Analyse par éléments finis des distributions de contrainte dans les ligaments et les ménisques du genou lors du coup de pied circulaire en Taekwondo

Pourquoi un coup populaire peut être dur pour le genou

Le coup de pied circulaire est l’une des techniques les plus spectaculaires et les plus utilisées en Taekwondo. Pour les spectateurs, il paraît fluide et sans effort, mais pour le genou de l’athlète il représente une charge répétée et exigeante. Cette étude a exploré l’intérieur de l’articulation à l’aide de simulations informatiques pour déterminer précisément quelles parties du genou sont les plus sollicitées pendant un coup circulaire, et pourquoi cela importe pour prévenir les lésions douloureuses des ligaments et du cartilage.

Observer l’intérieur du genou de l’athlète

Plutôt que de se contenter des seules statistiques de blessure, les chercheurs ont combiné des données de mouvement réelles d’athlètes masculins d’élite en Taekwondo avec un modèle informatique tridimensionnel détaillé du genou. Douze combattants de haut niveau ont exécuté des coups de pied circulaires standardisés tandis que des caméras suivaient leurs mouvements, des plateformes de force mesuraient la poussée au sol et l’activité musculaire était enregistrée par des capteurs posés sur la peau. Ces mesures ont été intégrées dans un modèle musculo‑squelettique qui a estimé les forces globales traversant le genou à quatre instants clés du coup : le décollage, le relevé du genou, l’instant du coup et l’atterrissage. Ces charges articulaires ont ensuite été appliquées à un genou numérique finement détaillé construit à partir d’examens médicaux, permettant à l’équipe de cartographier où la contrainte mécanique se concentre dans les ligaments et les ménisques amortisseurs.

La jambe d’appui assume la plus grosse charge

Une des conclusions les plus nettes est que la jambe restée au sol, et non la jambe qui donne le coup, supporte l’essentiel de la sollicitation mécanique. Dans la jambe de frappe, les contraintes dans les ligaments stabilisateurs majeurs étaient modestes et fortement localisées, et les ménisques n’étaient soumis qu’à des pressions faibles. En revanche, le genou d’appui présentait des contraintes beaucoup plus élevées tant dans les ligaments croisés antérieur et postérieur qui contrôlent le glissement avant‑arrière entre le fémur et le tibia. Ces pics apparaissaient surtout pendant les phases de préparation et de frappe, lorsque le poids du corps, la rotation du tronc et l’extension rapide de la jambe se combinent pour tordre et comprimer le genou d’appui. Ce schéma concorde avec des preuves plus larges indiquant que la flexion interne et les charges de torsion sont des facteurs clés des lésions ligamentaires sans contact dans de nombreux sports de terrain et de salle.

Points chauds cachés dans les amortisseurs du genou

Les cartes de contrainte ont aussi mis en évidence le partage inégal des charges au sein des coussinets du genou, les ménisques médial et latéral. Dans la jambe d’appui, les deux ménisques supportaient des contraintes substantiellement plus élevées que dans la jambe attaquante, le ménisque externe (latéral) se distinguant comme le plus fortement chargé. Des points chauds se concentraient autour du rebord périphérique et de la corne postérieure — les mêmes régions où l’on observe fréquemment des déchirures chez les patients et dans les études sur cadavres. Ces zones sont cruciales pour transformer la charge de compression en un motif annulaire qui protège les surfaces articulaires. Lorsqu’elles sont associées à des forces de torsion, comme dans le coup circulaire, des contraintes répétées élevées dans ces zones pourraient expliquer pourquoi les lésions méniscales accompagnent souvent les dommages ligamentaires dans les sports de combat.

Comment le modèle a été construit et ce qu’il peut — et ne peut pas — dire

Pour construire leur genou virtuel, les chercheurs ont utilisé des scanners CT et IRM d’un athlète dont la morphologie était proche de la moyenne du groupe. Os, cartilages, ménisques et ligaments majeurs ont été reconstruits en formes tridimensionnelles et divisés en éléments minuscules auxquels on a attribué des propriétés de matériau et des charges dans une analyse par éléments finis. Le modèle supposait un comportement tissulaire simplifié et uniforme et n’a examiné que quatre « instantanés » figés du mouvement plutôt que le coup continu, en se concentrant sur les schémas relatifs plutôt que sur des valeurs exactes de contrainte en conditions réelles. Si ces choix rendent les calculs pratiques et stables, ils impliquent aussi que les résultats ne doivent pas être interprétés comme des seuils précis de blessure, mais comme une carte indiquant où et quand le genou est le plus mis à l’épreuve mécaniquement pendant le coup.

Ce que cela signifie pour l’entraînement et la prévention des blessures

Pour les athlètes, entraîneurs et cliniciens, le point essentiel est que la jambe immobile au sol peut être plus à risque que la jambe qui frappe visiblement la cible. Le genou d’appui absorbe de façon répétée d’importantes charges de torsion et de compression, concentrant les contraintes près des points d’attache des ligaments clés et dans les régions postérieure et externe des ménisques. Cela suggère que le renforcement et le travail technique devraient accorder une attention particulière à la manière dont les athlètes plantent, tournent et s’étendent sur la jambe d’appui, et que les programmes de récupération et de gestion des charges devraient prendre en compte le stress cumulatif sur cette articulation. En montrant où le coup de pied circulaire sollicite le plus le genou, cette étude offre une feuille de route biomécanique pour concevoir des routines d’entraînement plus sûres et des stratégies préventives ciblées.

Citation: Jia, M., Li, D., Ma, Y. et al. Finite element analysis of stress distributions in knee ligaments and menisci during the Taekwondo Roundhouse Kick. Sci Rep 16, 13334 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43031-8

Mots-clés: Taekwondo, blessure du genou, ligaments, ménisque, biomécanique du sport