Le quadriceps fémoral : le muscle du galbe de la cuisse

Le quadriceps fémoral est un muscle volumineux situé à la partie antérieure de la cuisse. Il engaine les faces antérieure, médiale et latérale du fémur. Comme son nom l’indique, il est composé de 4 faisceaux, qui sont distincts à leur origine et qui se réunissent à leur terminaison pour former un tendon commun : le tendon quadricipital.

Ces 4 muscles sont disposés en quatre plans :

• Un plan superficiel représenté par le droit fémoral.

• Un plan moyen représenté par le vaste médial et le vaste latéral.

• Un plan profond représenté par le vaste intermédiaire.

Anatomie

Le droit fémoral

Ce muscle est aplati et allongé. C’est le seul muscle qui est bi-articulaire.

Origine : Son origine s’effectue par 3 tendons :

1.  Tendon direct : sur la face latérale de l’épine iliaque antéro-inférieur (au-dessus du ligament ilio-fémoral).
2. Tendon réfléchis : à la partie postérieure du sillon supra-acétabulaire, il parcourt le sillon dans un canal formé par un dédoublement de la capsule et rejoint le tendon direct 2 cm en dessous de l’épine iliaque antéro-inférieur.
3. Tendon récurent : à l’angle supéro-médial de la face antérieure du grand trochanter (et sur la partie antérieur de la capsule).

Trajet et forme : Les tendons se réunissent pour former une lame tendineuse qui se poursuit par un corps charnu épais qui passe en avant du vaste intermédiaire et entre le vaste médial et le vaste latéral (auquel il est uni par ses bords). Le corps musculaire se poursuit par une lame tendineuse de terminaison épaisse et étroite formant le plan superficiel du tendon quadricipital. Son trajet est vertical.

Terminaison : Il se termine sur la base de la patella sur la partie antérieure, devant les 2 vastes.

A savoir : Les fibres les plus superficielles du droit fémoral passent en avant de la patella sans s’y insérer, et se terminent sur la tubérosité tibiale en constituant le plan superficiel du tendon patellaire.

Le vaste médial

C’est une lame musculaire large et épaisse, enroulée à la face médiale du fémur.

Origine : Il commence par une lame aponévrotique sur :

• La branche médiale de trifurcation de la ligne âpre.
• Toute la hauteur de la lèvre médiale de la ligne âpre (en dedans des adducteurs).
• La partie supérieure de la branche médiale de bifurcation de la ligne âpre.

Il s’insère aussi sur le septum intermusculaire médial de la cuisse ainsi que sur le tendon du chef inférieur ou médial du grand adducteur.

A savoir : Le vaste médial ne s’insère pas sur la face médiale du fémur, qui ne possède aucune insertion musculaire.

Trajet et forme : Les fibres musculaires se dirigent en bas et en avant en contournant la face médiale du fémur.

Terminaison : Il se termine par une lame tendineuse qui s’unit au vaste latéral sur la ligne médiane, en formant le plan moyen du tendon quadricipital.

La lame tendineuse s’insère sur la base de la patella entre le droit fémoral en avant et le vaste intermédiaire en arrière. De plus, cette lame tendineuse envoi une expansion antérieure composée d’expansions directes et d’expansions croisées :

• Les expansions directes descendent le long de la patella en s’insérant sur son bord médial, sur le tendon patellaire et sur la crête oblique médiale partant de la tubérosité tibiale.
• Les expansions croisées quant à elle, croisent la ligne médiane, en avant de la patella et du tendon patelllaire et s’attachent sur le condyle latéral du tibia (au-dessus et en avant du tubercule infra-condylaire).

Le vaste médial s’insère plus bas que le vaste latéral, et il est divisé en deux chefs, chacun innervé par un filet nerveux propre : le vaste médial longitudinal et le vaste médiale oblique [1].

Le vaste latéral

Le vaste latéral est plus épais que le vaste médial. Il est enroulé à la face latérale du fémur.

Origine : Il s’insère par une lame aponévrotique sur une ligne d’insertion rugueuse continue formé de haut en bas, par :

• La crête rugueuse qui limite en bas la face antérieure, puis la face latérale du grand trochanter.
• La branche latérale de trifurcation de la ligne âpre, sur son versant latéral, en dehors du grand glutéal (grand fessier).
• Sur toute la hauteur de la lèvre latérale de la ligne âpre, sur le versant latéral.
• Sur le 1/4 supérieur de la branche latérale de bifurcation de la ligne âpre.

De plus, il s’insère aussi sur le septum intermusculaire latéral de la cuisse.

Trajet et forme : Les fibres musculaires se dirigent en bas et en avant, en contournant la face latérale du fémur. Elles se poursuivent par une lame tendineuse qui s’unit sur la ligne médiane à celle du vaste médial, en formant le plan moyen du tendon quadricipital.

Terminaison : Il se termine de manière symétrique au muscle vaste médial. La lame tendineuse se termine sur la base de la patella, en arrière du droit fémoral. Comme pour le vaste médial, la lame tendineuse envoie une expansion antérieure constituée d’expansions directes et croisées, symétrique à celle du vaste médial.

• Les fibres directes se terminent sur le bord latéral de la patella, le tendon patellaire et la crête oblique latérale partant de la tubérosité tibiale.
• Les fibres croisées passent en avant de la patella et du tendon patellaire et se terminent sur le condyle médial du tibia (sur la zone para-patellaire médiale).

De manière générale, le vaste latéral s’insère plus haut que le vaste médial.

Le vaste intermédiaire

C’est un muscle épais, volumineux, qui engaine les faces antérieure et latérale du fémur.

Origine : Il s’insère par des fibres charnues sur les 3/4 supérieurs (2/3 pour certains auteurs) des faces antérieur et latérale du fémur, ainsi que sur les bords latéral et médial du fémur. Il s’insère aussi sur le septum intermusculaire latéral de la cuisse.

Trajet et forme : Les fibres musculaires sont verticales et se termine par une lame tendineuse terminale, qui forme le plan profond du tendon quadricipital.

Terminaison : Il se termine sur la base de la patella, en arrière des vastes médial et latéral.

Innervation :

Le quadriceps est innervé par le nerf du quadriceps (L2-L3-L4).

Pour aller plus loin :

Selon une étude de 2016 [2], il existerait un 5ème muscle appelé le tenseur du vaste intermédiaire, dont l’origine se situe au niveau de la face antérieure du grand trochanter et il se termine au niveau de la couche moyenne du tendon quadricipital et sur la partie médiale de l’apex de la patella. Dans cette étude, il a été retrouvé sur les 26 cadavres disséqué. Il possède une vascularisation et une innervation indépendante de l’artère fémorale circonflexe latérale et du nerf fémoral . Dans sa partie distale, le tenseur du vaste intermédiaire est combiné à une aponévrose fusionnant séparément avec le tendon du quadriceps et avec la partie médiale de la patella.

Quatre types morphologiques de tenseur du vaste intermédiaire ont été distingués :

1. Le type indépendant dans 42% des cas, où l’aponévrose et le corps musculaire du tenseur du vaste intermédiaire se distinguent clairement des aponévroses des vastes médial et latéral.
2. Le type vaste médial dans 23%, où l’aponévrose du tenseur du vaste intermédiaire passé inséparablement dans l’aponévrose du vaste médial.
3. Le type vaste latéral dans 19% des cas, où le tenseur du vaste intermédiaire pourrait être séparé du vaste médial, mais pas du vaste latéral.
4. Le type commun dans 15% des cas, où les vastes médial et latéral et le tenseur du vaste intermédiaire présentaient une origine commune, à peine divisible, entre la ligne intertrochanterique et le grand trochanter.

Cette étude a démontré que le quadriceps fémoral est différent des descriptions précédentes. En effet, il existe un corps musculaire supplémentaire entre le vaste médial et le vaste latéral, qui ne peut être clairement attribué au premier ou au second. A sa partie distale, ce muscle devient sa propre aponévrose, qui se poursuit distalement par le tendon du quadriceps.

Le tenseur du vaste intermédiaire est représenté en rouge sur ce dessin.

Biomécanique

Le quadriceps a pour but l’extension de la jambe sur la cuisse, avec le droit fémoral et le vaste intermédiaire qui ont un rôle dynamique, alors que les vastes médial et latéral ont un rôle stabilisateur.

• Le droit fémoral : étant bi-articulaire, en plus de sa fonction d’extension de la jambe, il assure aussi la flexion de la hanche (bien que négligeable par rapport à l’ilio-psoas [1]), il a donc un rôle dynamique important [3]. Plus le genou est fléchi et la hanche en extension, plus il est fléchisseur de hanche. Il intervient donc dans tous les mouvements exigeant une l’extension du genou et la flexion de hanche. C’est un véritable ligament actif de la hanche, grâce à ses 3 tendons qui jouent un rôle de sangle. En effet, la tension du droit fémoral permet un plaquage de la tête fémorale, et cela, plus fortement que le genou est fléchi et que la hanche est en extension [1].

A savoir : Le droit fémoral et les ischio-jambiers (sauf le chef court du biceps fémoral qui est mono-articulaire), sont synergiques dans l’extension couplée entre la hanche et le genou, on appelle cela le paradoxe de Lombard [1]. En effet, chacun de ces muscles a un bras de levier plus fort sur une articulation et plus faible sur l’autre. Les ischio-jambiers à la hanche (avec un bras de levier de 6.7 cm contre 3.9 cm pour le droit fémoral, hanche en rectitude) et le droit fémoral au genou (avec un bras de levier de 4.4 cm contre 3.4 cm pour les ischio-jambiers, hanche en rectitude) [1], notamment grâce à la patella qui lui sert à augmenter son bras de levier.

• Les vastes médial et latéral : en plus de leur fonction d’extension du genou, ils ont respectivement un rôle de rotateur médial et latéral de la jambe. Par ailleurs, leurs fibres directes et croisées participent à la stabilité du genou en s’opposant au bâillement controlatéral de l’articulation [3]. Il faut savoir qu’un déséquilibre de forces entre le vaste médial et le vaste latéral vont entraîner une tendance à la luxation de la patella, en général du côté du vaste latéral (plus fort que le vaste médial) [3], en augmentant l’angle entre le tendon quadricipital et le tendon patellaire [4].

De manière générale, le quadriceps fémoral est nécessaire pour courir, sauter, monter les escaliers (en contraction concentrique), descendre les escaliers (contraction excentrique), se lever de la position assise (ou allongée). De plus, comme beaucoup de muscle du membre inférieur, il fonctionne davantage en chaîne fermée [4], en anti-flechisseur de genou plutôt qu’en extenseur du genou [1,4].

Le tendon quadicipital : anatomie et biomécanique

Le tendon quadricipital est le tendon de terminaison commun aux 4 chefs du quadriceps qui est formé par la réunion de ces 4 tendons, sur 3 plans différents : un superficiel (formé par le tendon du droit fémoral, dont la lame tendineuse est postérieure et qui reçoit les fibres du vaste médial et latéral [4]), un moyen (formé par les vastes médial et latéral, présentant chacun une lame tendineuse postérieure et antérieure [4]) et un profond (formé par le tendon du vaste intermédiaire, dont la lame tendineuse est antérieure [4]). Il débute quelques centimètres au-dessus de la patella, il est donc suprapatellaire, pour se terminer sur la base de la patella, avec un trajet oblique en bas et en dedans. C’est un tendon large et puissant.

A savoir : Paturet décrit une lame tendineuse à l’intérieur des fibres du vaste médial, lui donnant un aspect penniforme ce qui augmente la puissance de ce muscle [4].

On peut aussi noter, que les fibres charnues du vaste médial descendent plus bas que celles du latéral et sont aussi plus inclinées sur l’horizontale (pour former le vaste médial oblique), ce qui fait du vaste médial un rappel patellaire (lorsque le quadriceps se met en tension dans sa globalité), qui va s’opposer à la tendance de déviation latérale due à l’angulation du quadriceps et du tendon patellaire [4].

Les lames tendineuses du quadriceps sont longues et facilitent le glissement entre les différents chefs du quadriceps, dont l’accolement est pathologique [4]. Les variables anatomiques sont nombreuses au niveau de la réunion des fibres du quadriceps [4]. L’ensemble des lames tendineuses forme une large genouillère tendineuse englobant la patella dans son intégralité et étant solidaire de celle-ci [4]. La patella est donc un os sésamoïde enchâssé dans l’appareil extenseur du genou.

Le tendon patellaire : anatomie et biomécanique

Le tendon patellaire est la partie sub-patellaire de la terminaison du quadriceps qui s’insère sur le tibia. C’est le plus gros tendon du corps humain. Il est oblique en bas, en arrière et en dehors [1], formant un angle appelé « Q », plus grands chez les femmes (24° contre 20° pour les hommes). Ce qui explique que 2/3 des cas de syndrome fémoro-patellaire touchent les femmes et qu’elles sont aussi sujettes aux subluxations de la patella [4].

A savoir : Cet angle dépend de la position de la tubérosité tibiale mais aussi de la répétition de la rotation latérale du genou, qui est nocive [4].

C’est un tendon puissant, formé de la réunion du ligament patellaire (fibres courtes), des fibres tendineuses du droit fémoral (fibres longues) et du reste des fibres des vastes médial et latéral (fibres longues) [4].

Cette lame tendineuse épaisse est formée de 2 types de fibres :

1. Des fibres propres tendues de la patella au tibia
2. Des fibres superficielles du droit fémoral, qui sont passé précédemment en pont, en avant de la patella, sans s’y insérer et vont ensuite s’attacher au tibia après avoir constitué le plan superficiel du tendon patellaire.

Le tendon patellaire s’insère en haut sur l’apex de la patella et sur la partie adjacente (sur les bords) de sa face antérieure. Il se termine en bas sur les 2/3 inférieurs de la tubérosité tibiale, séparé de sa partie supérieure par une bourse synoviale. Il est séparé du tibia par le corps adipeux du genou, et avant sa terminaison, par une bourse synoviale rétrotendineuse [4].

A savoir : Il existe une bourse synoviale prétendineuse, qui est facilement irritée lors des travaux à genoux [4].

Par ailleurs, il reçoit les expansions des vastes médial et latéral, ainsi que celles du tenseur du fascia lata et du sartorius (qui ont constitué les ailerons chirurgicaux). Ces derniers forment une sangle transversale au niveau du genou [4].

BIBLIOGRAPHIE

[1] Grob K, Ackland T, Kuster MS, Manestar M, Filgueira L. A newly discovered muscle: The tensor of the vastus intermedius. Clin Anat. 2016 Mar;29(2):256-63.

[2] Dufour M, Pillu M. BIOMÉCANIQUE FONCTIONNELLE. 2ème édition. Issy-les-Moulineaux Elsevier-Masson; 2006.

[3] Lacôte M, Chevalier AM, Miranda A, Bleton JP. Evaluation clinique de la fonction musculaire. 6ème édition. Paris, Maloine; 2008.

[4] Dufour M. Anatomie de l’appareil locomoteur, tome 1. Membre inférieur. 3ème édition. Issy-les-Moulineaux; 2015.

Les références anatomiques utilisées pour écrire cet article sont : Anatomie de l’appareil locomoteur de Dufour et l’Évaluation clinique de la fonction musculaire de Lacôte.

Les illustrations sont issues des ouvrages de Delavier et du Netter.