MÉTHODOLOGIE DE L’ÉVALUATION ISOCINÉTIQUE
DE L’ÉPAULE : MISE AU POINT

Dr Bénédicte FORTHOMME,
Pr J.M. CRIELAARD,
Pr Jean-Louis CROISIER

Département de Médecine Physique
et Kinésithérapie-Réadaptation,
CHU de Liège Sart Tilman, B35,
4000 Liège - Belgique

La fonction musculaire de l’épaule conditionne sa stabilité et participe au niveau de performance sportive (8,18). L’évaluation de la force maximale apparaît essentielle dans divers contextes pathologiques : conflit sous-coraco-acromial, épaule instable, atteinte neurologique, contexte chirurgical et transfert musculaire, surmenage sportif ou  professionnel. Si la littérature apparaît consensuelle dans le cas du genou, l’exploration isocinétique de l’épaule s’avère peu standardisée, particulièrement lors du choix des groupes
musculaires étudiés, de l’installation du sujet ainsi que du positionnement de l’articulation
proprement dite (1,7,11). La reproductibilité des mesures pourrait dépendre de la position
sélectionnée pour évaluer un groupe musculaire déterminé (5,10,11).

Le choix des mouvements à explorer devra s’inspirer du contexte pathologique ou sportif.Le conflit sous-coraco-acromial et l’instabilité de l’épaule représentent deux entités pathologiques majeures et concernent  principalement les muscles de la coiffe des otateurs (rotateurs internes ou externes, abducteurs) (14). La motricité et la stabilité de l’épaule lors des phases d’armer ou de lancer dépendent des muscles rotateurs, en association avec les groupes abducteurs et adducteurs, dans le cadre d’actions concentriques ou excentriques (11,12,17).

Afin de sélectionner les modalités optimales d’évaluation des rotateurs externes (RE) et des rotateurs internes (RI), nous avons comparé la reproductibilité des mesures selon trois positionnements :
• le premier, régulièrement proposé dans la littérature (2,3,6,11,12,16,20), place le sujet en
décubitus dorsal, bras dans le plan frontal en abduction à 90°. Cette option se rapproche du positionnement de l’épaule lors de l’armer ou de la frappe, ce qui peut s’ vérer intéressant lors d’une évaluation demeurant analytique ;
• le second positionnement correspond au décubitus dorsal, le bras à 45° d’abduction
dans le plan frontal. Il réduit l’éventuelle sensation de gêne supérieure et d’instabilité, augmentant ainsi le confort du sujet (9,10,11) ;• enfin, les rotateurs s’explorent en position assise, l’épaule placée dans le plan de la scapula (45° d’abduction, 30° de flexion).

Plusieurs auteurs, dont CODINE et al. (1), suggèrent ainsi l’obtention d’une relation tension – longueur optimale pour les muscles de la coiffe des rotateurs. La position assise pourrait également s’avérer fonctionnelle comparativement au décubitus.

L’étude de reproductibilité révèle des coefficients de variation (CV) satisfaisants (inférieur à 12%) pour les RI dans les trois positions d’évaluation. Les deux installations en décubitus démontrent une reproductibilité de qualité pour les RE (CV compris entre 7,1 et 8,9 %), contrairement à la position assise qui s’accompagne de CV élevés et inacceptables (19,1 % à 60°.s-1) (11). En décubitus dorsal, la stabilisation du tronc et la limitation des compensations apparaissent nettement plus efficaces par rapport aux positions assise ou debout (1,3,5,7,10,11). Le décubitus dorsal fixe davantage la scapula contre le gril costal et réduit la mobilisation scapulo-thoracique, en privilégiant la participation scapulo-humérale lors de l’exercice isocinétique. DVIR (5) souligne l’obligation de stabiliser les systèmes articulaires, en particulier le tronc et le pelvis, si l’évaluation des rotateurs d’épaule s’effectue en position assise.

De plus, les ratios RE/RI demeurent particulièrement stables lors du retest en décubitus dorsal – bras à 90° d’abduction, tandis que la station assise fournit les CV les plus élevés (jusqu’à 12,9 %) (11). Lors de l’évaluation des rotateurs de l’épaule, la position assise ne sera donc pas retenue en raison de la faible reproductibilité du MFM (Moment de Force Maximum) des RE et des ratios, combinée aux restrictions des amplitudes en rotation interne, s’y ajoute la difficulté d’amener activement le bras en rotation externe maximale, toujours défavorisée par la pesanteur, et les nombreuses compensations du tronc (11).

Nous recommandons comme position de référence, en raison de la qualité de ses mesures spécifiques, le décubitus dorsal - bras à 90° d’abduction. Si le patient ressent, dans cette position, une certaine appréhension voire une gêne douloureuse, le bras sera alors placé à 45° d’abduction dans le même plan. Dans cette position de sécurité, les MFM et les ratios conservent une reproductibilité satisfaisante. Toute évaluation longitudinale se déroulera
toujours selon une installation strictement identique (11).

Considérant l’évaluation classique des abducteurs (ABD) et des adducteurs (ADD) de l’épaule, WALMSLEY (19) mesure, lors d’une abduction d’amplitude complète dans le plan frontal, une ascension, atteignant 8 cm, du centre articulaire de la scapulohumérale par rapport à l’axe fixe du dynamomètre. MANDALIDIS et al. (15) rapportent un déplacement similaire lors de l’évaluation dans le plan scapulaire, majorant la force de 6,2 %. Afin de limiter cetteélévation de l’épaule et les compensations (flexion du coude, rotation externe de l’épaule) lors de l’abduction complète, nous définissons un protocole original : le sujet placé en décubitus latéral, dos au dynamomètre, exécute un mouvement entre 0° et 90° d’abduction. Cette option favorise
une participation scapulo-humérale prépondérante, associée à un mouvement mineur de sonnette scapulaire (intervenant principalement au-delà de 90° d’abduction (8)). Les axes du dynamomètre et de l’articulation demeurent relativement alignés pendant le mouvement (contrôle visuel), tandis que le contre-appui fixé à l’extrémité distale du bras supprime le porte-à-faux du coude. L’évaluation des ABD-ADD selon ce protocole démontre des CV excellents pour les ADD (inférieurs à 7 %) et satisfaisants pour les ABD (entre 10,9 et 12,7 %) (11).

 La sélection des vitesses représente une étape essentielle à l’élaboration des
protocoles évaluatifs. En accord avec la littérature concernant les rotateurs de l’épaule du sédentaire, nous suggérons un spectre de vitesses concentriques compris entre 60°.s-1 et 240°.s-1. L’évaluation isocinétique des rotateurs d’épaule du sportif requiert, en complément à ce protocole de référence, une vitesse concentrique plus élevée de 400°.s-1 et le mode excentrique à 60°.s-1. Cette exploration autorise l’élaboration de ratios RE/RI concentriques classiques et d’un ratio mixte fonctionnel, combinant le MFM excentrique des RE (60°.s-1) et le MFM concentrique des RI (240°.s-1) (11). L’exploration des ABD-ADD ne dépasse pas la vitesse concentrique de 180°.s-1, certains sujets ne pouvant accéder à des vitesses supérieures. Par ailleurs, DURALL et al. (4) précisent une reproductibilité satisaisante des MFM des ABD et ADD (plan scapulaire) pour les vitesses de 60°.s-1 et 180°.s-1, mais devenant plus faible à 300°.s-1.

Le nombre de répétitions limité lors des tests (respectivement 3 à 5 aux vitesses lente et rapide) autorise le développement d’une force réellement maximale sans engendrer de fatigue (3). Si l’on compare les performances isocinétiques maximales des quatre groupes musculaires, les ADD génèrent les MFM les plus élevés, suivis selon un ordre décroissant par les ABD, RI et RE et ce, quels que soient le membre supérieur exploré et la vitesse du mouvement. Ainsi à 60°.s-1, nous observons une différence de 62 % entre les groupes ADD et RE (11). La section transversale des muscles concernés (volume musculaire) pourrait expliquer cette hiérarchie. Pour tous les groupes musculaires, la performance concentrique diminue avec l’augmentation de la vitesse angulaire, le mode excentrique (rotateurs) autorise le développement d’un MFM plus élevé par rapport au mode concentrique.

L’interprétation des bilans isocinétiques repose classiquement sur l’étude comparative des performances des groupes musculaires homologues controlatéraux. Nous mesurons, en dehors de l’effet de dominance, des différences bilatérales plus importantes pour les ABD et les RI à vitesse rapide (entre 13 et 17 %). Pour les autres mouvements et modalités d’exercice, les
différences bilatérales varient entre 6 et 12 %. En considérant l’influence de la dominance, seuls les ABD et les RI montrent une majoration significative de leurs performances en faveur du bras dominant et ce, exclusivement aux vitesses rapides (11). L’étude du rapport entre les performances agonistes et antagonistes, et son éventuelle modification, représente une seconde étape de l’analyse isocinétique. Les ratios RE/RI et ABD/ADD d’une population sédentaire de référence confirment la supériorité des RI et des ADD respectivement sur les RE et les ABD. Malgré leur légère réduction à vitesse rapide, les ratios ne varient pas significativement avec la vitesse. Les ratios RE/RI et ABD/ADD ne présentent aucune variation significative liée à la dominance : en conséquence, lors de l’évaluation bilatérale d’épaules sédentaires, la normalité correspondra donc à des ratios agonistes / antagonistes équivalents pour les deux épaules (11). Le calcul des valeurs relatives du MFM (N.m.kg-1 de masse corporelle) constitue le troisième critère de l’analyse isocinétique, lors de lésions bilatérales ou d’étude comparative entre populations. Les trois niveaux d’analyse ainsi proposés exigent la définition de limites précisant un éventuel profil normal.

En pratique clinique, nous proposons un seuil de 15 % lors de la comparaison bilatérale des groupes musculaires homologues de l’épaule sédentaire. Les ratios RE/RI et ABD/ADD apparaissent, dans divers contextes pathologiques, régulièrement en défaveur des RE et des ABD. Lors de l’interprétation d’un bilan isocinétique, nous rechercherons fréquemment la limite inférieure des ratios (respectivement 0,71 et 0,54 pour les ratios RE/RI et ABD/ADD à 60°.s-1). Néanmoins, les limites supérieures demeurent utiles dans certains cas particuliers comme celui du transfert chirurgical du muscle grand dorsal (adducteur – rotateur interne) lors de reconstruction mammaire après mastectomie (9).

Enfin, les limites inférieures de force relative permettent le dépistage des individus développant une force globalement faible, sans qu’elle ne s’accompagne nécessairement d’une asymétrie bilatérale. Les valeurs supérieures rendent compte d’un niveau de force exceptionnel.

La pratique sportive intensive ne modifie guère la force relative (N.m.kg-1) des muscles rotateurs de l’épaule par rapport au sportif de loisir. Les ratios RE/RI et particulièrement le ratio mixte de l’épaule dominante du sportif entraîné restent inférieurs à ceux des sportifs occasionnels (11).

REFERENCES

1 • CODINE P., BERNARD P.L., POCHOLLE M., HERISSON C. – Evaluation et rééducation des muscles de l’épaule en isocinétisme : méthodologie, résultats et applications. Ann Réadapt Méd Phys 48:80-92, 2005.
2 • COHEN D.B., MONT M.A., CAMPBELL K.R., VOGELSTEIN B.N., LOEWY J.W. – Upper extremity physical factors affecting tennis serve velocity. Am J Sports Med 22:746-750, 1994.
3 • CROISIER J.L., MOMMER R., LHERMEROUT C., CRIELAARD J.M. – Bilan isocinétique des rotateurs internes et externes d’épaule : importance du positionnement articulaire. In: Pathologie de la coiffe des rotateurs de l’épaule. Eds PELISSIER J., SIMON L., RODINEAU J., pp.193-199. Paris : Masson, 1993.
4 • DURALL C.J., DAVIES G.J., KERNOZEK T.W., GIBSON M.H., FATER D.C.W., STRAKER, J.S. – The reproducibility of assessing arm elevation in the scapular plane on the Cybex 340. Isokinet Exerc Sci 8 :7-11, 2000.
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Isokinet Exerc Sci 1:9-21, 1991.

7 • FORTHOMME B., CROISIER J.L., CRIELAARD J.M. – Proposal for the assessment protocols for different shoulder muscle groups. Isokinet Exerc Sci 11:69, 2003.
8 • FORTHOMME B. Ed. – Rééducation raisonnée de l’épaule opérée et non opérée. 2ème édition. Paris : Frison-Roche, 2004.
9 • FORTHOMME B., HEYMANS O., GRANJEAN F.X., KLINKENBERG S., HOFFMANN S., CROISIER J.L. – Consequences of latissimus dorsi transfer on shoulder function. Isokinet Exerc Sci 13:69-70, 2005.
10 • FORTHOMME B., MAQUET D., CRIELAARD J.M., CROISIER J.L. – Shoulder isokinetic assessment : a critical analysis. Isokinet Exerc Sci 13:59-60, 2005.
11 • FORTHOMME B. – Exploration musculaire isocinétique de l’épaule. Thèse présentée en vue de l’obtention du grade de Docteur en Kinésithérapie et Réadaptation, Faculté de Médecine, Université de Liège, 2005.
12 • FORTHOMME B., CROISIER J.L., CICCARONE G., CRIELAARD J.M., CLOES M. – Factors correlated with volleyball spike velocity. Am J Sports Med (accepted).
13 • GREENFIELD B.H., DONATELLI R., WOODEN M.J., WILKES J. – Isokinetic evaluation of shoulder rotational strength between the plane of scapula and the frontal plane. Am J Sports Med 18:124-128, 1990.
14 • LEVINE W.N., FLATOW E.L. – The pathophysiology of shoulder instability. AmJ Sports
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16 • NOFFAL G.J. – Isokinetic eccentric-to-concentric strength ratios of the shoulder rotator muscles in throwers and nonthrowers. Am J Sports Med 31:537-541, 2003.
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18 • ROCKWOOD C.A., MATSEN F.A., WIRTH M.A., LIPPITT S.B. EDS – The shoulder. 3rd edition. USA: Elsevier, 2004.
19 • WALMSLEY R.P. – Movement of the axis of rotation of the glenohumeral joint while working on the Cybex II dynamometer. Part II. Abduction/adduction. Isokinet Exerc Sci 3:21-26, 1993.
20 • WANG H.K., MACFARLANE A., COCHRANE T. – Isokinetic performance and shoulder mobility in elite volleyball athletes from the United Kingdom. Br J Sports Med 34:39-43, 2000.