II. RAPPELT

A. Anatomie du rachis

1. Embryologie Et Ossification Du Rachis

La colonne vertébrale dérive des sclérotomes Son développement passe par un stade pré cartilagineux mésenchymateux, puis cartilagineux avant l’ossification. [72]

L’ossification des vertèbres

L’ossification des vertèbres, de type enchondrale, est un processus très lent: les premiers centres primitifs apparaissent au niveau des corps vertébraux cartilagineux au cours du troisième mois dans la région dorsale puis s’étend aux autres régions. Les points d’ossification des arcs vertébraux n’apparaissent qu’au 4ème-5ème mois. Les centres secondaires n’apparaîtront qu’après la naissance et l’ossification ne se terminera qu’après la puberté.

La soudure des ébauches cartilagineuses et l’ossification des pièces vertébrales qui constituent le sacrum et le coccyx ne seront complètes qu’à l’âge adulte. [71]

Applications cliniques

La formation des vertèbres est un processus complexe, faisant intervenir la croissance et la fusion de la portion caudale d’un sclérotome avec la portion crâniale du sclérotome adjacent. Il n’est pas surprenant que des erreurs pouvant se produire au cours de cette fusion soient à l’origine d’anomalies vertébrales numériques (syndrome de Klippel-Feil). L’anomalie peut consister en une hémivertèbre, entraînant une déviation latérale du rachis (scoliose congénitale). Des mutations des gènes HOX qui spécifient les vertèbres peuvent être à la source d’anomalies congénitales. Une scoliose peut être aussi due à une anomalie des muscles du dos. [72]

2. Anatomie rachidienne

a) Etude générale

La colonne vertébrale est faite de la superposition de 7 vertèbres cervicales (nommées de C1 et C7), 12 vertèbres thoraciques (nommées T1 à T12), 5 vertèbres lombaires (L1 à L5) (colonne mobile) et du sacro-coccyx (5 pièces sacrées nommées de S1 à S5) (colonne fixe). Dans un plan frontal, cette colonne est médiane et verticale. Dans un plan sagittal elle décrit successivement une lordose cervicale, une cyphose thoracique et une lordose lombaire. La colonne vertébrale constitue l’armature du tronc et protège le système nerveux radiculo-médullaire [35].

En position anatomique de référence, l’axe de gravité passe par C1, C6 et L3, ainsi que 3 cm en avant de la deuxième vertèbre sacrée (S2). En position debout de repos, l’axe du corps est projeté plus en arrière, l’axe de gravité passe alors par T9 et S3. Chaque vertèbre comprend 2 parties : un corps en avant, et un arc neural (pédicules vertébraux et lames vertébrales) en arrière. Les vertèbres se superposent par leurs corps par l’intermédiaire du disque intervertébral et par leurs processus articulaires (articulations zygapophysaires). Les différentes parties des vertèbres sont unies entre elles par des ligaments : longitudinal ventral et dorsal, jaunes, intertransversaires et interépineux.

Le corps vertébral est constitué de deux tissus osseux : l’os cortical qui compose une coque rigide et l’os spongieux en partie centrale. Le périoste est une membrane fibreuse conjonctivo-élastique présentant une couche externe fibreuse et une couche interne ostéogénique. De la couche interne partent des fibres perforantes ou fibres de Sharpey qui traversent l’os compact. Le périoste ne recouvre pas les surfaces articulaires. Il permet l’insertion des muscles et tendons ; et il présente une riche vascularisation et innervation. L’os compact, dur et dense, représente 80% de la masse osseuse totale. Il forme une enveloppe résistante composée par la juxtaposition d'ostéons cylindriques de 200 à 300 µm de diamètre.

L’os spongieux, situé au niveau des régions épiphysaires des os longs, forme la couche intermédiaire des os plats et courts. L’os spongieux, de consistance friable, est constitué de trabécules osseuses épaisses de 0,1 à 0,5 mm, de directions variées délimitant de petites cavités et formant une structure alvéolaire [36].

b) Les vertèbres

Les vertèbres cervicales

Les vertèbres cervicales sont les 7 premières vertèbres en haut de la colonne vertébrale. La première vertèbre cervicale est appelée l’atlas, car elle porte directement le poids du crâne ; [20] et s'articule avec les condyles occipitaux du crâne la seconde vertèbre cervicale s’appelle l’axis, car elle intervient dans les mouvements de rotation du crâne en permettant à l’atlas de pivoter au-dessus d’elle et [20] présente une apophyse en forme de dent, le processus odontoïde qui forme un pivot permettant les rotations par rapport à l'atlas.[19]

Les cinq autres vertèbres cervicales n’ont pas de nom mais sont appelées par leur numéro.

Le corps de chaque vertèbre de la colonne soutient le poids des vertèbres précédentes (et du crâne), alors que l’arche (partie postérieure, ou arrière) sert à former un canal le long de la colonne pour enfermer et protéger la moelle épinière.

Les vertèbres dorsales

La plupart des vertèbres dorsales possèdent des facettes costales sur le corps vertébral, et des apophyses transverses (comme dans les vertèbres cervicales). Elles présentent également une apophyse épineuse qui pointe vers l’arrière et vers le bas, et un trou vertébral circulaire. Le corps de chaque vertèbre dorsale de la colonne vertébrale porte le poids des vertèbres situées au-dessus d’elle (et du crâne), alors que les arcs servent à créer un canal le long de la colonne vertébrale pour abriter et protéger la moelle épinière, tout comme les vertèbres cervicales.

Les vertèbres lombaires

Les vertèbres lombaires ne présentent pas de facette au niveau du corps. Le corps des vertèbres lombaires est beaucoup plus gros que celui des vertèbres dorsales et cervicales. Le trou de conjugaison est généralement triangulaire, alors que l’apophyse épineuse forme une pointe vers l’arrière et est rectangulaire. Le large corps de chaque vertèbre lombaire porte le poids des vertèbres qui se trouvent au-dessus d’elle (et du crâne). [20]

Le sacrum ou rachis sacré

Le coccyx ou rachis coccygien (fig. 5)

c) Le canal vertébral

Le canal vertébral (fig. 9) occupe toute la hauteur du rachis (à l'exception du coccyx). Il est limité en avant par les faces postérieures des corps vertébraux et le bord postérieur des disques intervertébraux, revêtus par le ligament longitudinal postérieur (ou ligament vertébral commun postérieur) ; en arrière, par les lames vertébrales et les ligaments jaunes ; et latéralement (récessus latéraux ou défilés inter-disco-ligamentaires) par les pédicules et les foramens intervertébraux et les articulations zygapophysaires. Le canal rachidien contient la moelle épinière et les méninges rachidiennes, les nerfs spinaux qui en émergent, les plexus veineux intrarachidiens et le tissu cellulo-graisseux de l'espace épidural. La moelle se termine au niveau de la deuxième vertèbre lombaire (cône terminal) et le sac dural au niveau de la 2ème pièce sacrée (le plus souvent). La morphologie du canal vertébral varie : prismatique triangulaire dans la région cervicale ; cylindrique dans la région thoracique et lombaire supérieure ; prismatique triangulaire dans les régions lombaire et sacrée. C'est au niveau de la première vertèbre cervicale (trou atloïdien) qu'il présente sa plus grande surface de section. Les dimensions canalaires sont liées à la mobilité du segment rachidien.[64]

d) L'espace épidural (ou péridural) [37]

L'Espace Epidural constitue une voie de passage fréquente utilisée en thérapeutique de la douleur ; une meilleure connaissance de cet espace permet de mieux comprendre les problèmes liés à une méconnaissance de ses particularités.

L'espace épidural est formé de deux paroisses concentriques et de deux extrémités :
- La face périphérique répond aux corps vertébraux, aux disques et ligaments qui réunissent chaque vertèbre. Latéralement, elle est percée des trous de conjugaison plus ou moins obturés par des expansions fibreuses. La face Centrale répond au fourreau dural et par son intermédiaire à la moelle. L'espace est clos en haut par son accolement progressif avec le périoste à partir de C2. A son extrémité inférieure, il se termine au niveau du hiatus sacré par le ligament coccygien. Plus développé en arrière qu'en avant (où il est souvent virtuel), il présente des cloisonnements sous forme de tractus fibreux porte vaisseaux réunissant la dure-mère aux parois ostéo-ligamentaires.

L'espace épidural est rempli d'un tissu cellulo-graisseux lâche traversé par les racines rachidiennes, les artères spinales, les lymphatiques et les plexus veineux eux-mêmes anastomosés aux plexus extra-rachidiens et par leur intermédiaire à la veine Cave et les azygos.

e) Foramens intervertébraux (trous de conjugaison ou canaux de conjugaison)

Le foramen intervertébral représente un orifice situé entre deux vertèbres permettant la communication entre le canal vertébral et la région extrarachidienne. Si à l’évidence les foramens intervertébraux sont les voies de passages des racines nerveuses spinales, ils sont également empruntés par des structures vasculaires dont certaines participent à la vascularisation médullaire. 

f) les disques intervertébraux (fig.11)

Le disque intervertébral est un fibro-cartilage interposé entre deux vertèbres, en forme de lentille bi-convexe. Il est composé de trois parties principales :

1- les plaques cartilagineuses vertébrales, adhérentes aux plateaux vertébraux adjacents, dont la partie centrale est criblée de fins orifices permettant les échanges liquidiens entre disque et os vertébral.

2- L’annulus fibrosus en périphérie, formé d’une vingtaine de lamelles concentriques intriquées, dont la direction des fibres varie d’une lamelle à l’autre.
L’épaisseur des disques lombaires croît progressivement de L1-L2 à L5-S1 : elle mesure 10 mm en L1-L2, et elle est maximum en L4-L5 et L5-S1, atteignant 15 mm.
Le disque est flanqué en avant et en arrière, par les ligaments longitudinaux antérieur et postérieur. A distance, il est relié mécaniquement aux articulations inter-apophysaires postérieures, qui fonctionnent comme des diarthrodies. Sur le plan histo-chimique, le disque intervertébral est constitué de fibres de collagène en suspension dans un gel de protéoglycanes très hydratées [38,39]. Le disque contient également une fraction importante de protéines non collagéniques.

g) Les ligaments

Les deux ligaments principaux supportant le rachis sont les ligaments longitudinaux antérieur et postérieur.

Le ligament longitudinal antérieur tapisse les faces antérieure et latérale des corps vertébraux et des disques intervertébraux. Le ligament longitudinal postérieur, quant à lui, est tendu verticalement depuis l'occipital jusqu'au sacrum. Il s'élargit au niveau des disques et se rétrécit en arrière des corps vertébraux. Les arcs postérieurs sont réunis entre eux par plusieurs ligaments.

Les lames vertébrales sont réunies les unes aux autres par les ligaments jaunes (ligamentsinter lamaires) qui ferment en arrière le canal rachidien, latéralement ils s'étendent en avant et se confondent avec les capsules des articulations zygapophysaires. Les processus épineux sont réunis entre eux par les ligaments inter épineux et à leur sommet par le ligament sur épineux qui, dans la région cervicale, prend l'aspect d'une cloison sagittale médiane triangulaire à base occipitale : le ligament cervical postérieur ou nucal. Les processus transverses sont unis entre eux par les ligaments inter transversaires qui n'existent qu'au niveau thoracique et lombaire.

h) Articulations zygapophysaires ou inter apophysaires postérieures (fig.12) (fig.13)

Les articulations des processus articulaires sont planes au niveau cervical et thoracique, et en forme de gouttière verticale au niveau lombaire. La capsule articulaire est formée d’une membrane fibreuse, fixée sur les pourtours articulaires, qui est plus résistante dans la région lombaire, et d’une membrane synoviale.

i) Vascularisation et innervation

Les vertèbres reçoivent des branches périostées et équatoriales des principales artères cervicales et des artères segmentaires par leurs branches spinales. Les artères souches des branches périostées, équatoriales et spinales naissent à tous les niveaux de la colonne vertébrale :

• Au niveau du cou, les artères vertébrales et cervicales ascendantes.
• Au niveau du tronc, les principales artères segmentaires.
• Au niveau de la région thoracique, les artères intercostales postérieures, dans la région thoracique.
• Au niveau de l’abdomen, les artères subcostales et lombaires.
• Au niveau du bassin, les artères ilio-lombaires, sacrales latérales et sacrale médiane.

Les branches périostées et équatoriales proviennent de ces artères lorsqu'elles croisent les faces externes (antéro-latérales) des vertèbres. Les branches antérieures du canal vertébral envoient, des branches nourricières aux corps vertébraux.

Les veines spinales se rassemblent pour former des plexus veineux le long de la colonne vertébrale, à la fois en dedans et en dehors du canal vertébral (canal rachidien). Ce sont, respectivement, les plexus veineux vertébraux interne (plexus veineux épiduraux) (intrarachidien) et externe (extrarachidien). Ces plexus communiquent entre eux par les foramina intervertébraux. Chacun d'eux est dense en avant et en arrière mais relativement épars latéralement. Larges et tortueuses, les veines basivertébrales se forment dans le tissu osseux des corps vertébraux. Elles émergent au niveau de divers foramina qui s'ouvrent à la surface de chaque corps vertébral (surtout sur leur face postérieure) et débouchent dans les plexus veineux vertébraux externe antérieur et surtout interne antérieur ; ceux-ci peuvent former des sinus longitudinaux larges. Les veines intervertébrales reçoivent des veines de la moelle épinière et des plexus veineux vertébraux accompagnant les nerfs spinaux dans les foramina ; elles se drainent dans les veines vertébrales du cou ainsi que dans les veines segmentaires du tronc (intercostales, lombaires et sacrales).

NOTE CLINIQUE : il Ya un risque de complication médullaire certain lors des traitements opératoire ou non de déformation scoliotique (Plâtre de dérotation ; Traction par Halo) il est donc recommandé d’utiliser un système de surveillance neurophysiologique lors de ces procédures pour éviter le risque neurologique.

j) Muscles du rachis

Les muscles érecteurs du rachis sont un groupe de muscles composé de trois muscles qui sont de dehors en dedans : l’iliocostal, le longissimus et l’épineux.

• L’iliocostal Il est constitué de trois parties : une lomb ale, une thoracique et une cervicale. La partie lombale débute au niveau de la crête sacrale et de la crête iliaque pour finir à hauteur des angles postérieurs des neuf dernières côt es. La partie thoracique prend son origine au niveau de l’angle postérieur des six dernières côtes et se termine sur l’angle postérieur des six premières côtes. La dernière partie qui est la partie cervicale débute sur l’angle postérieur des côtes moyennes (4e à 7e) pour finir au niveau du processus transverse des vertèbres cervicales inférieures (C4 à C7). C’est un muscle ayant un trajet vertical qui s’élargit à sa partie thoracique.
• Le longissimus Le longissimus est également constitué de trois parties : thoraco-lombale, cervicale et de la tête. La partie thoraco-lombale prend son origine sur la crête sacrale, la crête iliaque et les processus transverses et épineux des vertèbres L1 à L5, et se termine en un faisceau médial de T1 à T12 sur les processus transverses et un faisceau latéral de la 5e à la 12e côte. La partie cervicale débute au niveau des processus transverses de T1 à T6 et finit sur les processus transverses de C2 à C7. Quant à la partie céphalique, elle prend son origine sur les processus transverses de C3 à T3 et se termine sur le processus mastoïde de l’os temporal. Le longissimus est également vertical et constitue la portion moyenne de la gouttière paravertébrale.
• L’épineux est un muscle vertical qui constitue la charnière thoraco-lombale. Il prend son origine au niveau des processus épineux de L3 à T11 et se termine sur les processus épineux également de T3 à T9.
  

Les muscles érecteurs du rachis, par définition, participent à l’érection et à l’extension du rachis. Le longissimus stabilise la charnière costo-transversaire et l’épineux la charnière thoraco-lombale. Ils permettent l’auto-agrandissement et le contrôle des mouvements de la colonne vertébrale. Parmi les muscles de la paroi postérieure, se trouve également les muscles du groupe transversaire épineux qui contient deux sous-groupes : les rotateurs et les multifides. Ce sont des muscles courts et longs qui prennent leur origine sur une vertèbre donnée au niveau de la lame vertébrale pour les rotateurs et du processus épineux pour les multifides, pour finir sur le processus transverse d’une vertèbre sous-jacente. Pour les rotateurs, il s’agit de la vertèbre V-1 ou V-2 (donc une ou deux vertèbres inférieures). Pour les multifides, il s’agit de la vertèbre V-3 ou V-4 (donc la 3e ou 4e vertèbre en dessous de l’origine). Ce groupe de muscles permet une stabilisation intervertébrale, une rotation controlatérale (par les rotateurs), une érection et une extension du rachis [40].

NOTE CLINIQUE : en cas de neuropathie ou myopathie le déficit musculaire du muscle du dos sera l’origine de scoliose secondaire. L’indication du traitement par kinésithérapie dans la scoliose idiopathique consiste sur le travail musculaire par : assouplissement du plan postérieur ; étirement des muscles rétracté du côté de la concavité et les renforcer du côté de la convexité .

k) La loi d’Euler

La résistance de la colonne vertébrale s'appuie sur une loi mathématique représentative du phénomène physique de flambement des poutres utilisée pour calculer les charges critiques supportables par des poutres soumises à des compressions axiales et d'en prévoir la déformation. C’est l’équation d'Euler. Bien que la théorie d'Euler existe réellement pour de tels phénomènes, ses résultats n'ont jamais été énoncés sous la forme simpliste R = N2 + 1 que l'on connaît en physiologie articulaire ou en biomécanique. Cette formulation, en l'état, ne répond à aucune démarche scientifique. Elle est pourtant reprise et démontrée comme telle depuis plus d'un siècle[41].

3. Anatomie fonctionnelle

En position de référence, le regard oblique à 30 degrés vers le bas et l'avant, l'axe de gravité de la tête qui se projette à proximité du conduit auditif externe tombe en avant de la colonne vertébrale. Chez un sujet de corpuscule normale, la contrainte est appliquée en avant des corps vertébraux ; les muscles extenseurs agissant sur un levier inter appui. Si le regard est à l'horizontale le bas du levier des extenseurs est plus favorable. La grande majorité des contraintes axiales est donc encaissée par le complexe disco corporéal (80%) contre 20% pour les articulaires postérieures. Ce n'est qu'en hyperextension que les articulaires postérieures seront plus contraintes. Comme au niveau lombaire, le rapport disco corporéal entre la hauteur du disque et du corps vertébral est de 1/3, contre 1/6 au niveau thoracique. La colonne cervicale se caractérise par la présence des apophyses unciformes qui approfondissent les plateaux vertébraux et assurent une meilleure stabilité comme un empilement d'assiettes à soupe par opposition à celui des assiettes plates.