale de l’aponévrose du VI forme la partie profonde du TQ. La partie médiale de l’aponévrose du VI se sépare en une partie superficielle et une profonde avec une orientation en direction du condyle latérale du fémur. Et inversement pour les fibres latérales vers le condyle médiale. Le point bleu est le point de fusion intermédiaire du TQ et la partie supérieure de la base de la patella. Pour mieux visualiser les points de fusion, on a surligné en noir. Les lignes blanches indiquent la direction des fibres vers les condyles.
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figure 3
 
La figure 3 nous montre l’architecture du quadriceps (Q) avec le DF / VL / TVI et VI. La partie médiale de l’aponévrose du VI se sépare en 2 : superficiel et profond en médial. On y voit les insertions du VM sur la patella et la capsule (flèche bleu), le DF avec la flèche rouge et le VI. Mais aussi l’insertion antérieure du VM sur le VI (VM antérieur) et l’insertion postérieure du VM sur le VI (VM postérieur).
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figure 4
 
Les deux points bleues F1 et F2 sont les points de fusion de la couche intermédiaire du TQ. Toutes les parties de l’appareil extenseur fusionnent vers 13 à 90 mm au dessus de la partie proximale du pôle supérieur de la patella (point bleu sur la patella). La partie latérale du VI constitue la partie profonde du TQ. La partie intermédiaire fusionne entre le 30 à 90mm à partir de la base de la patella avec les aponévroses du TVI et VL ; et constitue la partie intermédiaire du TQ. La partie superficielle est formée par le DF. Les points de fusion sont soulignés en noir. En fonction des niveaux de section on trouve 2, 3 ou 4 épaisseurs (flèches blanches avec numéro).
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figure 5
 
On y voit l’insertion du VM avec le VI, DF et patella. L’aponévrose du VL est séparée en 2 faisceaux. Les fibres du VL et TVI sont orientées en direction du condyle médial avec une partie du DF et VM au niveau du cercle vert. Le VL sur sa grande partie s’insert sur la partie supéro-latérale marqué par le cercle rouge.
 

Discussion


Les données publiées sur la structure du TQ sont diverses. Bien que quelques auteurs observent 3 couches (Andrikoula et al. 2006, Iriuchishima et al. 2012, Sonin et al. 1995 ; Warwick et William 1973 ; Yablon et al. 2014), certains entre deux et plusieurs (Waligra et al. 2009 et Zeiss et al.1992). Les ouvrages d’anatomie ne prêtent pas attention à la structure du TQ et parlent brièvement de 4 éléments musculaires formant le quadriceps qui fusionnent en TQ (Moore et al. 2014 ; Netter 2011 ; Pabst 2008 ; Platzer 2013 ; Schünke et al. 2011). Dans cette dissection, la structure du TQ en 3 couches est trouvée avec la couche intermédiaire qui est sous divisée. De plus, on y trouve le tenseur du vaste intermédiaire (TVI) et une description de l’architecture de l’appareil extenseur (Grob et al ; Rajasekaran et al 2016). De la même façon que les rapports de : Andrikoula et al. 2006, Iriuchishima et al. 2012, Sonin et al. 1995 ; Warwick et William 1973 ; Yablon et al. 2014 ; Zeiss et al. 1992 ; cette étude trouve quelques variations dans la structure du tendon. Cependant, la variabilité est restreinte au point de fusion plutôt qu’au nombre ou qu’à la structure des différentes couches entre individu (figure 3). Dans 4 cas, une aponévrose indépendante du TVI est visible. Dans 5 cas, l’aponévrose TVI résulte soit du VI ou soit du VL. Dans un cas, une insuffisante aponévrose est observée. Cependant, ces variations ne changent pas l’aspect général de l’architecture du TQ. En contraste avec les livres d’anatomie, nous retrouvons 2 couches médiales de l’aponévrose du VI, dans l’épaisseur intermédiaire du TQ. Le VM est un important stabilisateur dynamique des forces latérales et comprend des insertions sur toutes les couches du VI (fig 2, 3 et 4). De ce fait, pas seulement le VM mais aussi le VI représente un contrôle latéral de la patella. Le postula est que le TQ est composé de 6 éléments sur une multicouche basée sur des dissections récentes : VI aponévrose latéral, aponévrose profonde et superficielle médial du VI, VL, TVI et DF. Tous ces éléments ont des différences de dissection et d’insertion. La situation devient plus complexe et confuse au regard des différentes aires de section du TQ. Il y a une haute variabilité sur les points de fusion superficielle et profonde au niveau de la couche intermédiaire (13 et 90 mm). Les orientations obliques de ces deux sous divisions de la couche intermédiaire apparaissent être la plus grande raison de la diversité des publications sur l’architecture du TQ (Waligora et al. 2009, Zeiss et al. 1992). Ceci dépend des niveaux de section transversale entre 2, 3 ou 4 couches (fig 4). L’aponévrose du VL peut être séparée en 2 ou 3 lots de fibres (fig 4) pouvant causer des confusions. Zeiss et al. étudient l’apparence à l’IRM de 52 genoux avec des tendons normaux. Ils décrivent que l’interprétation de l’architecture du TQ est difficile dans la couche intermédiaire. Ils trouvent que le nombre de couche est variable, entre 2 (30%), 3 (56%) et 4 (6%). Sur 8% des genou, les couches ne sont presque jamais visibles (Zeiss et al 1992).

A la différence des autres investigations, cette étude retrace tous les composants de l’appareil extenseur de l’insertion proximale à distale (fig 1 et 3). Ce qui nous permet d’avoir un aperçu des expansions sur les différentes couches. L’analyse de l’architecture du TQ par dissection longitudinale et transversale est limitée (Waligora et al. 2009, Zeiss et al. 1992) et l’interprétation est difficile.

Le TQ peut être utilisé pour la reconstruction du LCA (Crall et Gilmer 2015 ; Geib et al 2009 ; Lee et al 2016 ; Lee et al 2007 ; Marshall et al 1979 ; Slone et al 2015), le LCP (Chen et al ; Chen et al 2004 ; Wu et al 2007), le rétinaculum médial de la patella (Lenschow et al 2015 ; Steiner et al 2016). Ces autogreffes ont en commun des propriétés biologiques et mécaniques comme d’autres greffes sur les ischio-jambiers avec parfois des effets supérieurs (Hans et al 2008). Cependant, la prise sur le TQ (avec ou sans os) a un impact fonctionnel sur l’appareil extenseur, car altère l’architecture en multicouche. Chen et al rapporte que 9% des sujets ont des douleurs sur le site de prélèvement et un risque d’aller vers la rupture partielle du TQ (Pandey et al 2015). La perte de 20% de la force du quadriceps après ligamentoplastie avec prise du greffon sur le TQ entraine une faiblesse musculaire de l’appareil extenseur surtout chez la femme (Chen et al 2006 ; Yasuda et al.). Il est évident que ce type de technique impacte la fonctionnalité. Par exemple, si la greffe se situe sur la couche intermédiaire au niveau des points de fusion, alors : la transmission des forces et la stabilité patellaire seront altérées pour les raisons anatomiques évoqué ci-dessus (Lieb et Perry 1971, Pocock 1963, Toumi et al 2007). C’est pourquoi, de nombreuses questions émanent sur la prise de greffe sur le TQ et les répercussions sur la performance.
 

Conclusion


Les résultats de cette étude sont la révélation du complexe architectural en 3 couches du tendon quadricipital formé par 6 éléments. Les éléments sont : 1/ l’aponévrose latérale du vaste interne, 2/ l’aponévrose profonde latérale du vaste intermédiaire, 3/ l’aponévrose superficielle médiale du vaste intermédiaire, 4/ le vaste latéral, 5/ le tenseur du vaste intermédiaire et 6/ le droit fémoral. Ces éléments de l’appareil extenseur sont en lien avec la partie proximale de la patella sous forme d’un complexe en multicouche. Il y a deux couches intermédiaires montrant des points de fusion variables. Le vaste médial est en lien avec le TQ avec les insertions médiales sur toutes les épaisseurs de celui-ci. De futures études sont nécessaires pour traduire les liens entre l’anatomie et les pathologies fémoro-patellaires (ou opération du genou).
Les limites de cette étude sont les spécimens inclus et leurs variations inter-individuelles. Une autre limitation est l’investigation du TQ est l’âge élevé des donneurs. En effet, l’atrophie musculaire est importante à cette âge (2,2 à 12%) et cela ne représente pas ce qui se passe sur l’adulte sain. Néanmoins, les fondements architecturaux du muscle quadriceps sont bien présents. Vu la complexité du TQ, de future investigation seront nécessaires chez le jeune adulte sain.
 
 

Résumé

De nouvelle connaissance sur l’architecture du tendon quadricipital

Ci dessus, l’architecture en 3 épaisseurs du TQ. En superficie (I) la couche formée par le DF. La couche intermédiaire (II) est sous-divisée en 2. Le tendon du VI montre le complexe multicouche avec la partie latérale (latéral VI) en profondeur et la partie profonde et superficielle du VI. Les deux parties : superficielle et profonde médial du VI fusionnent respectivement avec le tenseur du VI et le VL. La partie latérale du VI forme la profondeur du TQ. On note des aponévroses entre le TVI vers le latéral du VI et/ou la partie VL [Grob et al.]. Le VM n’est pas directement en lien avec l’architecture du TQ. Il s’insert sur les aponévroses du VI et du DF en antérieur et en postérieur.
 

Article original


New insight in the architecture of the quadriceps tendon, Karl Grob, Mirjana Manestar, Luis Filgueira, Timothy Ackland, Helen Gilbey and Markus S. Kuster Grob et al. Journal of Experimental Orthopaedics (2016) 3:32 DOI 10.1186/s40634-016-0068-y
 
Références :
Andrikoula S, Tokis A, Vasiliadis H, Georgoulis A (2006) The extensor mechanism
of the knee joint: an anatomical study. Knee Surgery, Sport. Traumatol. Arthrosc. J Article, Springer, Berlin/Heidelberg 14:214–220
Apostolopoulos AP, Nikolopoulos DD, Polyzois I, Nakos A, Liarokapis S, Stefanakis G, Michos IV (2010) Total knee arthroplasty in severe valgus deformity: Interest of combining a lateral approach with a tibial tubercle osteotomy. Orthop Traumatol Surg Res 96:777–784
Arriaza R, Gayoso R, López-Vidriero E, Aizpurúa J, Agrasar C (2016) Quadriceps autograft to treat Achilles Chronic tears: a simple surgical technique. BMC Musculoskelet Disord 17:116
Chen C-H, Chen W-J, Shih C-H (2002) Arthroscopic reconstruction of the posterior cruciate ligament: a comparison of quadriceps tendon autograft and quadruple hamstring tendon graft. Arthroscopy 18(6):603–12
Chen CH, Chen WJ, Shih CH (2001) Lateral collateral ligament reconstruction using quadriceps tendon-patellar bone autograft with bioscrew fixation. Arthroscopy 17:551–554
Chen C-H, Chen W-J, Shih C-H, Chou S-W (2004) Arthroscopic posterior cruciate ligament reconstruction with quadriceps tendon autograft: minimal 3 years follow-up. Am J Sports Med 32:361–368
Chen C-H, Chuang T-Y, Wang K-C, Chen W-J, Shih C-H (2006) Arthroscopic anterior cruciate ligament reconstruction with quadriceps tendon autograft: clinical outcome in 4–7 years. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 14:1077–1085
Crall TS, Gilmer BB (2015) Anatomic All-Inside Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Using Quadriceps Tendon Autograft. Arthrosc Tech 4:e841–e845
Cutts A (1988) Shrinkage of muscle fibres during the fixation of cadaveric tissue. J Anat 160:75–78
Friederich JA, Brand RA (1990) Muscle fiber architecture in the human lower limb. J Biomech 23:91–95
Geib TM, Shelton WR, Phelps RA, Clark L (2009) Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Using Quadriceps Tendon Autograft: Intermediate-Term Outcome. Arthrosc J Arthrosc Relat Surg 25:1408–1414
Gorschewsky O, Klakow A, Pütz A, Mahn H, Neumann W (2007) Clinical comparison of the autologous quadriceps tendon (BQT) and the autologous patella tendon (BPTB) for the reconstruction of the anterior cruciate ligament. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 15:1284–1292
Grob K, Ackland T, Kuster M, Manestar M, Filgueira L (2016) A newly discovered muscle: The tensor of the vastus intermedius. Clin Anat 29(2):256–63. doi:10.1002/ca.22680. Epub 2016 Jan 6
Han HS, Seong SC, Lee S, Lee MC (2008) Anterior cruciate ligament reconstruction : quadriceps versus patellar autograft. Clin Orthop Relat Res 466:198–204
Iriuchishima T, Shirakura K, Yorifuji H, Fu FH (2012) Anatomical evaluation of the rectus femoris tendon and its related structures. Arch Orthop Trauma Surg 132:1665–1668
Kim S-J, Kumar P, Oh K-S (2009) Anterior cruciate ligament reconstruction: autogenous quadriceps tendon-bone compared with bone-patellar tendonbone grafts at 2-year follow-up. Arthroscopy 25:137–144
Koninckx A, Schwab P-E, Deltour A, Thienpont E (2014) The minimally invasive far medial subvastus approach for total knee arthroplasty in valgus knees. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 22:1765–1770
Lee S, Seong SC, Jo CH, Han HS, An JH, Lee MC (2007) Anterior cruciate ligament reconstruction with use of autologous quadriceps tendon graft. J Bone Joint Surg Am 89(Suppl 3):116–126
Lee JK, Lee S, Lee MC (2016) Outcomes of Anatomic Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: Bone-Quadriceps Tendon Graft Versus Double-Bundle Hamstring Tendon Graft. Am J Sports Med 44:2323–2329
Lenschow S, Herbort M, Fink C (2015) Medial patellofemoral ligament reconstruction using quadriceps tendon. Oper Orthop Traumatol 27:474–483
Lieb FJ, Perry J (1971) Quadriceps function. An electromyographic study under isometric conditions. J Bone Joint Surg Am 53:749–758
Lund B, Nielsen T, Faunø P, Christiansen SE, Lind M (2014) Is Quadriceps Tendon a Better Graft Choice Than Patellar Tendon? A Prospective Randomized Study. Arthrosc J Arthrosc Relat Surg 30:593–598
Marshall JL, Warren RF, Wickiewicz TL, Reider B (1979) The anterior cruciate ligament: a technique of repair and reconstruction. Clin Orthop Relat Res (143):97–106
Moore KL, Dalley AF, Agur AMR (2014) Clinically Oriented Anatomy. Lippincott Williams & Wilkins p 546–548
Netter FH (2011) Atlas of Human Anatomy. Saunders Elsevier, p 479–482
Noyes FR, Albright JC (2006) Reconstruction of the medial patellofemoral ligament with autologous quadriceps tendon. Arthroscopy 22:904.e1-7
Pabst R (2008) Sobotta Atlas of Human Anatomy. Elsevier Urban & Fischer, p 297–305
Pandey V, Madi S, Joseph A, Acharya K (2015) Late quadriceps tendon rupture at the donor site following cruciate ligament reconstruction using central quadriceps tendon graft. BMJ Case Rep 1–5
Platzer W (2013) Taschenatlas Anatomie. Bewegungsapparat. Thieme, Stuttgart – New York
Pocock GS (1963) Electromyographic study of the quadriceps during resistive exercise. J Am Phys Ther Assoc 43:427–434
Poirier P, Charpy A (1912) D’Anatomie humaine. In: Charpy A, Nocolas A (eds) Masson et Co, Pris., p 514
Rajasekaran S, Hall MM (2016) Sonographic Appearance of the Tensor of the Vastus Intermedius. PM R, p 1-4 (PM R. 2016 Oct;8(10):1020-1023. doi: 10. 1016/j.pmrj.2016.04.002. Epub 2016 Apr 21. Sonographic Appearance of the Tensor of the Vastus Intermedius. p 1-4)
Rehman H, Kovacs P (2015) Quadriceps tendon repair using hamstring, prolene mesh and autologous conditioned plasma augmentation. A novel technique for repair of chronic quadriceps tendon rupture. Knee
Rossi R, Rosso F, Cottino U, Dettoni F, Bonasia DE, Bruzzone M (2014) Total knee arthroplasty in the valgus knee. Int Orthop 38:273–283
Russell RD, Huo MH, Jones RE (2014) Avoiding patellar complications in total knee replacement. Bone Joint J 96–B:84–86
Schünke M, Schulte E, Schuhmacher U (2011) Prometheus LernAtlas der Anatomie: Allgemeine Anatomie und Bewegungssystem. Thieme, Stuttgart
Slone HS, Romine SE, Premkumar A, Xerogeanes JW (2015) Quadriceps tendon autograft for anterior cruciate ligament reconstruction: a comprehensive review of current literature and systematic review of clinical results. Arthroscopy 31:541–554
Sonin AH, Fitzgerald SW, Bresler ME, Kirsch MD, Hoff FL, Friedman H (1995) MR imaging appearance of the extensor mechanism of the knee: functional anatomy and injury patterns. Radiographics 15:367–382
Steiner TM, Torga-Spak R, Teitge RA (2006) Medial patellofemoral ligament reconstruction in patients with lateral patellar instability and trochlear dysplasia. Am J Sports Med 34:1254–1261


 
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