Colonne

Cours de cinésiologie du 16/04/07 de 08H00 à 12h00
II) Etage C0C1C2
A cet étage, l’atlas se met en légère flexion par rapport à l’axis. Pour récupérer cela, l’occiput
se met aussi en légère flexion par rapport à l’atlas. Cela entraîne des contraintes de
cisaillement sur l’odontoïde.
Au niveau de C0C1, on a un levier inter appui : la pesanteur (la tête) est antérieure, on a donc
besoin de muscles postérieurs pour équilibrer le système .Le bras de levier des muscles post
est supérieur à celui de la pesanteur.
Au niveau de C1C2, on retrouve un levier inter appui avec les mêmes éléments.
C’est la position des appuis qui nous intéresse. L’appui est plus postérieur en C0C1 qu’en
C1C2, cela va créer un couple de rotation sur l’atlas qui entraîne l’atlas en extension par
rapport à l’axis .Ce mouvement est empêché par un système ligamentaire antérieur (le
ligament atloaxoidien antérieur) et par le petit droit postérieur qui va de l’occiput à l’atlas. Ce
ci va créer des contraintes de compression entre l’arc antérieur de C1 et l’odontoïde qui se
transforment en contraintes de cisaillement (à cause de la forme de l’odontoïde).
Conséquence : si on prend une contrainte verticalement sur la tête, l’arc antérieur de C1 tape
sur l’odontoïde ce qui peut causer une fracture.
III) Rachis cervical dans son ensemble
On aura des contraintes qui seront dues au poids des éléments sus-jacents (la tête) et des
contraintes dues au poids des membres supérieurs (les contraintes augmentent avec la
mobilité des membres dans l’espace). Les gens qui travaillent les bras en l’air et les
informaticiens (qui ont la tête penchée en avant) auront des problèmes de colonne
cervicale. Les moyens de protections sont les mêmes que pour les étages sous-jacents.
IV) Rachis dorsal et lombaire
 Rachis dorsal
Quelque soit l’étage on se retrouve avec un levier inter appui (appui = disque intervertébral,
pesanteur antérieure = poids de la tête, muscles postérieurs = système équilibreur). En D7D8 :
bras de levier de la pesanteur = 2*bras de levier des muscles postérieurs. Ces derniers
travaillent donc beaucoup et sont sujets aux contractures. Les contraintes s’exerçant sur le
disque intervertébral sont égales à 3*le poids des éléments sus-jacents. Déjà lorsque la
cyphose vertébrale est correcte les contraintes sont importantes, donc si la cyphose augmente,
les contraintes augmentent aussi (femme à forte poitrine ou port de poids avec les membres
supérieurs).
 Etage L4L5
Le bras de levier pesanteur diminue mais le poids des éléments sus-jacents augmente. Les
contraintes au niveau lombaire sont donc plus importantes qu’en thoracique. Lorsque l’on est
penché en avant, les contraintes de pression sur le disque intervertébral (DIV) L5S1 sont

égales à 8 à 9 fois le poids des éléments sus-jacents. Si dans cette même position on porte 10
kg à bout de bras tendus on aura une pression de plus d’une tonne sur le DIV. En laboratoire,
quand on prend le DIV d’un cadavre de moins de 40 ans on l’écrase avec 800 kg de pression
(et avec 400 kg s’il a plus de 40 ans). Cela montre que sur le vivant il y a des systèmes qui
vont prendre en charge une partie des contraintes.
1) Système passif (os, disque et ligament)
 Le système des trois colonnes
Ce système est représenté par le DIV en antérieur et les deux articulations inter apophysaires
en postérieur. Sur l’ensemble de la colonne vertébrale(CV), les contraintes sont beaucoup plus
importantes au niveau des apophyses articulaires qu’au niveau des DIV. Attention si cela
soulage le DIV, cela augmente les contraintes sur les apophyses articulaires d’où des risques
d’arthroses .A l’étage D12L1,le DIV supporte plus de contraintes que les apophyses
articulaires(on ne sait pas pourquoi).donc les corps vertébraux supportent plus de contraintes
ce qui explique la fréquence des fractures tassements deD12L1.
 La poutre d’égale contrainte de la CV
La CV a un diamètre qui augmente de haut en bas (surface du corps vertébral au niveau
L5S1=18cm² et 4 cm² au niveauC7C8)L’augmentation des contraintes à la partie basse de la
CV est compensée par l’augmentation de la surface d’application de ces contraintes,les
pressions sont donc équilibrées.
 Les courbures physiologiques
Dans le plan sagittal les courbures physiologiques vont augmenter la résistance aux
contraintes de compressions .Rappel : R=N²+1 pour un matériau homogène . En application à
la CV, cela donne une résistance à la compression 10 fois plus importante que si on avait une
CV rectiligne (une seule courbure) .Attention on utilise cette formule bien que la CV ne soit
pas un matériau homogène .Cependant, le fait d’avoir des courbures physiologiques va faire
que les vertèbres et les DIV vont présenter une obliquité dans l’espace .Toutes les vertèbres
sont obliques sauf en général : C3C3 , D7D8 et L3 (qui sont en principe horizontales).Il y a
soit une obliquité vers l’avant(cyphose) soit vers l’arrière (lordose) .Cela va diminuer les
contraintes de compression mais augmenter celle en cisaillement .
 Constitution interne de l’os
- poutre composite osseuse
On a une poutre composite osseuse au niveau du corps vertébral : une corticale périphérique
avec du spongieux à l’intérieur (très résistant à la pression)
-orientation des travées osseuses
Elles vont s’orienter dans le sens des pressions qu’elles subissent .Au niveau vertébral, il
existe différents types de travées osseuses. Il y a au niveau des corps vertébraux des travées
osseuses verticales qui vont supporter les contraintes de pression .Ces travées vont avoir
tendance à se ballonner sous l’effet de la pression mais pour éviter cela il y a des travées
osseuses circulaires au niveau du corps vertébral et autour du canal médullaire (comme un

tonneau) il existe aussi des travées osseuses arciformes (2 types) : il y a les supérieures qui
partent du plateau vertébral supérieur et vont en direction de l’apophyse articulaire supérieure
et de l’épineuse (elles forment un arc de cercle à concavité supérieure).Les inférieures partent
du plateau inf et vont sur l’apophyse articulaire inférieure et sur l’épineuse
Conséquence :l’apophyse épineuse est rigide car deux systèmes(arciforme sup et inf) s’y
entrecroisent( fractures peu fréquentes).Au niveau du corps vertébral,on va avoir une zone de
fragilité antérieure et une zone postérieure rigide. Si on se fait une fracture du corps vertébral
on aura une fracture tassement cunéiforme : le corps vertébral aura la forme d’un coin écrasé
en antérieur. Ceci est très fréquent et pas très grave si le diagnostique est fait rapidement et si
la fracture est stable.
- DIV
Le DIV facilite l’absorption des contraintes.
La morphologie des disques intervertébraux fait que plus ce disque est bas situé plus il est
épais.
La relation noyau anneau : le noyau est constitué à 90% d’eau. Cette eau va se déplacer entre
le noyau et le corps vertébral (en position verticale). Au fur et à mesure de la journée
l’épaisseur du noyau diminue (les astronautes qui sont en apesanteur voient leur taille
augmenter par absence de contraintes. On constate également qu’en fin de nuit, les gens qui
ont des hernies discales soufre plus par augmentation de la compression. Ce noyau va
fonctionner selon le théorème de Pascal « Les liquides transmettent dans toutes directions et
intégralement les variations de pression qu’ils subissent ». Quand le noyau supporte des
contraintes de compression, il va disperser ces contraintes dans toutes les directions c’est à
dire en direction de l’anneau. Ceci a été matérialisé par l’expérience de laboratoire de Hirsch :
on prend un disque intervertébral entouré de deux corps vertébraux, on applique brutalement
une contrainte de compression et on mesure la hauteur du disque. On a une courbe oscillante
avec des périodes ou le disque est écrasé et des périodes ou il ne l’est pas. L’amplitude de
l’oscillation diminue avec le temps. Explication : au moment de l’application de la contrainte,
le noyau disperse la contrainte sur l’anneau fibreux, les fibres de ce système ballonisent.
Comme c’est un système fibreux il va reprendre sa position de départ en renvoyant la
contrainte sur le noyau…… Les aller retours de la contrainte entre anneau et noyau vont faire
l’amortissement hydraulique chez le jeune.
La deuxième expérience de Hirsh explique ce qui se passe quand on vieillit : On prend le
même système : un DIV entouré de 2 corps vertébraux et on applique une charge constante
pendant un temps très long (plusieurs jours). On mesure la hauteur du DIV et on relâche la
contrainte (tout en continuant de mesurer la hauteur). Au départ on a une diminution brutale
de l’épaisseur du DIV due à la fuite d’eau de lémo fibreux. Puis progressivement on a une
diminution beaucoup plus lente due à la mise en tension des fibres de l’anneau. On relâche la
pression, on a une remontée brutale de la taille (due à l’eau qui revient dans le noyau) puis
une augmentation de la taille de l’anneau plus lente due à la reprise de la forme des fibres de
l’anneau. Cependant, on ne revient jamais à la forme, taille initiale. On a une déformation
plastique des fibres de l’anneau. En vieillissant, on passe d’un amortissement hydraulique à
un amortissement plastique de l’anneau qui va se déformer, s’abîmer. Il y aura parfois des
micros ruptures de l’anneau avec risques d’hernie discale
(Les deux causes principales de l’hernie discale sont : 1=> un mouvement trop brusque chez
le jeune ; 2=>La dégénérescence de l’anneau chez le vieux)
- Le système ligamentaire
Dans le système ligamentaire, il y a deux éléments qui vont réaliser une poutre composite :

1 => Le ligament vertébral antérieur et le postérieur (ligament commun vertébral
postérieur), ces deux ligaments s’insèrent à la foi sur le DIV et sur l’os. Cela créer une poutre
composite ce qui augmente la résistance à la pression ;
2 => Les ligaments jaune : entre les lames qui vont empêcher le glissement des
vertèbres les une par rapport aux autres. Cela protège directement la moelle épinière en
évitant les contraintes de cisaillement sur le canal médullaire.
2) Système actif (muscles)
-Départ postérieur du tronc
En pratique, on ne peut pas se pencher en avant-bras tendu- en partant de 10 kg à bout de bras
car le centre de gravité ne tombe pas dans le polygone de sustentation. Il faut donc reculer les
fesses (pour que la ligne de gravité tombe dans la base de sustentation).
Cela permet également de diminuer le bras de levier de la pesanteur et donc de diminuer les
contraintes.
- La pince musculaire
Au niveau du système vertébral, il y a les muscles articulaires postérieurs (les inters épineux)
qui ont une certaine tonicité. Plus ils sont toniques, plus ils aident à diminuer les contraintes
sur le dique. Cela diminue les contraintes sur le disque mais cela augmente cependant les
contraintes sur les apophyses articulaires. Ce système explique la répartition des contraintes
sur les trois colonnes.
- Muscles convexitaires
Ils vont permettrent d’absorber le flambage éventuel de la Cv sous l’action de la pesanteur.
- Poutre composite musculaire
Tous les muscles qui s’insèrent sur la CV vont se plaquer sur elle quand ils vont se contracter.
Cela augmente la section et renforce l’os.
=> On ne peut pas stimuler volontairement ces systèmes. La seule chose qu’on peut faire,
c’est penser, réfléchir à ce qu’on va faire. Ne pas faire n’importe comment. Il faut augmenter
la vigilance musculaire.
La structure gonflable : il est intéressant de se mettre en structure gonflable = en apnée
inspiratoire. Pour pouvoir se mettre en apnée, il faut un bon diaphragme, de bon abdominaux,
un bon périné donc il faut une enceinte musculaire importante qui va comprimer la masse
viscérale. Il faut de plus fermer la glotte pour augmenter la résistance pulmonaire.
En apnée inspiratoire, on diminue les contraintes de compression d’environ 50 % sur D12-
L1 ; de 30 ù sur L5-S1 et les muscles spinaux développent une force diminuée de 50 %
environ. Cela va donc diminuer les contraintes sur la CV.
L’apnée inspiratoire est très utilisée en manutention. Il faut faire attention chez une femme
enceinte ou chez une femme qui vient d’accoucher. Les abdominaux sont faibles et la ligne
blanche peut être un peu étirée d’où un risque d’hernie de la ligne blanche. Il ne faut pas que
les femmes enceintes soulèvent des lourdes charges.

Comme on est apnée inspiratoire, on ne peut pas maintenir cette apnée très longtemps, il y a
un moment ou le système va se relâcher brutalement. Cela va augmenter le retour veineux au
cœur entraînant un coup de stress cardiaque (L’apnée inspiratoire est interdit chez les
cardiaques). De plus cela va augmenter la pression au niveau du LCR (Si hernie discale, cela
va entraîner une douleur au niveau de l’hernie) => il faut relâcher l’apnée inspiratoire
activement.
- Utilisation des MI
Il faut utiliser la fente, passer d’un appui à l’autre. Quand on soulève une charge, il faut plier
les genoux pour mettre la charge entre nos 2 jambes. Mais pour pouvoir faire cela, il faut
pouvoir plier les genoux, les écarter (il faut donc être en pantalon…). Il faut être capable des
se mettre sur la pointe des pieds et avoir la force de remonter lentement. Ce n’est pas toujours
possible.
Si on a une charge plus faible à soulever du sol, on peut faire pivot, en baissant le tronc (les
MS) et en relevant un MI.
3) Eléments externes (qui protègent la CV)
- On peut porter une ceinture, une gaine, un corset orthopédique. Mais attention si cela calme
les douleurs, cela atrophie les muscles. C’est intéressant pendant un temps limité seulement.
- Il y a aussi les grosses les grosses ceinture de motard ou de musculation qui peuvent être
intéressantes à des moments donnés. Elles prennent en charges les contraintes et sont utilisées
chez les manutentionnaires et les motards pour un long trajet.