Comprendre la biomécanique des blessures de la plaque plantaire

Compte tenu de l’incidence fréquente des blessures de la plaque plantaire et des complications que peuvent entraîner des déchirures plus graves, cet auteur propose un guide complet de la biomécanique inhérente à la plaque plantaire comme base pour un traitement efficace des blessures associées.

La plaque plantaire est une structure fibrocartilagineuse qui se trouve directement en position plantaire par rapport aux têtes du petit métatarse et agit comme un mécanisme de type sésamoïde pour chaque articulation métatarso-phalangienne (MPJ) du pied1-3. À son aspect proximal, la plaque plantaire est attachée aux glissements profonds de l’aponévrose plantaire (c’est-à-dire à la composante centrale de l’aponévrose plantaire) et, sur le plan fonctionnel, on peut considérer qu’elle agit comme une extension distale de l’aponévrose plantaire. À son aspect distal, la plaque plantaire s’insère sur la base de la phalange proximale des doigts inférieurs par l’intermédiaire de faisceaux de collagène étroitement entrelacés.4 La surface dorsale de la plaque plantaire, qui est légèrement concave, est en contact direct et congruent avec le cartilage articulaire plantaire de chaque tête de petit métatarse.5

L’orientation longitudinale de ses fibres suggère que la plaque plantaire est soumise à des forces de charge de tension importantes de la part de l’aponévrose plantaire. En outre, la plaque plantaire est soumise à d’importantes forces de chargement en compression en raison des grandes amplitudes de la force de réaction au sol (GRF) qui agissent sur les têtes métatarsiennes plantaires pendant les activités de mise en charge.1,2 Ainsi, pendant les activités de mise en charge, la plaque plantaire est soumise à d’importantes forces de chargement en tension et en compression, ce qui peut entraîner un risque accru de blessure de la plaque plantaire6.

Les bords médial et latéral de la plaque plantaire s’attachent et fusionnent également avec les ligaments collatéraux de la MPJ qui, à leur tour, s’attachent aux aspects médial et latéral des têtes métatarsiennes. Le ligament collatéral médial de l’articulation métatarsienne aide à prévenir l’abduction du doigt et le ligament collatéral latéral aide à prévenir l’adduction du doigt. Ensemble, les ligaments collatéraux médial et latéral augmentent la stabilité du doigt dans le plan transversal1. En raison de la disposition anatomique unique de la plaque plantaire et des ligaments collatéraux, une « poche de tissu mou » se forme autour de chaque tête métatarsienne. Cette poche de tissu mou permet non seulement à la tête métatarsienne de glisser en douceur sur la plaque plantaire pendant la dorsiflexion et la plantarflexion du MPJ, mais elle maintient également le doigt en position plantigrade et bien aligné dans le plan transversal, parallèlement aux autres doigts.7-10

Le ligament intermétatarsien transverse profond sert également à attacher la poche de tissu mou de chaque tête métatarsienne à ses têtes métatarsiennes adjacentes, fournissant une connexion mécanique dans le plan transversal entre toutes les têtes métatarsiennes adjacentes. Stainsby a décrit cette fixation latérale des têtes métatarsiennes par le ligament métatarsien transverse profond comme une « barre d’attache transversale », qui empêche l’écartement (c’est-à-dire l’élargissement) de l’avant-pied11. En effet, la disposition anatomique des plaques plantaires, des ligaments collatéraux et des ligaments intermétatarsiens transverses profonds travaillent tous à l’unisson pour aider à stabiliser les têtes métatarsiennes et les doigts les uns par rapport aux autres dans les plans transversal et sagittal.

Puisque la plaque plantaire est attachée à la fois à l’aponévrose plantaire en proximal et aux phalanges proximales des petits doigts en distal, les forces de tension qui se produisent dans l’aponévrose plantaire pendant les activités de mise en charge sont directement transférées sous forme de forces de tension à son insertion à la base de la phalange proximale. En utilisant des membres de cadavres dans un appareil de simulation dynamique de la marche, les chercheurs ont montré que l’ampleur de la force agissant à travers le fascia plantaire juste avant le décollement du talon à son point culminant est de 0,96 fois le poids du corps12

En outre, puisque la plaque plantaire est située directement en position plantaire et est en contact direct avec la tête du métatarse, la force de réaction du sol agissant sur la tête plantaire du métatarse sera directement transférée à la plaque plantaire comme une force de charge de compression qui aura tendance à augmenter la contrainte de compression dans sa structure fibrocartilagineuse. Les activités telles que la marche pieds nus sur des surfaces dures, le port de chaussures à talons hauts et les activités à fort impact telles que la course ou le saut augmentent la force de réaction au sol plantaire sur les petites têtes métatarsiennes et peuvent augmenter le risque de déchirure de la plaque plantaire3,5,13-15.

Les déchirures partielles ou complètes de la plaque plantaire peuvent entraîner des douleurs lors de la déambulation, un œdème plantaire et des déformations digitales au sein de la MPJ plantaire affectée.16-18 Au début des années 1980, pendant mes propres années d’étudiant en podologie et de résident, les blessures de la plaque plantaire étaient appelées capsulite de l’articulation métatarsophalangienne sans que l’on mentionne que la plaque plantaire était la source de l’œdème plantaire et des douleurs associées à la  » capsulite « . Yu et ses collègues ont inventé le terme de syndrome de prédislocation et Gerbert a utilisé le terme de syndrome de stress de la MPJ pour décrire les signes et les symptômes associés aux déchirures de la plaque plantaire.19,20

Actuellement, la plupart des auteurs utilisent maintenant le terme de déchirure de la plaque plantaire pour décrire la condition clinique de la douleur plantaire de la MPJ, de l’œdème, de l’instabilité de la MPJ dans le plan sagittal et de la déformation digitale causée par des défauts structurels dans la plaque plantaire. Au-delà de la portée de cette discussion sont les différentes techniques chirurgicales (y compris l’arthrodèse de l’articulation interphalangienne proximale, le transfert du fléchisseur et la réparation directe de la plaque plantaire) que nous avons utilisées au fil des ans pour corriger la déformation digitale qui peut résulter des déchirures de la plaque plantaire.4,14,17,19,21-28

Un guide pour le diagnostic et la présentation des déchirures de la plaque plantaire

Les déchirures de la plaque plantaire peuvent produire une sensibilité dans l’aspect plantaire de la MPJ, la zone de sensibilité maximale se trouvant le plus souvent à l’insertion de la plaque plantaire dans la base de la phalange proximale16-18. Les cas les plus graves de déchirure de la plaque plantaire présentent cliniquement une protubérance plantaire au niveau de la tête métatarsienne affectée, facilement visible de l’autre côté de la salle d’examen. Dans les cas plus légers, l’œdème des tissus mous peut ne pas être cliniquement visible mais être palpable sous la forme d’une légère induration à l’aspect plantaire de la MPJ.

Umans et ses collègues ont étudié les changements tissulaires périarticulaires de la MPJ cliniquement évidents dans l’imagerie par résonance magnétique (IRM) des déchirures de la plaque plantaire.29 Les auteurs ont trouvé une fibrose péricapsulaire, une bursite et même un ganglion à l’intérieur du deuxième espace intercalaire dans un total de 21 déchirures de la plaque plantaire de la deuxième MPJ sans identifier un seul névrome du deuxième espace intercalaire. Il est probable que les modifications tissulaires péricapsulaires fréquentes dans les déchirures de la plaque plantaire du deuxième MPJ provoquent bon nombre des symptômes de névrite du deuxième espace intermétatarsien que les médecins confondent couramment avec un névrome du deuxième espace intermétatarsien.

Pour faciliter davantage le diagnostic clinique des déchirures de la plaque plantaire, Thompson et Hamilton ont décrit il y a trois décennies un excellent test clinique, communément appelé test du tiroir dorsal30. Le test du tiroir dorsal est positif lorsqu’il y a une augmentation de l’excursion dorsale de la base de la phalange proximale par rapport à la tête métatarsienne, l’excursion dorsale de la base de la phalange proximale augmentant avec la gravité des déchirures de la plaque plantaire. De plus, lors de l’examen clinique, l’amplitude de mouvement en dorsiflexion de la MPJ n’est pas douloureuse mais la plantarflexion de la MPJ sera souvent très douloureuse chez les patients présentant des déchirures de la plaque plantaire plus symptomatiques.

Les recherches mettant en corrélation l’échographie diagnostique et l’IRM de spécimens de cadavres avec l’examen histologique de la plaque plantaire démontrent que les déchirures de la plaque plantaire sont plus fréquentes que ce que l’on soupçonnait auparavant, et que de nombreux pieds présentant des déchirures de la plaque plantaire peuvent être asymptomatiques.3 Les déchirures étaient présentes dans 23 des 24 MPJ (96 %) de six pieds de cadavres embaumés que les chercheurs ont examinés par inspection directe. Toutes les déchirures de la plaque plantaire étaient situées à l’insertion de la plaque plantaire sur la base plantaire de la phalange proximale. Des déchirures partielles étaient même présentes dans six des huit plaques plantaires examinées sur le seul spécimen de cadavre frais (19 ans) analysé.

Dans une autre étude utilisant l’échographie diagnostique et l’IRM sur 40 pieds asymptomatiques et 40 pieds symptomatiques (c’est-à-dire, sujets vivants), l’échographie a détecté des déchirures de la plaque plantaire dans les pieds asymptomatiques à un taux de 46,8 % et l’IRM à un taux de 34,3 %.31 Chez les patients symptomatiques, les déchirures de la plaque plantaire étaient présentes à un taux de 86,8 % détecté par l’échographie et à un taux de 88,7 % détecté par l’IRM. Il est clair que la découverte d’une déchirure de la plaque plantaire par IRM ou échographie diagnostique ne signifie pas nécessairement que le patient est symptomatique puisque les déchirures de la plaque plantaire semblent être présentes dans de nombreux pieds asymptomatiques. Cependant, il est également probable que des déchirures de la plaque plantaire plus substantielles provoquent plus de symptômes et plus de risques de développement d’une déformation digitale.

Les déchirures de la plaque plantaire se produisent beaucoup plus fréquemment au niveau de la deuxième MPJ qu’au niveau de toutes les autres MPJ inférieures. Dans les quatre études réalisées à ce jour qui ont comparé la fréquence des déchirures de la plaque plantaire chez des patients vivants, le deuxième MPJ représentait 63 à 90 % de toutes les déchirures de la plaque plantaire du petit MPJ.15,27,29,32 Le troisième MPJ représentait 10 à 33 % et le quatrième MPJ représentait 0 à 4 % de toutes les déchirures de la plaque plantaire. Les auteurs n’ont signalé aucune déchirure de la plaque plantaire au niveau du cinquième MPJ. L’étiologie biomécanique la plus probable du taux fortement accru de déchirures de la plaque plantaire du deuxième MPJ est l’augmentation de la force de réaction au sol et l’augmentation des contraintes de compression et de tension qui en résulte au sein de la plaque plantaire du deuxième MPJ pendant les activités de mise en charge.

Pourquoi l' » hypermobilité du premier rayon  » est un terme mal choisi

Des amplitudes plus élevées de la force de réaction au sol peuvent se produire au niveau de la tête plantaire du deuxième métatarsien en raison d’un deuxième métatarsien allongé ou parce que la tête du premier métatarsien ne supporte pas sa part normale des forces de charge plantaire. Il y a plus de 80 ans, Morton a décrit pour la première fois le concept d' »hypermobilité du premier segment métatarsien » lorsqu’il a déclaré que le premier rayon pouvait devenir « inefficace en tant que structure portante » si les ligaments plantaires du premier rayon étaient « relâchés » par rapport aux ligaments plantaires des rayons métatarsiens inférieurs33. Depuis, d’autres auteurs ont continué à utiliser le terme clinique « hypermobilité du premier rayon » pour décrire l’incapacité de la tête du premier métatarsien à supporter sa part normale des forces de charge de l’avant-pied, avec pour conséquence le transfert d’une force de réaction au sol accrue à la tête du deuxième métatarsien.34,35

Récemment, des auteurs ont décrit le terme « hypermobilité du premier rayon » comme un terme biomécaniquement inexact qui tente de caractériser les caractéristiques de charge versus déformation du premier rayon. Le terme « hypermobilité du premier rayon » est mathématiquement non quantifiable et ne reconnaît pas les quantités variables évidentes de force de charge appliquée à la tête métatarsienne plantaire qui provoque la dorsiflexion du premier rayon.
Le terme qui décrit mieux les caractéristiques de charge par rapport à la déformation du premier rayon et qui est cohérent avec la littérature biomécanique moderne est la diminution de la rigidité de la dorsiflexion du premier rayon.36,37 En d’autres termes, nous devrions écarter du lexique podiatrique le terme de Morton, vieux de plus de 80 ans, d' » hypermobilité du premier segment métatarsien  » ou ce que la plupart des podiatres appellent  » hypermobilité du premier rayon « , car il ne décrit pas précisément les caractéristiques de charge par rapport à la déformation du premier rayon par rapport aux rayons inférieurs.
Insights clés sur les fonctions du fascia plantaire en relation avec la plaque plantaire

Si le premier métatarsien est élevé ou raccourci de manière congénitale, traumatique ou chirurgicale, ou s’il y a une diminution de la rigidité en dorsiflexion du premier rayon, similaire à ce qui se produirait avec une déformation importante de l’hallux abducto valgus, la tête du deuxième métatarsien sera soumise à des magnitudes accrues de la force de réaction au sol pendant les activités de mise en charge38. Lorsque la première tête métatarsienne ne supporte pas sa part normale de la force de réaction au sol, la plaque plantaire de la deuxième articulation métatarsienne est soumise à des forces de réaction au sol plus importantes qui, avec le temps, augmentent non seulement la contrainte de compression mais aussi la contrainte de tension dans la plaque plantaire. Ces contraintes de compression et de tension accrues au sein de la structure fibrocartilagineuse de la plaque plantaire vont, avec le temps, augmenter le risque de blessure de la plaque plantaire39,40.

Pour comprendre la biomécanique de la plaque plantaire et donc comprendre la pathomécanique des déchirures de la plaque plantaire, il faut d’abord comprendre les multiples fonctions de l’aponévrose plantaire puisque la plaque plantaire est l’extension distale de tension porteuse de charge de l’aponévrose plantaire41

L’aponévrose plantaire est une bande de tissu aponévrotique qui est passive et non active (c’est-à-dire musculaire) par nature. En tant que tel, les forces de tension qui se développent dans l’aponévrose plantaire pendant les activités de mise en charge ne sont pas directement contrôlées par l’activité neuronale efférente du système nerveux central (SNC), comme ce serait le cas avec n’importe lequel des autres muscles extrinsèques et intrinsèques du pied. En d’autres termes, le fascia plantaire et la plaque plantaire ne peuvent développer des forces de tension que lorsque l’avant-pied et/ou les doigts sont en dorsiflexion par rapport à l’arrière-pied. Ce serait le cas lorsque l’avant-pied plantaire est chargé par la force de réaction du sol pendant la station debout, la marche, la course et d’autres activités de mise en charge.42

Lorsque la force de réaction du sol agit sur l’avant-pied plantaire, le mouvement de dorsiflexion de l’avant-pied par rapport à l’arrière-pied qui en résulte provoque un aplatissement et un allongement de l’arc longitudinal qui, à leur tour, augmentent la force de tension dans l’aponévrose plantaire et la plaque plantaire.42 L’augmentation de la tension de l’aponévrose plantaire et de la plaque plantaire provoque un moment de plantarflexion de la MPJ, qui, à son tour, augmente la force de réaction du sol plantaire au doigt, et crée une situation d’équilibre rotationnel et de stabilité numérique du plan sagittal au niveau de la MPJ. Le moment de plantarflexion de la MPJ provenant de la tension passive au sein de l’aponévrose plantaire et de la plaque plantaire augmentera au cours de la dernière moitié de la midstance, ce qui aura tendance à plantarflexer plus fortement la phalange proximale dans le sol et donc à augmenter la force de réaction au sol plantaire au doigt12.

En raison du lien mécanique intégral entre le fascia plantaire, la plaque plantaire et la phalange proximale du doigt, lorsqu’une déchirure partielle ou complète de la plaque plantaire se produit, le fascia plantaire ne peut plus exercer la même quantité de moment de plantarflexion de la MPJ. Cela entraîne par la suite une réduction de la force d’achat digitale et un risque accru de déformation en dorsiflexion du doigt.43-47 La perte de la tension appropriée au sein du fascia plantaire et de la plaque plantaire peut également se produire en raison d’une déchirure du fascia plantaire, d’une fasciotomie plantaire ou d’un raccourcissement du petit métatarsien suite à une fracture ou à une intervention chirurgicale.

Le raccourcissement du métatarsien, qu’il soit dû à un traumatisme ou à une intervention chirurgicale, réduira la force de tension passive dans le glissement de l’aponévrose plantaire vers le doigt, ce qui réduira par la suite la force d’achat digitale et augmentera le risque de développement de déformations digitales dans le plan sagittal au fil du temps48. Pour appuyer l’idée que la longueur des métatarses affecte mécaniquement la tension de l’aponévrose plantaire et la fonction digitale, des chercheurs ont signalé des déformations en dorsiflexion des petites MPJ en réponse à un raccourcissement chirurgical des petits métatarses49. Par conséquent, toute blessure ou chirurgie qui réduit la force de tension passive du fascia plantaire sur l’un des doigts inférieurs diminuera la force d’achat digitale, ce qui peut entraîner des orteils flottants ou d’autres déformations digitales survenant avec le temps39.

Comment le Flexor Digitorum Longus et le Flexor Digitorum Brevis affectent la biomécanique de la plaque plantaire

Ce qui complique encore la biomécanique des déchirures de la plaque plantaire, c’est l’interrelation mécanique entre la fonction du fascia plantaire en tant que fléchisseur passif de la MPJ et la fonction des muscles flexor digitorum brevis et flexor digitorum longus en tant que fléchisseurs actifs de la MPJ. L’activité contractile du muscle court fléchisseur des doigts crée un moment de plantarflexion de l’articulation interphalangienne proximale, qui tend à plantarflexer l’articulation interphalangienne proximale. L’activité contractile du flexor digitorum longus crée un moment de plantarflexion à la fois au niveau de l’articulation interphalangienne proximale et de l’articulation interphalangienne distale, ce qui tend à plantarflexer à la fois l’articulation interphalangienne distale et l’articulation interphalangienne proximale35.

Puisqu’il n’y a pas de muscles intrinsèques ou extrinsèques du pied qui s’insèrent directement sur la face plantaire de la phalange proximale des doigts mineurs, il n’y a pas de muscle pédieux qui puisse provoquer un moment de plantarflexion isolé de la phalange proximale au niveau de la MPJ pendant les activités de mise en charge. Seul le fascia plantaire peut exercer un moment isolé de plantarflexion de la phalange proximale et, comme je l’ai mentionné précédemment, l’augmentation du moment de plantarflexion de la phalange proximale qui résulte d’une force de tension accrue du fascia plantaire se produit lorsque de plus grandes quantités de force de réaction au sol agissent sur l’avant-pied plantaire12.

Par conséquent, un fascia plantaire et une plaque plantaire intacts créent un moment de plantarflexion isolé de la MPJ qui plantarflexe la phalange proximale du doigt plus durement dans le sol pour favoriser un achat digital correct et stabiliser le doigt dans le plan sagittal. Comme Hicks l’a noté pour la première fois il y a plus de 60 ans, l’augmentation passive de la tension de l’aponévrose plantaire qui plante les doigts pendant les activités de mise en charge est un mécanisme  » automatique « , qu’il a appelé  » effet de guindeau inversé « , et ne dépend que des forces de mise en charge agissant sur le pied plantaire, et ne dépend pas directement de l’activité musculaire ou de l’activité neuronale efférente du système nerveux central50-52.

La stabilisation digitale plantaire qui est assurée par un fascia plantaire et une plaque plantaire intacts est très importante pour maintenir un achat digital correct, surtout si l’on considère les fonctions du flexor digitorum brevis et du flexor digitorum longus. Au cours des activités de mise en charge, lorsque le court fléchisseur des doigts est actif, le moment de plantarflexion de l’articulation interphalangienne proximale qui en résulte aura tendance à plantarflexer l’articulation interphalangienne proximale, mais créera également une force rétrograde qui aura tendance à dorsiflexer l’IPM. Lorsque le fléchisseur des doigts longs est actif, le moment de plantarflexion de l’articulation interphalangienne proximale et de l’articulation interphalangienne distale qui en résulte aura tendance à plantarflexer à la fois l’articulation interphalangienne proximale et l’articulation interphalangienne distale, mais, ce faisant, créera également une force rétrograde qui tendra à dorsiflexer la MPJ.

Lorsqu’une déchirure importante de la plaque plantaire se produit, le moment de plantarflexion de la MPJ généré passivement par l’aponévrose plantaire est réduit, ce qui diminue la capacité de l’aponévrose plantaire à maintenir un achat digital correct et à contrebalancer les effets de dorsiflexion de la MPJ provenant de l’activité musculaire du flexor digitorum brevis et du flexor digitorum longus. Par conséquent, la déformation progressive en dorsiflexion de l’articulation du genou qui se développe invariablement à la suite d’une déchirure de la plaque plantaire est probablement due aux autres fléchisseurs digitaux (par exemple, le fléchisseur du muscle court-circuit et le fléchisseur du muscle long-circuit) qui dorsifient progressivement l’articulation du genou, en plus, bien sûr, des moments de dorsiflexion de l’articulation du genou qui se produisent normalement à partir de la force de réaction au sol et des extenseurs digitaux. Il est clair que, après une analyse biomécanique détaillée, pour qu’un achat digital correct se produise, le fascia plantaire et la plaque plantaire doivent fournir des forces de tension passives pour plantarflexer la phalange proximale du doigt contre le sol, ce qui contrebalance les moments de dorsiflexion de la MPJ qui auraient tendance, avec le temps, à conduire au développement de déformations digitales dans le plan sagittal51.
En résumé

La plaque plantaire, en tant qu’extension porteuse de tension distale du fascia plantaire, doit rester intacte et indemne pour permettre de maintenir un doigt droit, plantigrade et mécaniquement stable. Les déchirures de la plaque plantaire ne sont pas seulement fréquentes dans les petites MPJ symptomatiques, mais peuvent également se produire dans les petites MPJ asymptomatiques. Les déchirures de la plaque plantaire les plus légères entraînent une légère douleur, une absence de déformation digitale et une légère induration plantaire du MPJ. Les déchirures plus graves de la plaque plantaire provoquent un œdème plantaire modéré à important de l’articulation du genou, une déformation digitale progressive, une déambulation douloureuse et même des symptômes de névrite digitale. Le médecin podologue doit développer une compréhension complète des multiples fonctions biomécaniques du fascia plantaire et de la plaque plantaire pour traiter plus efficacement ses patients présentant des déchirures de la plaque plantaire, à la fois de manière conservatrice et chirurgicale.

Le Dr Kirby est professeur associé auxiliaire au sein du département de biomécanique appliquée de l’école californienne de médecine podiatrique de l’université Samuel Merritt à Oakland, en Californie. Il exerce en cabinet privé à Sacramento, en Californie.

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