Comment peut-on expliquer le plus logiquement possible les différences observées en terme de fréquence et de types anatomiques lésionnelles entre les deux ménisques ?

En fait il existe de substantielles et plus ou moins évidentes différences entre ces deux structures anatomiques: elles sont anatomiques, biomécaniques et cinématiques.

Elles sont les plus évidentes, et les plus connues.

Le ménisque interne est semi-circulaire. Sa corne postérieure est beaucoup plus large que sa corne antérieure. Par contre le ménisque externe est presque circulaire, et couvre une plus large portion du plateau tibial. De l’avant vers l’arrière sa largeur est identique. Néanmoins la fréquence de ses anomalies de forme est beaucoup plus importante (de 1 à 15%), allant de l’augmentation de volume d’une où l’autre corne jusqu’au ménisque discoide complet.

Les différences sont ici plus significatives .

Le ménisque interne est le plus stabilisé des deux ménisques. Sa corne antérieure est attachée en avant du ligament croisé antérieur ( LCA ) au niveau de la partie antérieure du plateau tibial. Cette attache peut être plus ou moins antérieure et parfois entrainer une certaine instabilité de cette corne antérieure connue sous le nom de "  failure to cover " . De toute façon cette corne antérieure est rattachée à la corne antérieure du ménisque externe par l’intermédiaire du ligament transverse qui est une structure collagénique dense de 1,5 mm de diamètre. La corne postérieure est, elle, fermement fixée en arrière du massif des épines tibiales. La périphérie du ménisque interne est attachée sur toute sa longueur à la capsule. Dans sa partie moyenne, le ménisque interne est plus fermement rattaché au fémur et tibia par l’intermédiaire du faisceau profond du LLI, qui est un renforcement de la capsule appelé ligament ménisco-tibial et ménisco-fémoral. En arrière de celui-ci le ménisque interne est renforcé par la portion inférieure du ligament postéro-oblique. Sa partie tibiale s’insère sur le demi-membraneux , et est ainsi un frein passif à la translation postéro-antérieure de la corne postérieure du ménisque interne.

Au contraire, le ménisque externe a des moyens de fixations différents et plus lâches. La corne antérieure est fixée solidement au tibia en avant du massif des épines tibiales et en arrière du pied du LCA avec lequel il est attaché par des connections fibreuses. La corne postérieure est fixée en arrière du massif des épines tibiales, et en avant de la corne postérieure du ménisque interne. L’attache périphérique est assez lâche avec la capsule. Il n’y a pas de connection avec le LLE, et le tendon du poplité passe dans un hiatus capsulaire.

Des connections passives et peut être actives existent avec la partie la plus postérieure du ménisque externe. Les ligaments ménisco-fémoraux relient la corne postérieure du ménisque externe au condyle interne. Ils sont intimement liés au LCP. Ils ne sont pas constants. L’un où l’autre sont présents dans 71 % des cas. Il est plus rare qu’ils soient présents simultanément. Le ligament de Humphrey passe en avant du LCP, et peut atteindre un tiers du volume du LCP. Le ligament de Wrisberg passe en arrière du LCP et son volume peut être la moitié du LCP. Leur rôle n’est pas très clairement défini. On sait qu’un ligament de Wrisberg un peu court associé à un ménisque discoide, ramène vers l’avant dans l’échancrure le ménisque, donnant une brusque sensation de ressaut. Par extension on peut logiquement penser que ces ligaments ont un rôle de stabilisateur passif dans les mouvements de flexion-extension, rotations. La corne postérieure est connectée avec la partie postérieure du point d’angle postéro-externe. Le muscle poplité s’insère généralement largement au niveau du segment postérieur du ménisque externe pouvant ainsi être un stabilisateur actif de la partie postérieure du ménisque externe. Le ligament poplité arqué croise de façon très intime également cette portion postérieure du ménisque.

Au total, le ménisque interne est bien fixé dans son ensemble. Seule sa corne antérieure le serait un peu moins, mais le solide ligament antérieur transverse la stabilise. Au contraire le ménisque externe est en périphérie plus lâchement fixé, mais il est passivement stabilisé en avant ( corne antérieure ) par le ligament transverse et sa connection avec le LCA, et en arrière du hiatus poplité par les inconstants ligaments ménisco-fémoraux, le ligament poplité arqué et le muscle poplité .

Les ménisques sont des tissus fibrocartilagineux composés d’un réseau interconnecté de fibres de collagène, avec des cellules (fibroblastes, chondrocytes) et une matrice extracellulaire de molécules de protéoglycanes (1-2% du poids sec ) de glycoprotéines ( de la matrice et adhésives ) et d’élastine (2).

Le collagène représente 60-70% du poids sec et est principalement de type 1 (90%). Les glycoprotéines ont la propriété de stabiliser les molécules hyaluroniques acides des protéoglycanes et de créer des liaisons chimiques avec les autres molécules de la matrice et des cellules de surface, jouant ainsi un rôle de liant dans l’organisation supramoléculaire extracellulaire.

L’eau représente 60-80 % du poids du ménisque. C’est un élément essentiel à la compréhension du comportement visco-élastique du ménisque en compression.

L’orientation principale des fibres de collagène est essentiellement longitudinales , circonférentielles .

Il existe trois type d’arrangement .

Une couche toute superficielle fait d’un réseau aléatoire de fibrilles collagène de petit diamètre . La couche sous jacente est faite de fibres de collagène orientées de façon assez irrégulière . La couche centrale , moyenne est faite de fibres plus larges ,épaisses, parallèles , orientées de façon circonférentielles .

Des fibres radiaires , plus rares , servent de liens pour améliorer les performances mécaniques de la structure (37)

En compression les propriétés viscoélastiques sont dépendantes de l’organisation tissulaire mais pour une plus grande part du comportement des fluides interstitiels . Des forces d’accrochages sont générées lorsque les fluides interstitiels passent dans les pores de la matrice solide ( de 3 à 6,5 microns ) Ce phénomène domine le comportement de fluage et de relaxation observé lorsque le ménisque est soumis à des forces de compression . Le fluage est obtenu par l’exudation des fluides . Une fois ce phénomène obtenu , la rigidité en compression peut être mesurée . Elle est plus importante pour le ménisque que pour le cartilage. Ce phénomène est protecteur pour le tissu car il permet une meilleure répartition des forces appliquées , protégeant ainsi la matrice solide collagène-protéoglycane .

On peut ainsi penser que l’application de forces de compression sera dangereuse pour le tissu méniscal dans trois conditions : (a) - une force excessive, ( b ) - l’application de forces élevées répétitives ( course ) où le phénomène de fluage ne peut se développer ( le phénomène de relaxation étant 4 fois plus rapide que celui du fluage (17) le tissu ne bénéficiant pas alors de l’effet protecteur du fluage et, ( c ) -lorsqu’une force est exercée en permanence pendant une longue période ( accident type mineurs de fond ) le tissu devenant alors moins hydraté et donc plus fragile , surtout si le tissu est dégénératif et donc avec une perméabilité plus élevée.

* Propriétés en tension . Elles dépendent de l’organisation spatiale des fibres de collagène .Comme toutes les structures collagéniques, les ménisques ont un comportement non linéaires en tension . La rigidité augmente avec la contrainte . Fithian (12) a montré que la rigidité du ménisque est plus importante que celle du cartilage . Le ménisque est en tension anisotrope et inhomogène .Le ménisque interne est mécaniquement moins résistant dans ses portions postérieures, et centrales ( le module de Young étant plus faible en arrière et au milieu du ménisque qu’en avant ) . Pour le ménisque externe c’est la portion antérieure et centrale qui est la moins résistante. Cette anisotropie circonférentielle ( longitudinale ) a été mesurée sur le ménisque humain. Elle se retrouve expérimentallement sur le ménisque bovin également dans le sens transversal Proctor (42). La largeur du ménisque humain ne permet pas d’avoir de directes valeurs dans le sens transversal .

Le ménisque est plus fragile en traction transversale que longitudinale . En traction longitudinale il est plus résistant en profondeur qu’en superficie. En traction transversale il est plus résistant en superficie qu’en profondeur. Spilker (52) a montré, par une analyse en éléments finis, que pendant la phase de compression méniscale se développent à la fois des contraintes de tension et des contraintes transversales non négligeables .

Ces observations biomécaniques ont de bonnes corrélations avec les zones où sont observées les fissures méniscales longitudinales ( segment postérieur du ménisque interne et segment moyen du ménisque externe).

Le ménisque a un module de cisaillement dix fois plus faible que celui du cartilage. Cette faible performance est liée à l’organisation essentiellement longitudinale des fibres de collagène. Les fibres transversales sont rares, la concentration de protéoglycane est faible . Ce qui est observé c’est une diminution du module de cisaillement en fonction de la charge ( phénomène inhabituel ). Cela permet au ménisque de se conformer plus facilement à la forme du condyle et du plateau tibial, ce qui est bénéfique, mais le rend plus fragile en cisaillement. Mow (37) a montré expérimentallement que c’est transversalement et horizontalement que le ménisque est le plus fragile en cisaillement. Ces constatations sont retrouvées essentiellement au niveau du ménisque externe où existe des fissures transversales et horizontales .

Les ménisques sont soumis à des forces de compression durant la marche et la course. Une étude récente de notre groupe utilisant simultanément une plate forme de forces, des accéléromètres sur la crête tibiale, et des marqueurs rétro-réfléchissants au niveau du genou a montré que le pic de force s’exerçant au niveau du genou est de l’ordre de 1,5 à 4 fois le poids du corps. Il s’exerce lors de la phase initiale de l’appui ( talon-sol et pied à plat ). La force principale est verticale et comprime le ménisque, mais des forces non négligeables transversales et longitudinales s’exercent aussi, elles ont des actions indirectes en cisaillement et en rotation. Le moment principal habituel est varisant et fléchissant et sollicite donc plus la portion postéro-interne du ménisque interne .

Il a été montré qu’en phase oscillante les ménisques avancent en extension et reculent en flexion. Il s’y associe des mouvements de rotations. Tous ces déplacements observés peuvent induire des forces de tensions et de cisaillements dans les ménisques. Ces forces induites crées des déformations d’autant plus importantes que la structure est déformable ( tel étant le cas du ménisque externe ) .

Ces forces ne sont pas triviales, mais nettement moins importantes que celles exercées lors de l’appui. Notre étude cinématique est très reproductible . Elle est limitée à la phase initiale de la marche. Elle utilise des marqueurs rétroréfléchissants au niveau du genou. Une étude des trajectoires de ces marqueurs et du comportement du genou est faite en utilisant le systême Motion Analysis . Cette étude faite sur des genoux normo-axés ou en léger varus, nous a montré que le genou normal est soumis à des déplacements en adduction ( 1,6 ° ± 0,4 ) et rotations internes ( 7,6 ° ± 4,2 ), avec une très faible translation postéro-antérieure ( 1,3mm ± 0,5 ) et latéro-médiale (1,1 mm ± 0,2 ) du centre géométrique du genou. Ces informations nouvelles indiquent qu’à la phase initiale d’appui où s’exercent les forces maximales, le genou est sollicité en compression , adduction et rotation. C’est ainsi que la partie postéro-interne du ménisque interne est soumise à des forces de compression, de cisaillement et de traction. Sur le ménisque externe s’exercent des déplacements de détraction, translation et une plus ample rotation, induisants des forces de tension et cisaillement .

Il est connu qu’au moins 50% de la force de compression est transmise à travers le ménisque, le genou en extension (50). Expérimentalement, 15 à 34 % de résection méniscale augmente jusqu’à 350 % la surface mise en compression ( 48).

Le rôle d’amortisseur est lié aux capacités viscoélastiques biphasiques ( matrice et eau ) du ménisque en compression où le fluage joue un rôle important.

La stabilité articulaire tient à la forme du ménisque, à ses connections anatomiques et à ses propriétés mécaniques au cisaillement lui permettant une adaptation de sa forme à celles du condyle et du plateau tibial.

La lubrification est liée aux mouvements des ménisques et à l’extrusion du liquide lors de la compression .

La proprioceptivité est liée indirectement à la biomécanique par l’intermédiaire des déformations capsulo-méniscales .

Les forces exercées, la résistance du tissu méniscal liée à son organisation architecturale et biochimique, l’anatomie, la cinématique des ménisques sont autant de facteurs expliquant les lésions anatomiques observées .

Le ménisque interne, plus soumis à des contraintes principales de compression associées à des contraintes en traction et cisaillement est plus susceptible de développer des lésions longitudinales postérieures .

Le ménisque externe est lui plus soumis à des contraintes de tension et cisaillement. Il developpe plus des lésions de faillite en cisaillement (fentes horizontales et radiaires).