L’échographie musculosquelettique (EMS) a profondément transformé la pratique rhumatologique. Elle offre une méthode d’imagerie en temps réel, non invasive et économiquement accessible pour le diagnostic, la surveillance des maladies rhumatismales et le guidage des gestes interventionnels. Cette revue retrace l’histoire fascinante des ultrasons, depuis les principes physiques fondamentaux et les premières observations scientifiques jusqu’à leurs applications militaires, puis leur émergence comme outil diagnostique incontournable en médecine, et en particulier en rhumatologie. Les étapes marquantes comprennent les travaux pionniers de Spallanzani sur le déplacement des chauves-souris au XVIIIe siècle, la découverte de l’effet piézoélectrique par les frères Curie en 1880, l’émission ultrasonore par les chauves-souris observée en 1938 par les chercheurs de Harvard George W. Pierce et Donald R. Griffin, et le développement du SONAR pendant les guerres mondiales par Paul Langevin et Constantin Chilowsky. Les premières applications médicales apparaissent au milieu du XXe siècle, mais la transition décisive vers la rhumatologie s’amorce avec les travaux de Dussik sur les tissus articulaires en 1958, suivis de la description de la synovite par Cooperberg en 1978. L’étape déterminante fut l’intégration réussie de l’échographie dans les procédures diagnostiques et interventionnelles, illustrée par la première ponction écho-guidée d’arthrite septique décrite en 1981 par Gompels. Cette avancée a ouvert la voie à l’usage actuel, devenu indispensable, de l’EMS dans la prise en charge des maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde et les arthropathies microcristallines.

Musculoskeletal Ultrasound (MSUS) has revolutionized rheumatology, offering a real-time, non-invasive, and cost-effective method for diagnosing, monitoring rheumatic diseases and guiding interventions. This review traces the fascinating, non-linear history of ultrasounds, beginning with fundamental acoustic physics and biological observations, through its military applications, and finally its emergence as an indispensable tool in clinical medicine, with a specific focus on its adoption by the rheumatology community. Key milestones include Spallanzani's pioneering work on bat echolocation in the 18th century, the discovery of the piezoelectric effect by the Curie brothers in 1880, the discovery of US emission in 1938 by two Harvard University students working for the USA army George W. Pierce and Donald R. Grifin and the subsequent development of SONAR during the World Wars by Paul Langevin and Constantin Chilowsky. The first medical applications appeared in the mid-20th century, but the crucial transition to rheumatology occurred with Dussik's work on articular tissues in 1958 and Cooperberg's description of synovitis in 1978. The pivotal step was the successful integration of MSUS for diagnostic and interventional procedures, as exemplified by the first echo-guided aspiration of septic arthritis in 1981 by Gompels BM, paving the way for the technique's contemporary indispensable role in managing inflammatory diseases like rheumatoid arthritis and crystal arthropathies.

# Introduction

L’échographie musculosquelettique (EMS) est aujourd’hui un prolongement essentiel de l’examen clinique en rhumatologie. Elle fournit une imagerie immédiate et de haute résolution des tissus mous, des tendons et des articulations. Sa capacité à visualiser les modifications inflammatoires subtiles, telles que la synovite, la ténosynovite ou les érosions, ainsi qu’à évaluer en temps réel la vascularisation grâce aux modes Doppler, a profondément modifié la prise en charge et le suivi thérapeutique des patients.

Le chemin parcouru, depuis la compréhension des principes physiques de propagation des ondes sonores jusqu’à la création d’un outil dédié à l’évaluation du système ostéo-articulaire, couvre plusieurs siècles et relie la biologie, la physique, la technologie militaire et la médecine. Cette perspective historique met en lumière les découvertes fondamentales et les pionniers cliniques qui ont permis d’établir l’échographie comme une modalité d’imagerie robuste et incontournable en rhumatologie.

# Les fondements acoustiques : de l’écholocalisation à la piézoélectricité

L’utilisation des ondes sonores au-delà du spectre audible humain, les ultrasons, trouve ses racines au XVIIIe siècle.

## 1785 : Spallanzani et l’écholocalisation

Le prêtre et biologiste italien Lazzaro Spallanzani mena des expériences pionnières sur les chauves-souris, démontrant qu’elles s’orienteraient dans l’obscurité à l’aide d’un sens non visuel qu’il qualifia intuitivement de « vue auditive ». Bien que le mécanisme d’émission de sons à haute fréquence (écholocalisation) n’ait pas encore été compris à l’époque, ses travaux établirent le concept fondamental de la détection d’objets par réflexion sonore (figure 1
                        ).

## 1822 : mesure de la vitesse du son

Jean-Daniel Colladon et Charles Sturm réalisèrent les premières mesures précises de la vitesse de déplacement du son dans l’eau, sur le lac Léman. Ils établirent ainsi la première évaluation fiable (1435m/s) de la propagation des ondes acoustiques dans un milieu liquide [1].

## 1880 : l’effet piézoélectrique

L’application pratique des ultrasons ne devint possible qu’après la découverte de l’effet piézoélectrique par Pierre et Jacques Curie. Ils démontrèrent que certains cristaux, notamment le quartz, la tourmaline ou la pechblende, génèrent une charge électrique lorsqu’ils subissent une contrainte mécanique et, inversement, vibrent sous l’effet d’un champ électrique. Ce principe constitue la base des sondes ultrasonores modernes, permettant la création et la réception des ondes acoustiques (figure 2
                        ) [2].

## 1915–1923 : le SONAR

Le naufrage du Titanic en 1912 stimula la recherche sur la détection d’objets sous-marins. Pendant la Première Guerre mondiale, le physicien français Paul Langevin, utilisant le quartz piézoélectrique des frères Curie, développa un dispositif d’« écho-localisation » destiné à repérer les sous-marins. Ce système, ultérieurement nommé ASDIC (Anti-Submarine Detection Investigation Committee) puis SONAR (SOund Navigation And Ranging), fut la première application fonctionnelle de l’ultrason pulsé et constitue l’ancêtre direct de la sonographie médicale [3,4]. En 1928, le paquebot Île de France fut le premier à être équipé d’un SONAR, et la même année Harvey E.N. et Loomis A.L. publièrent les premiers travaux scientifiques sur l’usage des ultrasons [5].

## 1938 : les ultrasons chez les chauves-souris

À partir de 1938, les scientifiques George W. Pierce et Donald R. Griffin menèrent, pour le compte de l’armée américaine, des expériences sur les chauves-souris brésiliennes (Tadarida brasiliensis). L’armée envisageait d’utiliser ces animaux pour transporter de petites charges incendiaires afin de les larguer sur les villes japonaises. Griffin observa que les chauves-souris émettaient des crépitements ultrasonores dans leurs cages et en volant, établissant expérimentalement la nature acoustique de leur système de navigation [6,7].

# Le tournant médical

La transition des ultrasons, d’un outil militaire à un instrument diagnostique médical, s’est amorcée au milieu du XXe siècle.

## 1937–1958 : les pionniers cliniques

La première application médicale documentée remonte à 1937 avec les neurologues viennois Theodore et Friederich Dussik [8], qui tentèrent de localiser des tumeurs cérébrales à l’aide des ultrasons (figure 3
                        ). Quelques années plus tard, John Julian Wild (1951) introduisit l’usage du mode B (brightness mode) pour l’imagerie des tumeurs intestinales et mammaires [9]. Parallèlement, Ian Donald (1958), à Londres, réalisa des avancées majeures en obstétrique, en utilisant les ultrasons pour explorer les masses abdominales et diagnostiquer le placenta prævia [10].

## 1956 : l’effet Doppler

Shigeo Satomura [11,12] fut le premier à exploiter l’effet Doppler en 1956 comme méthode ultrasonore innovante pour l’évaluation fonctionnelle des flux intra-cardiaques. Cette découverte ouvrit la voie à l’imagerie fonctionnelle par ultrasons, aujourd’hui incontournable pour la visualisation de la vascularisation articulaire en rhumatologie.

## 1961 : le premier échographe clinique

La construction du premier appareil d’échographie clinique classique aux États-Unis, par W. Wright et E. Myers en 1961, marqua l’entrée définitive de la technologie dans la pratique médicale courante.

# L’essor musculosquelettique

Alors que l’échographie médicale progressait rapidement en cardiologie et en obstétrique, son application à la rhumatologie se développa plus lentement, mais avec un impact tout aussi déterminant.

## 1958 : première application musculosquelettique

Karl Theodore Dussik rapporta en 1958 l’usage des ultrasons pour la mesure des tissus articulaires [13], posant ainsi les bases de l’échographie musculosquelettique. Ses travaux démontrèrent la capacité des ultrasons à distinguer les structures articulaires et péri-articulaires, ouvrant un champ nouveau pour l’étude non invasive des articulations et à définir l’artéfact d’anisotropie.

### 1978 : description de la synovite

Une étape clinique majeure fut franchie par P. L. Cooperberg en 1978 [14], qui publia la première description échographique de la synovite du genou dans la polyarthrite rhumatoïde, à l’aide d’une sonde de 5MHz. Ces travaux apportèrent la première preuve visuelle des altérations caractéristiques de l’arthrite inflammatoire, notamment les kystes poplités, les épanchements supra-patellaires et l’épaississement synovial.

## 1981 : intervention écho-guidée

L’année 1981 constitue une date charnière : Gompels B. M. publia dans Annals of the Rheumatic Diseases la première description d’un geste écho-guidé : une ponction d’arthrite septique de l’épaule réalisée à l’aide d’une aiguille 21 G [15]. Cette démonstration établit de manière décisive la valeur de l’échographie pour guider en temps réel les procédures diagnostiques et thérapeutiques (figure 4
                        ). La publication de cette technique dans une revue de rhumatologie consacra l’intégration officielle de l’EMS dans l’arsenal du rhumatologue.

Plusieurs publications générales ultérieures ont approfondi cette thématique et en ont consolidé les bases [16–18].

# Conclusion

L’évolution des ultrasons, d’une curiosité scientifique à un outil diagnostique sophistiqué, illustre la puissance de la recherche interdisciplinaire. En rhumatologie, l’EMS est passée du statut d’instrument expérimental à celui de compétence clinique essentielle. Elle offre une précision importante pour identifier l’inflammation, guider les gestes thérapeutiques et suivre la réponse aux traitements.

Le parcours historique, allant des sons d’une chauve-souris aux images haute résolution orientant aujourd’hui les décisions thérapeutiques sous biothérapie, témoigne du progrès constant de la science médicale et de sa capacité à transformer les observations fondamentales en pratiques cliniques décisives.