Le Rachis
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Le Rachis I / Généralités Le rachis est composé de 24 pièces osseuses : - 7 vertèbres Cervicales : elles supportent la tête (4 à 5 kg) selon un levier de type inter-appui ; - 12 vertèbres Thoraciques : elles supportent 1 paire de côtes ; - 5 vertèbres Lombaires : elles supportent le centre du poids du corps (donc leur corps vertébral est volumineux). Toutes ces vertèbres reposent sur une pièce fixe qui s’encastre entre les 2 os iliaques : le sacrum, qui est en fait constitué de 5 vertèbres soudées. Le rachis sert d’appui et de support aux 12 paires de côtes et à l’ensemble du tronc, donc il forme le pilier central du tronc. En fait, il y a 3 piliers : les corps vertébraux + les 2 colonnes des apophyses articulaires. Il y a une alternance d’appui entre le pilier constitué par les corps vertébraux et les piliers articulaires ; la perte de cette alternance se traduit par : - soit une permanence d’appuis au niveau articulaire csq : arthrose postérieure ; - soit une permanence d’appuis au niveau antérieur csq : dégénérescence du DIV. Les corps vertébraux sont constitués d’os spongieux, donc ils supportent beaucoup plus de contraintes en traction ; les colonnes articulaires sont constituées d’os compact, donc elles supportent beaucoup plus de contraintes en compression. La colonne vertébrale se situe en arrière du tronc. Dans le plan sagittal, elle a une forme de « S » quand on joint les parties antérieures des corps vertébraux. Au niveau lombaire, le mur antérieur de L3 est à égale distance de la paroi antérieure de l’abdomen et de la paroi postérieure du dos. Au niveau dorsal, les corps vertébraux se trouvent effectivement postériorisés : T8 se trouve au niveau du ¼ postérieur du thorax. Au niveau cervical, le mur antérieur de C5 se trouve à l’union des 1/3 postérieur et moyen du cou. Le rachis a un rôle de protection de la moelle épinière. A chaque étage s’échappe un rameau médullaire : le nerf rachidien. Le nerf rachidien est un nerf mixte composé d’une racine antérieure motrice et d’une racine postérieure sensitive. Puis il se divise en 2 branches : - 1 branche antérieure qui va vers tous les muscles du tronc, du membre supérieur et du membre inférieur ; - 1 branche postérieure qui va vers tous les muscles de l’axe rachidien (épi-épineux, inter-épineux, etc.…) Le rachis constitue l’axe central de notre corps, donc il doit allier 2 impératifs : - rigidité ou stabilité ; - souplesse ou mobilité. Il répond à ces 2 impératifs grâce au grand nombre d’éléments osseux qui le composent et à la structure haubanée de ses muscles. La loi d’Heuler dit que : R = N² + 1 avec R : résistance N : nombre de courbures du rachis Donc, toutes les courbures du rachis lui permettent de subir des contraintes en compression, de résister au flambage. Dans le plan frontal, il faudra détendre un côté de la colonne vertébrale avant de tendre l’autre côté, sinon on entre dans le cas d’une scoliose. II / Forme de la Colonne Vertébrale La forme de la colonne vertébrale est différente suivant qu’on l’examine avec les yeux de l’anatomiste, du clinicien ou du biomécanicien. a) pour l’Anatomiste Il faut joindre la partie antérieure des corps vertébraux : la forme de la colonne vertébrale a donc une forme de « S » dans le plan sagittal. b) pour le Clinicien Il faut joindre les apophyses épineuses des vertèbres. On obtient alors : - une partie rectiligne au niveau C ; - une bosse au niveau T haut ; - une cyphose T ; - une partie rectiligne au niveau L. c) pour le Biomécanicien Il faut joindre les trous de conjugaison, et alors on détermine 2 arcs : quand le sujet est en autograndissement axial, on a un arc supérieur avec 2 segments et un arc inférieur avec 2 segments ; T8 est la limite entre ces 2 arcs. L’arc supérieur comprend : - 1 segment déclive supérieur : de C1 à C7 ; - 1 segment proclive inférieur : de T1 à T7. L’arc inférieur comprend : - 1 segment déclive supérieur : de T8 à L3 ; - 1 segment proclive inférieur : de L3 à L5. R déclive = incliné vers l’avant ; proclive = incliné vers l’arrière. Quand le diaphragme se contracte, il tracte le segment supérieur de l’arc inférieur vers le haut ; quand le psoas se contracte, il tracte L3 vers le bas. La contraction simultanée diaphragme + psoas augmente la lordose lombaire. Physiologiquement, ces 2 muscles mettent juste ce qu’il faut comme courbure. L’inspiration s’accompagne toujours d’une érection vertébrale avec effacement des courbures ; l’expiration favorise la réapparition des courbures C et L. Dans tous les cas, la partie antérieure de L3 doit tomber à l’aplomb de la coxo-fémorale et la partie antérieure de C4/C5 doit tomber à l’aplomb de L3. III / Structuration du Rachis a) Structure selon les positions Le passage de la position quadrupédie à la position debout induit le redressement et l’inversion des courbures vertébrales, en particulier de la courbure lombaire. La position debout donne au rachis L sa concavité postérieure ou lordose. b) Développement des Courbures à la naissance, le rachis L est en cyphose complète (càd concave en avant). entre 0 et 5 mois, l’enfant commence à maintenir sa tête, donc il s’installe une concavité postérieure au niveau C. à 5 mois, le sacrum commence à s’horizontaliser, la colonne restant toujours concave en avant. dès les premiers pas, le rachis L devient rectiligne. à partir de 3 ans s’installe la lordose L qui s’affirme à partir de 8 ans. à 10 ans, la courbure L a sa forme définitive. la position fœtale favorise l’ancrage de T8 en sommet de cyphose T. Cet ancrage est assuré par les muscles grands droits de l’abdomen. Un défaut de cet ancrage semble favoriser l’apparition de certaines scolioses, en particulier des scolioses dorsales. il existe une interdépendance des segments, ce qui modifie les courbures. c) Rôle des Courbures dans le plan sagittal, les courbures augmentent la résistance du rachis, selon la loi d’Heuler : R = N² + 1 dans le plan frontal, il n’existe pas de courbures physiologiques. IV / Architecture Vertébrale a) Généralités Le rachis mobile s’élargit de haut en bas. Toutes les vertèbres sont séparées les unes des autres par un disque inter-vertébral (DIV) sauf C1-C2. L’architecture vertébrale est constituée par 3 colonnes : - 1 colonne qui correspond à l’empilement des corps vertébraux (os spongieux) ; - 2 colonnes qui correspondent à l’empilement des apophyses articulaires postérieures (os compact) qui forment entre elles des articulations de type arthrodie (3 plans de mouvements). b) Vertèbre Type Sur une vertèbre, on trouve 2 parties principales : le corps vertébral en avant et l’arc postérieur en arrière. Le corps vertébral représente la partie massive de la vertèbre et est plus large que haut. Ses faces supérieure et inférieure sont appelées « plateaux vertébraux » et sont encroûtées de cartilage. La partie périphérique du corps vertébral est constituée d’os compact, qui s’arrête au niveau des 2 colonnes postérieures. Sa partie postérieure correspond à la partie antérieure du canal vertébral où se situe la moelle épinière. L’arc postérieur a une forme de fer à cheval et est soudé au corps par les pédicules, où se situent les massifs articulaires postérieurs (les facettes des apophyses articulaires postérieures sont orientées différemment selon les étages vertébraux). Latéralement aux articulaires postérieures s’implantent les apophyses transverses, et en arrière, les lames se rejoignent pour former l’apophyse épineuse. R les vertèbres sont des trépieds qui s’articulent différemment selon les auteurs : - 1er concept : appui principal au niveau de l’empilement des corps (= amphiarthroses), dans ce cas, c’est un cartilage qui réunit les 2 vertèbres ; et 2 appuis secondaires au niveau des articulaires postérieures (= arthrodies) ; - 2ème concept : 1 appui inter-apophysaire + 1 appui inter-somatique qui donnent une alternance d’appui. Dans ce cas, c’est le mécanisme de la pince ouvrante. Donc chaque vertèbre peut être assimilé à un système inter-appui, qui favorise l’amortissement des contraintes en compression axiales au niveau vertébral. Cet amortissement est à la fois passif (au niveau de chaque DIV) et actif (par la contraction des muscles des gouttières qui favorisent le mécanisme de pince ouvrante). Cet effet de pince ouvrante intervient au niveau du segment fonctionnel rachidien ou segment de Jughans. c) Architecture de la Vertèbre Sur une coupe sagittale, on trouve 2 systèmes de fibres au niveau du corps vertébral : - un éventail partant du plateau vertébral supérieur, allant vers les apophyses articulaires supérieures à travers les pédicules ; - un éventail partant du plateau vertébral inférieur, allant vers les apophyses articulaires inférieures à travers les pédicules, et allant vers les apophyses épineuses. On trouve aussi des travées qui relient les plateaux vertébraux supérieur et inférieur dans le sens vertical. L’entrecroisement de ces 2 systèmes constitue des points de forte résistance au niveau des apophyses articulaires, et des points de moindre résistance, en particulier un triangle à base antérieure au niveau du corps vertébral : ceci explique les « fractures – tassement » dans les parties antérieures des corps vertébraux. Sur une coupe vertico-frontale, on trouve un système de travées verticales, un système de travées horizontales et un système de travées obliques, qui se répartissent selon les forces s’appliquant sur la vertèbre. d) Disque Inter-Vertébral Il est situé entre 2 corps vertébraux et est formé par 2 éléments : - le nucleus pulposus au centre ; - l’annulus fibrosus autour. Le nucleus pulposus est une formation gélatineuse très hydrophile, composée d’une substance fondamentale à base de glucopolysaccharides. C’est un gel sous tension continue par l’intermédiaire de l’annulus fibrosus. A son niveau, il n’existe ni nerfs, ni vaisseaux sanguins, donc avec le temps, il dégénère. L’annulus fibrosus est formé d’une succession de couches concentriques fibreuses qui se croisent en avant et latéralement. Toutes ces couches fibreuses forment une loge inextensible au centre qui renferme le nucleus pulposus et le maintient sous pression. Le point de faiblesse de l’annulus fibrosus se trouve dans sa partie postérieure. Il est peu innervé, seulement dans sa partie postérieure et sa périphérie, et il est avasculaire. nutrition du DIV : le DIV est non vascularisé dans son ensemble. Sa nutrition se réalise par imbibition à partir des plateaux vertébraux et elle se réalise par un mécanisme actif : - quand les pressions s’appliquent dans l’axe du rachis, l’eau fuit l’annulus ; - quand les pressions cessent, l’annulus absorbe l’eau des corps vertébraux. Ceci explique la différence de taille entre le matin et le soir. Une bonne trophicité de l’annulus n’est possible que s’il y a une alternance d’appui et non une permanence de compression. vieillissement du DIV : l’annulus arrive à maturité à 20 ans. Comme il n’est pas vascularisé, le DIV commence à dégénérer en se desséchant. Avec l’âge, l’annulus se déshydrate, les lamelles concentriques se fissurent. Quand la pression augmente sur le nucleus (lors d’un port de charges, d’une flexion, etc….), il s’infiltre dans l’annulus et à terme comprime le ligament vertébral commun postérieur (LVCP). Ce LVCP est très innervé et entraîne ainsi beaucoup de douleurs et de contractures musculaires. Dans un 2ème temps, cette déshydratation entraîne une diminution de l’espace entre 2 vertèbres, donc un resserrement des articulations inter-apophysaires postérieures, ce qui entraîne une arthrose articulaire postérieure. e) Canal Rachidien Il est constitué par l’empilement des vertèbres et épouse les courbures rachidiennes. Il présente un resserrement au niveau C et un resserrement au niveau L. Son rôle est de protéger la moelle épinière. f) Foramens Inter-Vertébraux Ils sont situés à la partie latérale du rachis, entre chaque vertèbre, au niveau de leur arc postérieur ; ils sont donc limités en haut et en bas par les pédicules des vertèbres. Ils constituent une ouverture pour le canal rachidien dans laquelle passe, entre autres, le nerf rachidien. V / Physiologie Vertébrale a) Division fonctionnelles du Rachis Sur une vue antéro-postérieure, on remarque 2 divisions fonctionnelles : - le pilier antérieur, qui joue un rôle de support : rôle statique ; - le pilier postérieur, constitué par les 2 colonnettes articulaires : rôle dynamique. Il peut exister une lésion fonctionnelle entre ces 2 piliers. Chaque vertèbre est assimilable à un levier de type inter-appui dans lequel les apophyses articulaires postérieures jouent le rôle de point d’appui. Ce levier permet l’amortissement des efforts de compression sur la colonne vertébrale : - amortissement direct et passif au niveau des DIV ; - amortissement indirect et actif par l’intermédiaire des muscles des gouttières. b) Unité fonctionnelle rachidienne : segment de Jughans Cette unité fonctionnelle est constituée par 2 vertèbres sus et sous-jacentes, séparées par le DIV, et réalise le complexe disco-corporéal. La pesanteur se traduit, au niveau du DIV, par une force de compression sur la partie centrale. Cette partie centrale est liquide, incompressible, donc les contraintes en compression sont réparties vers l’annulus fibrosus. Cet annulus a des relations intimes avec les plateaux vertébraux, donc les efforts de compression transmis par l’intermédiaire des DIV se traduisent par des efforts de traction sur les plateaux vertébraux. c) Orientation des apophyses articulaires postérieures Les apophyses articulaires postérieures constituent les guides des mouvements du rachis. Chez le fœtus, à tous les niveaux, leur orientation est uniforme : - les apophyses articulaires supérieures regardent en haut et en arrière ; - les apophyses articulaires inférieures regardent en bas et en avant. Avec le développement, une différenciation s’installe par adaptation à des besoins dynamiques et statiques : au niveau C : - les AA supérieures regardent en haut et en arrière ; elles sont inclinées à 45° par rapport à l’horizontale et sont quasiment planes ; - les AA inférieures regardent en bas et en avant, concordantes aux AA supérieures. Les mouvements au niveau C sont très complexes pour permettre l’orientation de la tête dans l’espace. Entre chaque corps vertébral apparaissent les apophyses unciformes ou articulations unco-vertébrales (tendance à la dégénérescence donc à l’arthrose). au niveau T : l’orientation des apophyses articulaires postérieures est voisine de celle de l’état fœtal : - les AA supérieures regardent en haut et en arrière ; - les AA inférieures regardent en bas et en avant. Cette orientation autorise des mouvements de flexion / extension, d’inclinaison, mais peu de rotations. au niveau L : - les AA supérieures regardent en dedans et en arrière et sont concaves (leur surface constitue l’équivalent d’un cylindre creux) ; - les AA inférieures regardent en dehors et en avant et sont convexes (leur surface constitue l’équivalent d’un cylindre plein. Les apophyses articulaires postérieures des vertèbres lombaires sont verticalisées et sagittalisées. d) Mouvements dans le segment fonctionnel dans le plan Sagittal : on a des mouvements de flexion avec : - une inclinaison vers l’avant ; - un déplacement vers l’arrière du nucleus pulposus ; - une décoaptation des apophyses articulaires postérieures. On a aussi des mouvements d’extension avec : - une inclinaison vers l’arrière ; - un déplacement vers l’avant du nucleus pulposus ; - une coaptation plus importante des apophyses articulaires postérieures. dans le plan Frontal : on a des mouvements d’inclinaison latérale. Du côté de l’inclinaison, il y a compression du nucleus pulposus qui part du côté opposé à l’inclinaison. dans le plan Horizontal : on a des mouvements de rotation (= à gauche et à droite) avec : - un pivotement du corps vertébral sur le nucleus pulposus ; - un écrasement du nucleus pulposus ; - un rétrécissement de l’espace inter-corporéal ; - une augmentation de la pression intra-discale ; - des contraintes en cisaillement au niveau des structures fibreuses du DIV, ce qui favorise sa lésion. R le complexe disco-corporéal joue le rôle de liaison solide et souple entre les vertèbres. Il ne dirige et ne contrôle pas avec précision les mouvements intervertébraux. Lors de ces différents mouvements, le nucleus pulposus joue le rôle d’une bille interposée entre 2 corps vertébraux, cette bille étant enchâssée dans un tissu fibreux. Le complexe disco-corporéal est un ensemble anatomo-physiologique indissociable. limites des mouvements : elles sont articulaires, osseuses, ligamentaires et musculaires. Les contraintes articulaires sont : - la mise en tension des fibres capsulaires au niveau des apophyses articulaires postérieures (surtout en flexion, en rotation et en inclinaison latérale) ; - le DIV, qui participe à la limitation des mouvements dans tous les sens. Les contraintes osseuses sont : - le contact des apophyses épineuses (surtout en extension) ; - le contact des côtes (surtout en latéroflexion) au niveau thoracique. Les contraintes ligamentaires sont : - tous les ligaments du rachis, car ils limitent tous les mouvements du rachis ; - le ligament sur-épineux (avec le ligament cervical postérieur) et le ligament inter-épineux limitent la flexion ; - les ligaments jaunes limitent la rotation, mais ils sont peu sollicités en flexion et en inclinaison latérale ; - les ligaments inter-transversaires limitent l’inclinaison latérale et la rotation ; - le LVCP limite peu les mouvements car il est élastique, peu résistant et très innervé. S’il renforce la face postérieure des DIV, il sera très sollicité dans les mouvements de flexion et sera à l’origine du lumbago quand il reçoit la poussée du nucleus pulposus ; - le LVCA est peu résistant, peu innervé et limite l’extension. Les contraintes musculaires sont les freins actifs au mouvement (muscles antagonistes au mouvement). VI / Mobilité Rachidienne Les amplitudes rachidiennes sont fonction de l’âge du sujet, de sa race, de son sexe et de l’activité qu’il exerce. On mesure ces amplitudes à partir d’une position de référence dans laquelle le sujet est debout, le regard horizontal : dans cette position, on regarde la colonne dans son ensemble entre le crâne et le sacrum. Le rachis constitue l’équivalent d’une articulation à 3 degrés de liberté. Les amplitudes sont évaluées selon les positions extrêmes du plan masticateur. a) Plan Sagittal Pour la flexion, on a 145° de flexion totale dont : - 45° au niveau L ; - 30° au niveau T ; - 70° au niveau C. Pour l’extension, on a 140° à 160° au total dont : - 45° au niveau L ; - 40° au niveau T ; - 80° au niveau C. La mobilité en flexion / extension est considérable en raison du grand nombre d’articulations intervertébrales. b) Plan Frontal Il s’agit des inclinaisons latérales. Le repère osseux est représenté par le ligne bi-mastoïdienne ; on trouve une amplitude totale de 75° à 85° dont : - 20° au niveau L ; - 20° au niveau T ; - 35° à 45° au niveau C. Pour mesurer ces inclinaisons, on mesure l’angle formé par la verticale et la ligne joignant le sommet du pli inter-fessier et C7 (sujet de dos). c) Plan Horizontal Il s’agit des rotations. On trouve une amplitude totale de 90° dont : - 5° au niveau L ; - 35° au niveau T ; - 50° au niveau C. Pour mesurer ces rotations, le bassin doit être fixé en position assise. On apprécie l’angle entre le bassin et la ligne bi-scapulaire. VII / Etages Rachidiens : le Sacrum Le sacrum est un os formé par 5 vertèbres sacrées qui ont été soudées. Il s’agit d’un système autobloquant qui s’encastre entre les 2 os iliaques et qui participe à la constitution du bassin. a) Différentes Formes de Sacrum Si les courbures rachidiennes sont prononcées et les facettes articulaires sont incurvées, il s’agit d’un rachis de type dynamique : le sacrum est dit « horizontalisé ». Dans ce cas, il a tendance à se désencastrer des 2 os iliaques. Si les courbures rachidiennes sont peu marquées, les facettes articulaires quasiment alignées, il s’agit d’un rachis de type statique : le sacrum est dit « verticalisé ». b) Moyens d’Union Ce sont les ligaments : - ilio-lombaires et ilio-sacrés : en haut et en arrière ; - petit et grand sciatiques : en bas et en arrière ; - sacro-iliaques : en avant. c) Angles Particuliers du Sacrum On observe les angles du sacrum sur un cliché radiographique pris de profil : angle d’inclinaison du plateau sacré : il vaut environ 30°, pour recevoir correctement la colonne vertébrale. angle lombo-sacré : c’est l’angle formé par les 5 vertèbres lombaires et l’axe du sacrum ; il vaut environ 140°. angle d’inclinaison du bassin : c’est l’angle formé par l’horizontale et la droite joignant le pubis au promontoire sacré ; il vaut environ 60°. angle sacro-iliaque : c’est l’angle défini par la ligne joignant les EIAS au pubis et la ligne d’orientation du sacrum ; il vaut environ 50°. - si les iliaques partent en antébascule et le sacrum s’horizontalise, cet angle se conserve ; - si les iliaques partent en rétrobascule et le sacrum se verticalise, cet angle se conserve ; - si les iliaques partent en antébascule et le sacrum se verticalise, il y a mise en tension des ligaments supérieurs ; - si les iliaques partent en rétrobascule et le sacrum se verticalise, il y a mise en tension des ligaments inférieurs. VIII / Etages Rachidiens : le Rachis Lombaire Il est constitué par 5 vertèbres reposant sur le sacrum. De face, le rachis lombaire est rectiligne, la largeur des corps vertébraux et des apophyses transverses augmente régulièrement de haut en bas. La ligne bi-iliaque se projette au niveau L4-L5 (DIV). De profil, on retrouve la caractéristique de la colonne lombaire et les angles caractéristiques de De Sèze : - l’angle sacré : environ 30° ; - l’angle lombo-sacré : environ 140° ; - l’angle d’inclinaison : environ 60°. Sur un cliché radiographique, la lordose L est mesurée à partir de la ligne joignant le bord antérosupérieur de L1 au bord antéro-inférieur de L5. La flèche au niveau L3 marque le maximum de courbure ; quand cette courbure augmente, on a une hyperlordose, mais cette courbure L peut être nulle (= dans les normes), rectiligne, voire inversée. En clinique, on peut avoir une apparente hyperlordose quand le sacrum est horizontalisé et que l’on a une projection antérieure (= antébascule), de même que l’on peut avoir une apparente disparition de la lordose quand le sacrum est verticalisé. a) Anatomie vertébrale Les vertèbres lombaires ont un corps vertébral massif réniforme (= en forme de rein). Les lames de ces vertèbres sont hautes, obliques en bas et en dedans, et se réunissent pour donner naissance à une apophyse épineuse quadrangulaire massive. Les pédicules supportent les massifs articulaires, les apophyses transverses sont costiformes. Le foramen vertébral est triangulaire, presque équilatéral, alors que les foramens inter-vertébraux sont de forme auriculaire, constituant ainsi un canal qui se dirige en dehors. Le dernier foramen intervertébral (L5-S1) est le plus étroit, et il livre le passage au nerf le plus volumineux du corps humain : le nerf sciatique, d’où la grande fréquence des sciatiques de type S1. b) Charnière Lombo-sacrée Il s’agit d’une jonction de transition assurant la liaison entre le rachis mobile et le rachis fixe. Le corps vertébral de L5 apparaît sur une radio comme un élément trapézoïde et non plus rectangulaire. Les apophyses de L5 sont frontalisées. L5 est posé sur le corps de S1 qui est fortement incliné en bas et en avant. Le DIV L5-S1 a une forme de coin et il supporte des contraintes de cisaillement, tout comme les apophyses articulaires postérieures qui empêchent la fuite de L5 en avant. Cette charnière est un des points de faiblesse essentiel de l’édifice vertébral. c) Vertèbre L3 Elle doit se situer à l’aplomb de l’articulation coxo-fémorale, en sommet de lordose lombaire. L3 est un relais musculaire : les faisceaux lombaires du long dorsal viennent s’insérer sur les apophyses transverses de L3 ; les faisceaux de l’épi-épineux viennent se terminer sur l’apophyse épineuse de L3. d) Mobilité Lombaire Elle est sous la dépendance des piles articulaires et est fonction du coefficient de mobilité : (hauteur du DIV) / (hauteur du corps vertébral) = 1/3 à ½. mouvements de flexion / extension : leur amplitude totale est de 90° (45°+45°). La mobilité en flexion / extension est plus importante pour L4-L5 et L5-S1, c’est-à-dire la charnière lombo-sacrée. En flexion, il y a dégagement des apophyses articulaires postérieures, la capsule et les ligaments sont en tension (ligaments jaune, inter-épineux, sur-épineux, LVCP et faisceau supérieur de l’ilio-lombaire). De même, il y a mise en tension de tous les muscles de la coxo-fémorale. mouvements d’inclinaison latérale : l’amplitude totale est de 40° (20°+20°). Ces inclinaisons se déroulent dans tous les étages autres que L5-S1. Les ligaments sont en tension du côté de la convexité et détendus du côté de la concavité ; les surfaces articulaires se dégagent du côté de la convexité et convergent du côté de la concavité. mouvements de rotation : l’amplitude totale est de 20° (10°+10°) : elle est réduite car toutes les surfaces articulaires sont taillées dans un cylindre dont le centre est situé à la base de l’apophyse épineuse. Le DIV est sollicité en cisaillement, ce qui favorise sa dégénérescence. IX / Etages Rachidiens : le Rachis Thoracique Il est constitué de 12 vertèbres et a une convexité postérieure : la cyphose dorsale. Il supporte la cage thoracique avec les côtes, chacune s’articulant en arrière sur les corps vertébraux et au niveau des apophyses transverses (articulations de type arthrodies). Les côtes s’articulent en avant au niveau du sternum par l’intermédiaire des cartilages chondro-costaux. a) Anatomie vertébrale La vertèbre thoracique est constituée par un corps vertébral dont les diamètres frontal et sagittal sont quasiment égaux, ainsi les corps vertébraux des vertèbres thoraciques sont quasiment cylindriques. Les lames de ces vertèbres ont un angle de 50° à 60° avec l’horizontale et elles sont plus hautes que larges. Les apophyses articulaires postérieures regardent en haut, en arrière et en dehors. Les apophyses transverses se dirigent en arrière et en dehors, et supportent une facette articulaire en rapport avec la côte correspondante. L’apophyse épineuse est volumineuse, longue, oblique en bas et en arrière. Son extrémité se projette en général au niveau de la vertèbre sous-jacente. Le foramen inter-vertébral regarde en dehors et a une forme de virgule dont l’extrémité (= la « pointe » de la virgule) est tournée vers le DIV. Les vertèbres thoraciques sont séparées par des DIV peu épais, ayant une forme de lentille biconvexe régulière. Ces DIV ne sont pas cunéisés. b) Eléments mécaniques Au niveau thoracique, la majorité des contraintes passe par la colonne antérieure (les corps vertébraux), mais ces contraintes ne sont pas très importantes. La cyphose thoracique donne à ce secteur une composante de cisaillement. Les contraintes en compression au niveau antérieur sont majorées dans le mouvement de flexion, on risque d’avoir des fractures-tassements antérieurs qui majorent la cyphose thoracique. Le rachis thoracique est le segment le plus stable de la colonne vertébrale. La cage thoracique joue un rôle fixateur dans les plans frontal et horizontal. Toute déviation dans ces 2 plans ne se fera qu’avec une déformation de la cage thoracique. Si une déformation se fait dans les 2 plans, automatiquement elle se fera dans un 3ème plan : c’est l’explication des scolioses. Ce qui caractérise une scoliose est la rotation de la vertèbre, qui part du côté de la concavité de la courbure. Du côté de la concavité, les côte s’abaissent et du côté de la convexité les côtes s’élèvent. c) Mobilité Thoracique Le coefficient de mobilité ( [hauteur DIV] / [hauteur Corps Vertébral] ) est de 1/5. Plus ce rapport est petit et moins la mobilité est grande. mouvements de flexion / extension : les amplitudes des mouvements de : - flexion = 30° ; - extension = 40°. L’axe du mouvement se situe au dessus du DIV, et la vertèbre la moins mobile est T4. En flexion : - la vertèbre supérieure glisse vers l’avant sur la vertèbre inférieure ; - les apophyses articulaires inférieures de la vertèbre sus-jacente montent sur les articulaires supérieures de la vertèbre sous-jacente ; - les ligaments de l’arc postérieur se tendent ; - la cage thoracique se déforme : les arcs chondro-costaux s’ouvrent et le sternum est projeté en avant. En extension : - la vertèbre supérieure glisse vers l’arrière sur la vertèbre inférieure ; - les apophyses articulaires inférieures de la vertèbre sus-jacente descendent sur les articulaires supérieures de la vertèbre sous-jacente ; - les ligaments de l’arc antérieur se tendent ; - la limitation du mouvement d’extension est due à la rencontre des apophyses épineuses. mouvements d’inclinaison latérale : l’amplitude totale est de 60° (30°+30°). Dans ces inclinaisons latérales, il y a un mouvement différentiel au niveau des articulaires postérieures : - du côté de la convexité, l’apophyse articulaire supérieure glisse sur l’apophyse articulaire inférieure et il y a un dégagement de ces articulaires ; - du côté de la concavité, les articulaires convergent. Il y a aussi des mouvements au niveau du thorax : - du côté de la convexité, il y a écartement des côtes ; - du côté de la concavité, il y a rapprochement des côtes. mouvements de rotation : l’amplitude totale est de 60° (30°+30°). Au cours de la marche, le changement de sens de rotation au niveau du rachis se fait entre T6 et T8. Il y a à ce niveau 5° de rotation de part et d’autre : quand la ceinture pelvienne avance d’un côté de 5°, la ceinture scapulaire avance de l’autre côté de 5° (toujours entre T6 et T8). Dans certaines pathologies (rhumatisme inflammatoire par exemple), il y a un enraidissement à partir de T8 par une prolifération ostéophytique dans les 2 sens. La rotation vertébrale s’accompagne toujours d’une inclinaison du rachis. X / Les Muscles du Rachis Dorsolombaire Ces muscles interviennent sur le rachis thoracique et lombaire. On les classe en 3 catégories en fonction de leur disposition topographique : sur une coupe passant au niveau de L3, les muscles moteurs se disposent en 3 groupes : antérieur, postérieur et latéral. On distingue des muscles intrinsèques et extrinsèques. Les muscles intrinsèques sont profonds et naissent et se terminent sur le rachis. Ils sont peu volitionnels et très automatiques. Les muscles extrinsèques ont soit leur origine soit leur terminaison en dehors de la colonne vertébrale. C’est un groupe de muscles qui utilise souvent des bras de levier intermédiaires pour mobiliser le rachis, comme les côtes, le bassin (ex : les grands droits de l’abdomen fléchissent la colonne mais n’ont aucune insertion sur celle-ci). Ce sont tous des muscles longs, +/- superficiels. Ils utilisent un bras de levier relativement long qui mobilise en bloc plusieurs segments vertébraux. a) Groupe Postérieur muscles intrinsèques : on trouve : → le transversaire épineux : il a 3 couches : semi-épineux, épineux et lamellaire. Le semi-épineux est absent au niveau lombaire ; la présence du lamellaire au niveau lombaire est discutée. → l’inter-épineux ; → l’épi-épineux du thorax ; → l’ilio-costal du thorax. Tous ces muscles constituent les muscles profonds du rachis. muscles extrinsèques : ils sont issus de la masse sacro-lombaire. → l’ilio-costal lombaire ; → le long dorsal lombaire ; → le long dorsal thoracique ; → le grand dorsal ; → le petit dentelé postéro-inférieur. b) Groupe Antérieur muscles intrinsèques : il y en a qu’un et il s’agit de l’œsophage (muscle lisse) dont la rétraction fixe la cyphose thoracique. muscles extrinsèques : ce sont tous des fléchisseurs du rachis. → les grands droits de l’abdomen ; → le psoas-iliaque ; → le transverse de l’abdomen ; → le diaphragme : il présente des insertions au niveau de la colonne et au niveau des côtes ; → les intercostaux ; → le triangulaire du sternum : il ferme l’angle de Charpy. c) Groupe Latéral muscles intrinsèques : il s’agit des muscles inter-transversaires. muscles extrinsèques : → les obliques internes et externes de l’abdomen ; → le carré des lombes. XI / Les Muscles de la Paroi Abdominale a) Grands Droits de l’Abdomen Ils se situent en avant de la paroi abdominale et sont séparés par la ligne blanche de l’abdomen. Ils sont tendus des 5ème, 6ème et 7ème arcs costaux et de l’appendice xiphoïde au pubis. Ils sont fléchisseurs du tronc. b) Transverse de l’Abdomen Il s’agit d’un muscle sangle. Son aponévrose se dédouble au dessus de l’ombilic pour passer en avant et en arrière des grands droits, formant ainsi la gaine des grands droits. Son rôle est de maintenir les viscères : dans les efforts de soulèvement, il participe à la protection de la colonne lombaire en arrière, contenant ainsi la masse liquidienne postérieure (incompressible). Il réalise donc un véritable disque antérieur pour permettre une meilleure répartition des contraintes en compression sur la colonne. c) Obliques de l’Abdomen Le petit oblique a ses fibres orientées de bas en haut et de dehors en dedans et il est tendu de la crête iliaque vers les 8ème, 9ème et 10ème côtes. Au niveau de l’arcade crurale et du pubis, il a des relations avec les grands droits. Sa contraction symétrique entraîne une flexion du tronc. Sa contraction unilatérale incline le tronc et le fait tourner du côté homolatéral (= inclinaison + rotation homolatérale). Si son point d’appui est costal, il soulève le tronc de son côté. Le grand oblique a ses fibres orientées de haut en bas et de dehors en dedans. C’est le muscle le plus superficiel. Ses fibres supérieures aplatissent l’abdomen, ses fibres inférieures mobilisent les leviers osseux. Sa contraction bilatérale entraîne une flexion du tronc. Sa contraction unilatérale entraîne une rotation controlatérale et une flexion homolatérale du tronc. Quand on est en suspension par les bras, le bassin devient l’élément mobile et il tourne du côté de la contraction. d) Sangle Abdominale Tous ces muscles abdominaux s’entrecroisent au niveau de l’ombilic, constituant à ce niveau un point de résistance : au noyau de l’abdomen convergent toutes les forces de tractions abdominales. L’intégrité de cette sangle abdominale est nécessaire au maintien de l’équilibre du rachis. Cette intégrité est indispensable pour s’opposer à la pression des viscères abdominaux. Si la sangle abdominale lâche, la masse abdominale déborde en avant, la ligne de gravité est déplacée vers l’avant. Ce déport antérieur de la ligne de gravité favorise l’augmentation des pressions au niveau du segment articulaire rachidien. Donc on aura des contraintes majorées au niveau discal. La ligne de gravité peut s’antérioriser dans d’autres conditions : → si la colonne T est très cyphotique, avec une hyperlordose L et C en même temps (ce qui correspond à une attitude asthénique), il peut se rajouter une antébascule du bassin, aggravée par une hypertonicité du psoas. Il y a alors des contraintes discales post-majorées. Cela se retrouve chez la femme enceinte et chez l’obèse. → si on se penche en avant, la ligne de gravité peut aussi s’antérioriser. Dans ce cas, on a une augmentation de la pression au niveau L4-L5. Un sujet qui pèse 80 kg, lors d’une flexion antérieure du tronc, supporte au niveau L4-L5 des pressions de 150 kg.cm-2. Si ce sujet saisit une charge de 10 kg et la porte à bout de bras, la contrainte subie par le DIV L4-L5 est de l’ordre de 800 kg.cm-2 : c’est la zone de rupture : ceci est une source de lombalgie et de sciatique. XII / Autres Muscles Moteurs a) Psoas Il a son origine au niveau des corps vertébraux et des apophyses transverses lombaires et sa terminaison sur le petit trochanter (trajet oblique en bas et en dehors et se réunit avec l’iliaque). C’est un puissant fléchisseur de hanche, d’autant plus que la hanche est déjà en flexion. Si le point fixe est le fémur, il a une action sur le rachis L : il entraîne une inclinaison homolatérale et une rotation controlatérale. Lors de la flexion, il entraîne une augmentation de la lordose lombaire. Son rôle essentiel est sa participation à l’autograndissement axial. Par sa contraction, il remet juste ce qu’il faut de lordose pour un bon fonctionnement rachidien. b) Carré des Lombes Il est extenseur du rachis selon Kapandji et fléchisseur selon Castaing. Il est surtout inclinateur latéral du rachis et il participe à l’élévation du bassin dans la marche du côté oscillant. c) Extenseurs du Rachis → les inter-épineux + transversaire épineux + inter-transversaires : en même temps que l’extension, ils entraînent une inclinaison homolatérale de la colonne. → les ilio-costal + long dorsal : ils sont extenseurs en force mais leur action est surtout de contrôler la flexion lorsque l’on se penche en avant. Tous ces muscles sont les muscles spinaux. Leur contraction unilatérale entraîne une inclinaison du rachis. En bilatéral, ils réalisent une véritable érection du rachis. → le grand dorsal : c’est le muscle le plus superficiel. Il relie les ceintures scapulaire et pelvienne. Il se contracte dans l’extension et l’inclinaison du rachis quelque soit la position de l’humérus. Il constitue un « hamac » qui reçoit la colonne vertébrale et c’est une sangle pour tout le rachis, qui s’oppose à toutes les forces lors de la flexion : donc il participe à la sauvegarde du nucleus pulposus. Il pose la ceinture scapulaire sur la ceinture pelvienne en recentrant constamment l’humérus (quand il prend son point fixe en bas). d) Diaphragme C’est le principal muscle inspirateur. Il est constitué d’une coupole séparant le thorax de l’abdomen. A partir de son centre phrénique (tendineux), ses fibres s’insèrent sur tout le pourtour du thorax, sur les corps vertébraux des vertèbres L par 2 piliers, et sur les arcades du psoas et du carré des lombes. Lors de sa contraction, le centre phrénique s’abaisse, prend appui sur les viscères (qui sont maintenus par le transverse de l’abdomen en avant), les côtes s’élèvent et le sternum se projette en avant : donc sa contraction augmente les 3 diamètres de la cage thoracique. En même temps, la lordose lombaire s’efface : à l’expiration, c’est le psoas qui remet la lordose. e) Triangulaire du Sternum Il est situé en rétro-sternal et sa contraction entraîne une fermeture de l’angle de Charpy. C’est un muscle expirateur. f) Intercostaux Il existe des muscles intercostaux internes et externes : - les intercostaux externes élèvent les côtes à l’inspiration ; - les intercostaux internes abaissent les côtes à l’expiration. Leur paralysie se caractérise par une dépression intercostale en inspiration et par une voussure intercostale en expiration. XIII / Etages Rachidiens : le Rachis Cervical a) Généralités Il peut être divisé en 2 entités : - un rachis cervical supérieur : occiput + C1 + C2 ; - un rachis cervical inférieur : de C3 à C7. Il est souple et mobile et présente une courbure à concavité postérieure (surtout objectivée sur les radios). Il permet l’orientation du regard dans les 3 dimensions de l’espace. b) Occiput – Atlas – Axis l’occiput ou C0 : il porte des condyles convexes qui se situent de part et d’autre du foramen magnum et qui s’inscrivent dans une même sphère pleine. Ainsi, l’articulation occipito-atloïdienne peut être assimilée à une énarthrose. l’atlas ou C1 : il supporte la tête et possède un important foramen vertébral. Ses articulaires sont en fait 2 masses latérales, leur surface supérieure constitue une cavité concave à grand axe antérieur recevant les condyles occipitaux. L’apophyse épineuse est inexistante donc à la palpation on retrouve une dépression. l’axis ou C2 : son corps vertébral possède une apophyse appelée « apophyse odontoïde », qui est le pivot de l’articulation atloïdo-odontoïdienne. De part et d’autre de cette apophyse odontoïde, le corps de C2 présente 2 surfaces articulaires. En arrière, on trouve l’arc postérieur qui se termine par une épineuse bifide (c’est la 1ère épineuse à palper lors d’un examen du rachis cervical). Ses apophyses transverses sont creusées d’un orifice où passe l’artère vertébrale. l’articulation atloïdo-axoïdienne : elle est constituée de 2 articulations : - l’articulation atloïdo-axoïdienne latérale : elle autorise la double rotation de C1 sur C2 autour de l’axe odontoïdien ; - l’articulation odontoïdienne : articulation axiale qui permet les rotations de C1 et C2. Au niveau de la jonction cranio-vertébrale, la ligne de gravité est proche du point d’appui de l’atlas. c) Stabilité du rachis Cervical Le rachis cervical est un système stable car les articulations unco-vertébrales favorisent la stabilité. Ces articulations subissent des contraintes en compression élevées, qui développent des phénomènes arthrosiques. Ces articulations autorisent des mouvements de glissement antéro-postérieurs, d’inclinaisons latérales et de rotations, mais elles évitent les glissement latéraux des vertèbres les unes par rapport aux autres donc elles évitent des contraintes en cisaillement. Cela permet de protéger les artères vertébrales qui cheminent dans les foramens inter-transversaires des apophyses transverses. d) Mobilité Cervicale Le coefficient de mobilité de ce rachis est de 1/3. Suivant le type de mouvement réalisé, la participation des articulations C0-C1 et du rachis cervical inférieur varie dans la dynamique de la tête et du cou. Il faut distinguer ce qui se passe au niveau du rachis supérieur et du rachis inférieur. mouvements de flexion / extension : En flexion : - amplitude totale de 70° dont 15° au niveau C0-C1, 15° au niveau C1-C2 et 40° au niveau du rachis inférieur ; - l’arc antérieur de C1 descend le long de la face antérieure de C2 ; - l’arc postérieur des vertèbres C3 à C7 monte et les épineuses s’écartent. En extension : - elle est peu importante : il s’agit surtout d’un glissement antérieur au niveau C0-C1 ; - dans le rachis inférieur, on a une convergence des épineuses et un bâillement des corps vertébraux en avant ; - il y a un étirement au niveau des artères vertébrales, c’est pourquoi certaines personnes tombent dans les pommes quand on mobilise leur rachis C en extension. mouvements d’inclinaison latérale : - amplitude : 10° au niveau du rachis supérieur + 45° au niveau du rachis inférieur ; - le mouvement est limité dans le rachis supérieur ; - il y a une bascule latérale de l’apophyse odontoïde ; - il y a un maximum de mobilité au niveau de C4-C5 ; - au niveau du rachis inférieur, les inclinaisons latérales s’accompagnent d’une rotation et d’une légère extension. mouvements de rotation : - amplitude : 45° au niveau du rachis supérieur + 45° au niveau du rachis inférieur ; - au niveau du rachis supérieur, le maximum se passe entre C1 et C2 ; - au niveau du rachis inférieur, les rotations s’accompagnent d’une inclinaison latérale et d’une légère extension ; - ces associations de mouvements et les possibilités de rotation indépendante des articulations C1C2 expliquent la difficulté de mesures précises. e) Muscles Cervicaux Au niveau du rachis C, on classe les muscles en groupes antérieur, latéral et postérieur. Ces muscles sont soit extrinsèques ou soit intrinsèques. groupe antérieur : → muscles extrinsèques : - peaucier du cou ou plathysma ; - sus et sous-hyoïdiens ; - scalènes antérieur, moyen et postérieur. → muscles intrinsèques : - les grand et petit droits antérieurs pour la région crânio-occipitale ; - le long du cou pour la région du rachis inférieur. groupe latéral : → muscles extrinsèques : il s’agit du sterno-cléïdo-occipito-mastoïdien (SCOM). → muscles intrinsèques : il s’agit des muscles inter-transversaires. groupe postérieur : → muscles extrinsèques : - le trapèze ; - le splénius de la tête ; - les grand et petit complexus. → muscles intrinsèques : - les inter-épineux ; - les transversaires épineux ; - les grand et petit droits postérieurs, petit et grand obliques : ce sont les muscles spécifiques de la charnière crânio-vertébrale. Ils amorcent l’autograndissement cervical avec le long du cou ; - le splénius du cou, l’ilio-costal cervical (??), le long dorsal cervical, l’épi-épineux cervical : ce sont les muscles du rachis cervical inférieur. R les muscles postérieurs sont extenseurs, les muscles antérieurs sont fléchisseurs. La contraction synergique des muscles antérieurs et postérieurs renforcent la rigidité rachidienne cervicale. XIV / Mécanisme de l’Autograndissement Réflexe On réalise l’autograndissement axial lorsque l’on rentre le menton : il y a ouverture de l’espace sous occipito-atloïdien, et on met en tension les petit et grand droits et petit et grand obliques qui contrôlent les mouvements. Par mécanisme réflexe, on recrute de haut en bas le transversaire épineux jusqu’à la masse sacro-lombaire. En avant, le long du cou et les muscles profonds antérieurs participent aussi à l’érection de la colonne cervicale. Entrent également en action le diaphragme qui efface la lordose à l’inspiration et le psoas qui remet juste ce qu’il faut comme lordose à l’expiration. On sollicite d’abord les muscles pré-vertébraux : long du cou, petit et grand droits antérieurs, qui effacent la lordose C, orientent le sommet du crâne vers le zénith par une antéflexion de la tête. Au niveau des muscles sous-occipitaux, on trouve les grand et petit droits postérieurs et le petit oblique qui attirent C1 et C2 en arrière. Le grand oblique lui fait avancer C2 et fait reculer C1. Il coapte en même temps l’articulation atloïdo-odontoïdienne. Les faisceaux des transversaires épineux trouvent C2 comme point fixe et reculent alors la vertèbre du dessous par rapport à celle du dessus. De cette façon, la colonne vertébrale est fixée en rectitude. Par leurs faisceaux longs, les transversaires épineux coaptent les articulaires postérieures (à partir d’un point fixe haut). De C7 à T8, dans le segment qui est incliné vers l’avant, les faisceaux des court et long lamellaires font avancer la vertèbre du dessus sur celle du dessous. Dans le segment dorsolombaire, la contraction des court et long lamellaires favorise la coaptation articulaire. on peut dire que les muscles profonds et court des rachis cervical et dorsolombaire sont des muscles stabilisateurs. L’ajustement postural préalable conditionne l’action des muscles longs. Donc en rééducation, on privilégie les exercices à destination des muscles profonds et on délaisse un peu ceux pour les muscles superficiels. On préfère les muscles peu automatiques et très volitionnels, que l’on recrute par l’autograndissement axial.
