Biomécanique du tendon rotulien et du complexe semi tendineux, gracilis.

B Moyen

Centre Hospitalier Lyon Sud

Introduction.

Il est important de connaître les caractéristiques biomécaniques des structures collagéniques susceptibles d’être utilisées pour le remplacement du LCA. Le complexe os –tendon rotulien-os a été pendant longtemps une référence absolue. L’utilisation croissante des tendons de la patte d’oie implique une connaissance comparative des caractéristiques biomécaniques de ces deux structures.

En terme de biomécanique, il est important de considérer qu’il s’agit d’une biomécanique uniaxiale en tension.

Il existe de grandes différences quant à la qualité des tests effectués. Pour le tendon rotulien , c’est l’ensemble os-tendon rotulien-os qui est testé et en particulier la jonction os –tendon avec les fibres de Sharpey. La longueur du tendon rotulien est imposé. La fixation de ce composite se fait solidement dans les mors de la machine de traction. Pour le DIDT, seule le ou les tendons sont testés. Leur longueur peut être variable et adaptée à des conditions réalistes. Par contre le mode de fixation dans les mors de la machine est plus délicat.

Plusieurs types de différence existent entre les deux systèmes.

Différences histologiques.

Oakes (1993) compare la répartition des fibres entre le LCA, le tendon rotulien et du DIDT.

Il existe plus de petites fibres dans le LCA comparativement au tendon rotulien et DIDT. Les transplants cherchant à remplacer le LCA n’ont donc pas le même aspect histologique. La comparaison tendon rotulien et DIDT montre qu’il existe plus de fibres larges dans le DIDT.

Différences volumétriques.

La comparaison de l’aire des tendons est donné dans le tableau 1.

	Aire (mm2)	Largeur (mm)
LCA	26,5 ±3,7
T. Rotulien	24,6 ±3,7	7
	32,3±2,7	10
	44,9 ±8,6	15
DI DT quadruple	52,9 ±5,3

Tableau 1

L’aire moyen du LCA est de 26,5±3,7mm2. Celui d’un tendon rotulien de 10mm de diamètre est de 32,3±2,7mm2. Le quadruple faisceau du DIDT est de 52,9±2,3mm2. Ces différences peuvent avoir une incidence sur la revascularisation centripète de la greffe à partir de la synoviale et des attaches osseuses.

Différences Biomécaniques.

Plusieurs auteurs ont contribués aux études biomécaniques. Le LCA est la structure que l’on prend comme référence. C’est S Woo qui a réalisé les plus pertinentes recherches dans ce domaine. Il a en effet bien distingué les LCA de sujets jeunes et vieux. Par ailleurs il a montré que les résultats sont différents si la traction est faite selon l’axe du LCA ou selon l’axe du tibia.( tableau 2).

	Jeunes	donneurs	Vieux	donneurs
Direction de la charge	LCA	Tibia	LCA	Tibia
Résistance Ultime N	1954±187	1373±180	642±164	470±108
Raideur N/mm	292±28	226±41	179±29	129±19
Energie absorbée à rupture N-m	8470±950	5880±900	1690±596	1270±380

Tableau 2 :caractéristiques biomécaniques du LCA

Le tableau 3 donne les caractéristiques mécaniques du tendon rotulien (selon Cooper).

Largeur (mm)	7	10	15
Résistance ultime N	2238±316	2977±516	4389±709
Raideur N/mm	327±58	455±57	555±67
Energie absorbée à rupture N-m	12±2	18±1	26±5

Tableau 3: caractéristiques biomécaniques du tendon rotulien

On peut se rapporter aux caractéristiques de 10mm de tendon rotulien. On peut ainsi constater que la résistance et la raideur du complexe os-tendon rotulien-os sont supérieures à celles du LCA.

Le tableau 3 donne les caractéristiques mécaniques des tendons de la patte d’oie.( C Brown).

	D.int. double	Semi Tendineux double
Résistance ultime N	1550±369	2640±320
Raideur N/mm	370±108	534±76

Tableau 3: caractéristiques biomécaniques des tendons de la patte d’oie

Seule l’utilisation d’un ensemble de quatre tendons ( semi tendineux et droit interne doublés) donne une résistance mécanique satisfaisante.(tableau4).

Quadruple DI DT	Tension non égale	Tension égale
Résistance ultime N	2830±538	4590±674
Raideur N/m	455±39	871±186

Tableau 4: caractéristiques biomécaniques du DIDT quadtuple faisceaux.

C Brown insiste sur le fait qu’il faille mettre une tension égale dans les deux composants du montage( Droit interne et semi tendineux) Cela signifie qu’ils soient séparés l’un de l’autre lors de la mise en tension et que celle ci soit contrôlée par l’intermédiaire d’un tensiomètre utiilisé pour chaque composant du DI DT.

Références :

Brown CH, Hammer D, Hecker AT, Steiner ME, Hayes WC

The Biomechanics of doubling and quadrupling a hamstring graft. Presented at the meeting of the American Academy of Sports Medicine,Toronto Canada July 1995.

Cooper DE, Deng XH, Burstein AL

The Strength of the central third patellar tendon. Am J Sports Med.1993 ;21: 818-824.

Noyes FR, Butler DL, Grood ES, et al, Biomechanical analysis of human ligament grafts used in knee ligament repairs and reconstructions. J Bone Joint Surg, 1984, 66A : 334-352.

Oakes,B W

Collagen ultarstructure in the normal ACL and in ACL graft.

In : The anterior cruciate ligament ;current and future concepts.
Ed Jackson D W Raven press NewYork 1993.
Chapter 18,209-217.

Woo SL, Adams DJ

The tensile properties of human anterior cruciate ligament (ACL) and ACL graft tissues.In Knee ligament : structure, function, injury and repair,pp 272-289. New York, Raven Press,1990.

Woo SL, Hollis JM, Adams DJ,Lyon RM, Takai S.

Tensile properties of the human femur – anterior cruciate ligament- tibia complex : the effect of specimen age and orientation. Am J Sports Medicine, 1991 ;19 : 217-225.