Quand on fait craquer ses doigts, qu'est-ce qui craque vraiment ?
― Ce n'est pas l'os, c'est une « bulle » qui naît dans le liquide de l'articulation
En tirant ou en pliant un doigt, on entend souvent ce petit craquement sec. On croit volontiers que ce sont les os qui s'entrechoquent. En réalité, les os ne font aucun bruit. Le son naît dans le tout petit film de liquide qui remplit l'espace entre les os.
Entre deux tâches sur l'ordinateur, vous croisez les mains et étirez les doigts vers l'avant. Un petit craquement satisfaisant se fait entendre, et vous avez l'impression que la main se détend.
Mais si vous essayez de refaire craquer le même doigt tout de suite, rien ne se passe. Il faut attendre un moment pour que ça marche de nouveau.
Et beaucoup se souviennent qu'un adulte leur a dit, enfant : « Arrête, tes doigts vont grossir. » Est-ce vrai ?
Deux explications suffisent : pourquoi ça craque, et pourquoi pas deux fois de suite
L'articulation est enveloppée d'une petite poche remplie de liquide. En écartant les os, on agrandit cette poche, et la pression du liquide s'effondre. Le gaz qui y était dissous en jaillit alors d'un coup et forme une cavité.
Une cavité de gaz qui vient de se former ne retourne pas immédiatement dans le liquide. Il faut environ 20 minutes pour qu'elle se redissolve entièrement. Pendant ce temps, tirer sur la même articulation ne produit aucun craquement.
Quand on ouvre une bouteille de soda, la pression chute et des bulles apparaissent. Dans l'articulation, quelque chose de très similaire se produit, mais en un éclair. Voyons cela en détail.
Entre deux os, une poche qui enferme du liquide
Les os des doigts ne frottent pas directement les uns contre les autres. Leur jonction est enveloppée par une poche solide appelée « capsule articulaire ». Elle contient une petite quantité de liquide visqueux, le « liquide synovial », qui joue le rôle de lubrifiant pour que l'articulation bouge sans accroc.
Ce liquide contient un peu de gaz dissous : oxygène, azote, dioxyde de carbone. En temps normal, la pression à l'intérieur de la poche reste constante, et le gaz reste dissous.
Si l'on tire sur le doigt, l'espace entre les os s'élargit. Mais la quantité de liquide, elle, ne change pas dans l'instant. À l'intérieur de la poche, la quantité de liquide reste la même, seul le contenant s'agrandit.
Un liquide se comprime et se dilate à peine. Même un léger agrandissement du contenant fait donc chuter fortement la pression du liquide. Une fois la pression descendue sous un certain seuil, le gaz dissous ne peut plus rester en solution et s'en échappe. Une cavité de gaz apparaît alors soudainement dans le liquide (figure 1).
Pourquoi impossible de recommencer tout de suite ?
En 1971, des chercheurs britanniques ont radiographié aux rayons X des articulations avant et après un craquement. Après le craquement, on voyait une bulle de gaz dans l'espace articulaire. Ils ont aussi établi qu'il fallait environ 20 minutes avant que la même articulation puisse craquer à nouveau.
Le gaz de la cavité se redissout peu à peu dans le liquide. Tant qu'il n'est pas entièrement redissous, tirer sur l'articulation ne crée pas de nouvelle cavité : comme une cavité existe déjà, la pression ne chute plus assez pour en former une nouvelle. C'est la raison pour laquelle on ne peut pas recraquer tout de suite (figure 2).
Une question a longtemps été débattue : le son est-il émis « au moment où la cavité naît » ou « au moment où elle s'effondre » ? L'étude de 1971 penchait pour le « bruit d'effondrement ». Mais en 2015, une équipe canadienne a filmé le craquement d'un doigt avec un appareil qui image l'intérieur du corps par magnétisme. Le son coïncidait avec la naissance de la cavité, qui restait ensuite visible. C'est aujourd'hui l'hypothèse la plus solide : le son se produit à la naissance de la cavité.
Est-il vrai que faire craquer ses doigts abîme les articulations ? Un médecin américain a testé cela sur son propre corps. Il a fait craquer les doigts de sa main gauche au moins deux fois par jour, sans jamais toucher à la droite, pendant environ 60 ans. Résultat : aucune maladie articulaire dans l'une ou l'autre main, et aucune différence entre les deux. Ce travail a reçu un prix Ig Nobel en 2009.
Des études portant sur un plus grand nombre de personnes n'ont pas non plus trouvé de lien entre l'habitude de faire craquer ses doigts et des maladies articulaires. Certains travaux plus anciens ont toutefois signalé une force de préhension légèrement plus faible, sans que la question soit tranchée. Si le craquement s'accompagne de douleur ou d'un gonflement, cela peut être le signe d'un autre problème : dans ce cas, ne forcez pas et consultez un orthopédiste.
En résumé
L'articulation du doigt est enveloppée d'une poche qui enferme du liquide. En tirant, la pression du liquide chute brusquement et le gaz dissous forme une cavité. C'est ce moment qui produit le craquement. Pendant les 20 minutes environ que met la cavité à se redissoudre, la même articulation ne peut plus craquer.
Ce n'est pas l'os qui craque, mais le liquide.
Dans votre doigt, un petit « bouchon de soda » vient de s'ouvrir.
Ce qui se passe quand un liquide est étiré est aussi expliqué dans « Comment les arbres font-ils monter l'eau jusqu'à 100 mètres de hauteur ? », et la façon dont on ressent les différences de pression dans le corps dans « Pourquoi les oreilles font-elles mal avant l'atterrissage d'un avion ? ». Le phénomène de chute de pression libérant du gaz rejoint aussi « Pourquoi les volcans entrent-ils en éruption ? ».
- Prenez une seringue sans aiguille (celle utilisée pour les dosages en pharmacie ou pour le bricolage) et aspirez de l'eau jusqu'à la moitié. Videz l'air qu'elle contient au préalable.
- Bouchez fermement le trou avec le doigt et tirez fortement sur le piston. Observez de petites bulles ou cavités apparaître dans l'eau.
- Relâchez le piston : la cavité rétrécit. Faites le même essai avec de l'eau gazeuse : les bulles surgissent avec bien plus de vigueur, car davantage de gaz y est dissous.
Ce qui se passe dans l'articulation est une version miniature de cette expérience. Chronométrer combien de minutes il faut avant qu'un doigt puisse craquer à nouveau est aussi une observation à part entière. Mais n'essayez pas sur un doigt douloureux.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesDu collège aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeNiveau collège, sciences
- LycéeNiveau lycée, « physique » ou « chimie »
- Lycée+Approfondissement lycée, ou encart de manuel
- UniversitéNon vu au lycée : matière universitaire spécialisée (mécanique des fluides, biomécanique)
- RecherchePas encore un « acquis » enseigné à l'université : sujet encore étudié par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Capsule articulaire et liquide synovial : la poche solide qui enveloppe l'articulation, et le liquide visqueux qui la remplit. Ils rendent le mouvement de l'articulation fluide.
- Cavitation : phénomène par lequel une cavité de gaz ou de vapeur apparaît dans un liquide quand sa pression chute. On l'observe aussi autour des hélices de bateau.
- Période réfractaire : le temps pendant lequel une même articulation ne peut pas craquer de nouveau après un premier craquement. Pour les doigts, on l'estime à environ 20 minutes.
CollègeLycéeVérification par le calcul : de combien chute la pression quand l'espace s'élargit un peu ?
La grandeur qui décrit à quel point un liquide résiste à se comprimer ou se dilater s'appelle le module de compressibilité (ou module d'élasticité volumique). Il permet d'estimer la chute de pression quand le contenant s'élargit légèrement. On considère ici un cas simplifié où la paroi de la poche ne bouge pas et où le liquide n'entre ni ne sort.
| En symboles | ΔP = K × ( ΔV ÷ V ) |
| En mots | Chute de pression = résistance du liquide à se dilater (module de compressibilité) × fraction d'augmentation du volume |
| Origine de la formule | C'est la définition même du module de compressibilité, l'application de la « loi de Hooke » (proportionnalité entre allongement d'un ressort et force) au volume d'un liquide. |
| Symbole | Signification et unité |
| ΔP | Chute de pression du liquide (pascal) |
| K | Module de compressibilité. Résistance du liquide à se dilater (pascal) |
| ΔV | Volume dont le contenant s'est élargi (en millimètres cubes, etc.) |
| V | Volume initial du liquide (même unité que ΔV) |
| Module de compressibilité de l'eau (le liquide synovial est surtout de l'eau) | environ 2 200 000 000 pascals |
| Fraction d'élargissement du volume (hypothèse) | 1/10 000, soit 0,0001 |
| Pression atmosphérique normale | environ 101 300 pascals |
| Chute de pression | 2 200 000 000 × 0,0001 = 220 000 pascals |
| Combien de fois la pression atmosphérique | 220 000 ÷ 101 300 ≒ 2,2 fois |
| Craquements annuels du médecin (2 fois par jour) | 2 × 365 = 730 fois |
| Total sur 60 ans | 730 × 60 = 43 800 fois |
Un élargissement du volume d'à peine un dix-millième suffit, selon ce calcul, à faire chuter la pression de plus de deux fois la pression atmosphérique. Comme la pression de départ n'est guère plus élevée que celle de l'atmosphère, le liquide se retrouve « étiré ». Mais avant d'aller jusque-là, le gaz dissous s'échappe et forme une cavité, ce qui arrête la chute de pression. En réalité, la paroi de la poche se déforme aussi un peu, ce qui réduit encore la chute réelle. Il reste néanmoins vrai qu'« un liquide se dilatant très peu, un léger élargissement suffit à faire chuter fortement la pression ». Les plus de 40 000 essais du médecin n'ont laissé aucune trace sur ses articulations (lui-même estimait en avoir fait au moins 36 000).
LycéeLycée+Pourquoi le gaz sort-il du liquide ?
LycéeLa quantité de gaz dissoute dans un liquide est proportionnelle à la pression de ce gaz : c'est la « loi de Henry ». Quand la pression chute, la quantité de gaz que le liquide peut retenir diminue, et l'excédent tend à s'échapper. C'est le même mécanisme que les bulles qui apparaissent à l'ouverture d'une bouteille de soda.
Lycée+Mais même en présence de gaz excédentaire, une bulle ne se forme pas forcément tout de suite. Pour qu'un « germe » de bulle apparaisse, il faut vaincre la tension superficielle qui tend à écraser la toute première micro-bulle. Dans l'articulation, on pense que ce germe naît quand deux surfaces parfaitement jointives sont brusquement séparées. Certains chercheurs parlent de « nucléation tribologique ».
UniversitéNaissance et effondrement d'une bulle décrits par une équation
La vitesse à laquelle une bulle dans un liquide gonfle ou s'effondre est décrite par l'équation de Rayleigh-Plesset. Elle réunit en une seule formule l'équilibre entre l'inertie du liquide environnant, la tension superficielle, la viscosité, et la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la bulle. En 2018, une étude a modélisé la bulle articulaire à partir de cette équation. Elle a rapporté qu'une onde de pression liée à l'effondrement partiel de la bulle permettait d'expliquer l'intensité et la fréquence réelles du son. Ce sujet, comme celui du module de compressibilité, relève des manuels de mécanique des fluides.
📖 Pour la démonstration des formules et pour aller plus loin : Cavitation (Wikipédia, en japonais) ／ Module de compressibilité (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qui reste incertain
- Le son naît-il « à la formation » ou « à l'effondrement » de la cavité ? Les vidéos montrent que le son coïncide avec la naissance de la cavité, qui persiste ensuite. Mais des calculs suggèrent aussi qu'un effondrement partiel de la bulle pourrait produire le son. Les deux mécanismes pourraient coexister.
- Pourquoi certaines personnes craquent et d'autres non. Certaines personnes font craquer toutes leurs articulations, d'autres presque aucune. La taille de l'espace articulaire et la rigidité de la capsule seraient en cause, mais rien n'est certain.
- Effets sur le long terme. Aucun lien n'a été trouvé avec des maladies articulaires, mais les études sur la force de préhension ou le gonflement restent peu nombreuses, et leurs résultats divergent.
Autrement dit, ce que raconte cet article correspond « à ce qu'on comprend à ce jour ». Même un geste aussi familier que faire craquer ses doigts alimente un débat qui dure depuis plus de 50 ans.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Passage de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences : « pression », « structure du corps animal » | La poche et le liquide de l'articulation, la libération de gaz quand la pression chute |
| Lycée | Chimie : « solubilité des gaz », physique : « pression » | Loi de Henry, calcul de la chute de pression |
| Lycée+ | Approfondissement physique/chimie : « tension superficielle », « nucléation » | Comment se forme le germe de la bulle |
| Université | Mécanique des fluides, biomécanique | Cavitation, module de compressibilité, équation de Rayleigh-Plesset |
| Recherche | Orthopédie, acoustique | Identification du moment exact du son, effets à long terme |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Pourquoi on ne peut pas recraquer tout de suite, consulter en cas de douleur |
- Unsworth A, Dowson D, Wright V. "Cracking joints": a bioengineering study of cavitation in the metacarpophalangeal joint. Annals of the Rheumatic Diseases, 1971.
- Kawchuk GN, Fryer J, Jaremko JL, et al. Real-Time Visualization of Joint Cavitation. PLOS ONE, 2015.
- Chandran Suja V, Barakat AI. A Mathematical Model for the Sounds Produced by Knuckle Cracking. Scientific Reports, 2018.
- Unger DL. Does knuckle cracking lead to arthritis of the fingers? Arthritis & Rheumatism, 1998.
- deWeber K, Olszewski M, Ortolano R. Knuckle cracking and hand osteoarthritis. Journal of the American Board of Family Medicine, 2011.
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs chiffrées données visent à faciliter la compréhension du mécanisme et restent des ordres de grandeur approximatifs. En cas de douleur, de gonflement ou de difficulté à bouger un doigt ou une articulation, ne vous fiez pas à votre seul jugement : consultez un professionnel de santé.