Anatomie

Des notions de base sur l’anatomie de la colonne vertébrale

Anatomie - Fonctions
La colonne lombaire doit remplir trois fonctions :
  • servir de supports pour le corps
  • assurer la mobilité
  • protéger les éléments neurologiques

La colonne vertébrale est composée de vertèbres, 7 forment le rachis cervical, 12 le rachis thoracique, 5 le rachis lombaire, et 5 vertèbres fusionnées forment le sacrum. 

Colonne textes
Les Vertebres

Les vertèbres  sont constituées d’un corps vertébral en avant et d’une partie postérieure, l’arc vertébral. L’arc vertébral forme un cercle avec le corps, c’est le canal vertébral contenant les éléments neurologiques. L’arc vertébral est composé de la lame qui couvre le canal en arrière et des pédicules qui le relient au corps. 

 

Previous
Next
Previous
Next
Disques et articulations

Les corps de deux vertèbres sont reliés entre eux par des disques, l’arc vertébral par des articulations postérieures. Pour former ces articulations, il existe à la partie postérieure de chaque vertèbre un processus articulaire supérieur et inférieur de chaque côté.

Il existe également des processus pour l’insertion musculaire à la partie postérieure : les processus épineux en arrière et les processus transverses à la partie latérale. Au dessous des pédicules, il y a une ouverture formée par deux vertèbres qui permet la sortie des racines nerveuses – le foramen intervertébral, il en existe un de chaque côté. 

Au dessus des vertèbres lombaires se trouvent les vertèbres thoraciques qui ont la particularité d’être articulées avec des côtes. En dessous, il y a  les vertèbres sacrées qui sont fusionnées pour former le sacrum.

Le disque intervertébral reliant les corps est composé de fibres périphériques qui sont attachées sur la partie latérale du corps vertébral des vertèbres, ces fibres périphériques forment l’anulus qui enferme un noyau plus élastique, le nucléus. Le disque intervertébral est attaché au plateau vertébral par du fibrocartilage.

Les articulations postérieures reliant la partie postérieure des vertèbres sont des articulations synoviales, leurs surfaces articulaires sont couvertes du cartilage. L’articulation est entourée par une capsule articulaire qui enferme un liquide articulaire permettant un glissement et une mobilité optimale.

Les Nerfs

Des vertèbres sont reliées par des ligaments en avant et derrière les disques, entre les épineuses et entre les lames – c’est le ligament jaune. De puissants muscles autour des vertèbres et les muscles abdominaux contrôlent la mobilité.

Les formations nerveuses sont à l’intérieur du canal vertébral. Avec l’agrandissement du corps et de la colonne vertébrale, la moelle épinière qui, chez le nouveau né, s’étale tout au long de la colonne vertébrale ne grandit pas à la même vitesse. Chez l’adulte, la moelle est suspendue et s’arrête au niveau de la charnière thoraco-lombaire. Image GLa moelle épinière est particulièrement vulnérable, elle contient le centre d’innervation de la mobilité des différents segments musculaires qui en dépendent. Les fibres nerveuses – les radicelles – quittant la moelle épinière descendent le long du canal vertébral dans un sac dans lequel elles sont enfermées avec la moelle épinière. Ce sac est composé d’une membrane qui s’appelle la dure mère, elle enferme un liquide, le liquide cérébro-spinal (LCR, Liquide Cérébro – Rachidien). Image H

Previous
Next
Previous
Next
L’Innervation

Les fibres nerveuses flottent à l’intérieur de ce sac et n’occupe que relativement peu d’espace, elles représentent un petit volume à l’intérieur du canal vertébral et sont moins vulnérables que la moelle épinière. Ces fibres se regroupent pour former des racines nerveuses quittant la colonne vertébrale entre chaque vertèbre au niveau du foramen intervertébral. Les racines nerveuses sont composées des fibres nerveuses qui sont engainées par une gaine protectrice, ce qui représente un volume plus important les rendant plus vulnérables.

Chaque racine véhicule des fibres nerveuses permettant l’innervation sensitive d’une partie spécifique de la peau et des autres structures anatomiques, ainsi que l’innervation motrice d’une zone musculaire. Ainsi, il est possible de déterminer en présence de perte de la sensibilité, l’irradiation douloureuse, ou en cas de perte de la force musculaire sur certaines zones, quelle est la racine qui peut en être responsable.

L’Equilibre

Chez l’homme, en position debout, la colonne vertébrale vue de face est droite mais vue de profil elle forme différentes courbures. La partie thoracique est pliée en avant, formant une courbure qui est appelée cyphose, la partie lombaire est cambrée et pliée en arrière une courbure appelée lordose lombaire.

Les différentes courbures de la colonne vertébrale permettent une position équilibrée de l’homme en position debout. La tête ainsi que le centre du corps est installée équilibrée au dessus des têtes fémorales et des pieds.

De telle manière, la colonne vertébrale peut être maintenue en équilibre avec peu de forces musculaires. Les muscles lombaires et abdominaux ne travaillent pas en permanence pour maintenir la colonne vertébrale en équilibre, ce qui permet de ne pas utiliser beaucoup d’énergie et ne pas fatiguer la musculature. En cas de perturbation de l’équilibre de la colonne vertébrale, une force musculaire permanente peut être nécessaire, ce qui produit des douleurs lombaires par contractions musculaires car les muscles se fatiguent progressivement et peuvent provoquer une lombalgie.

Pour permettre l’équilibre de la colonne vertébrale, la mobilité du rachis lombaire permet l’adaptation du corps en augmentant ou en diminuant la lordose lombaire. En même temps, la mobilité de la hanche permet également d’ajuster la position du bassin et du sacrum. La mobilité au niveau de la hanche et du rachis lombaire doit permettre un équilibre, pour cela ces deux charnières travaillent d’une manière coordonnée. Ainsi, toute perturbation dans la mobilité de l’une, nécessite une adaptation dans l’autre.

S’il existe une perturbation dans l’équilibre de la colonne vertébrale, que ce soit dans le sens frontale (ex : scoliose) ou dans le sens antéro-postérieure (ex : cyphose), ce déséquilibre doit être compensée, ou parfois résolu chirurgicalement car une colonne vertébrale déséquilibrée ne peut pas permettre une vie normale sans douleur.

Mobilité et   Mécanique

Deux vertèbres sont reliées par trois articulations : l’une est le disque intervertébral en avant qui par ses mouvements élastiques permet la mobilité entre deux vertèbres, et deux articulations postérieures assurent également la jonction. Ainsi chaque déplacement entre deux vertèbres nécessite le mouvement simultané dans trois articulations. Ces trois articulations doivent pouvoir bouger ensemble.

La forme des articulaires postérieures permet une grande mobilité. La zone thoracique a une mobilité plus restreinte à cause de la présence de la cage thoracique car les côtes et le sternum formant la cage thoracique vont en grande partie limiter la mobilité. Au niveau du sacrum, les vertèbres fusionnées vont s’articuler au niveau de l’articulation sacro-iliaque avec le bassin.


La jonction entre le sacrum relié au bassin et le rachis lombaire est la charnière lombo-sacrée où il existe une grande contrainte sur les articulations lombaires car la mobilité doit se faire entre une zone rigide et mobile. Pour diminuer les contraintes, la jonction lombo-sacrée est protégée par des puissants ligaments pour limiter sa mobilité et permettre une transition plus harmonieuse des contraintes. Ainsi, ce sont les deux dernières articulations intervertébrales au niveau de L4 L5 et L5 S1 qui seront les plus sollicités et qui sont des sièges fréquents des lésions dégénératives.

Selon le même principe, le rachis thoracique plus rigide et le rachis lombaire mobile forment la charnière thoraco-lombaire. Cette zone est également vulnérable du point de vue mécanique et c’est une zone fréquente des traumatismes thoraco-lombaire. Image B

L’ensemble du rachis lombaire permet une mobilité considérable qui n’est toutefois pas utilisée de manière systématique lors des activités habituelles. La mobilité lombaire est le résultat de la mobilité de chaque articulation entre les dernières vertèbres thoraciques et la première vertèbre sacrée, elle est assurée par l’ensemble des articulations intervertébrales. La suppression de la mobilité entre deux vertèbres va donc diminuer quelque peu la mobilité de l’ensemble du rachis lombaire mais de manière générale la suppression de un ou deux segments mobiles n’a pas beaucoup de conséquences sur la mobilité globale.

Toutefois, si nous supprimons la mobilité entre deux vertèbres, les mouvements qui y ont été présents devraient être assurés par des étages voisins restant encore mobile. Ainsi, ces zones seront sollicitées de manière plus importante et peuvent plus facilement s’altérer sous ces contraintes plus élevées.

Conditions  Biomécaniques

La colonne vertébrale doit servir de support pour le corps, tout en permettant la mobilité en assurant la protection des éléments neurologiques au niveau du canal vertébral.

Le rachis thoracique est une zone peu mobile, la cage thoracique le protège contre la mobilité excessive. Les vertèbres au niveau du sacrum sont fusionnées en amenant également une rigidité.

Entre la zone de rigidité du rachis thoracique et la colonne lombaire très mobile, il existe une zone particulièrement sollicitée qui est la charnière thoraco-lombaire. Cette zone très sollicitée est souvent le siège des lésions traumatiques.

Entre le bassin rigide et le rachis lombaire mobile, la charnière lombo-sacrée est également très exposée. Ceci explique que cette zone est le siège le plus fréquent des lésions dégénératives, essentiellement au niveau des étages L5 S1 et L4 L5.

 

Pression Intradiscale

Les charges agissant sur la colonne vertébrale sont importantes, mais varient en fonction de la position. La pression au niveau des disques est relativement faible en position couchée mais augmente en position debout et augmente encore plus en position assise. Lors du soulèvement d’une charge lourde, avec la colonne vertébrale fléchie, la pression intradiscale peut correspondre à une charge de plus de 500 kilogrammes. 

Position Couché 40 kg
Position Debout. 80 kg
Position Assise 140 kg
Soulèvement d'un poids dos fléchi. 500 Kg

Dans des conditions post opératoires, certaines opérations nécessitent que la colonne vertébrale soit protégée des contraintes excessives pour que la cicatrisation ligamentaire et consolidation osseuse puissent survenir dans de bonnes conditions.

 

 

La charge supportée par la colonne vertébrale est supportée par trois zones – par « trois colonnes anatomiques« . 

La première correspond aux disques et aux corps vertébraux en avant qui supportent la majorité de la charge. 

Il existe deux autres colonnes à la partie postérieure composées des articulaires et des structures osseuses correspondantes qui supportent également une grande partie des charges.


En position de flexion dorsale (lordose), la charge pesant sur les articulaires postérieures est plus importante, en flexion antérieure (cyphose), la compression au niveau discal augmente essentiellement.

Dans des conditions post opératoires, certaines opérations nécessitent que la colonne vertébrale soit protégée des contraintes excessives pour que la cicatrisation ligamentaire et consolidation osseuse puissent survenir dans de bonnes conditions.

La charge supportée par la colonne vertébrale est supportée par trois zones – par « trois colonnes anatomiques« . La première correspond aux disques et aux corps vertébraux en avant qui supportent la majorité de la charge. Il existe deux autres colonnes à la partie postérieure composées des articulaires et des structures osseuses correspondantes qui supportent également une grande partie des charges.

En position de flexion dorsale (lordose), la charge pesant sur les articulaires postérieures est plus importante en flexion antérieure (cyphose), la compression au niveau discal augmente essentiellement.

Lors des interventions de décompressions neurologiques, les structures osseuses sont partiellement affaiblies, il faut un certain temps pour que le remodelage osseux puisse compenser la résection osseuse pratiquée lors de l’opération.

Si une fixation est pratiquée lors de l’intervention chirurgicale, celle-ci serait plus résistante si les conditions osseuses sont meilleures. En cas d’ostéoporose, la fixation sera relativement fragile car les implants peuvent se mobiliser à l’intérieur de l’os.

Plus une fixation est étendue sur la partie antérieure et postérieure, plus la stabilité sera importante. Plus de solidité lors de la fixation d’une colonne vertébrale permet moins de restrictions post opératoires.

Une stabilisation peut maintenir la colonne vertébrale en place pendant plusieurs mois. Néanmoins, si une greffe osseuse/5.2 Greffe osseuse est généralement censée prendre le relais de la stabilité en permettant une consolidation osseuse, si la greffe osseuse ne peut pas évoluer vers la consolidation il se peut que le matériel puisse subir un phénomène de fatigue avec la rupture des éléments de stabilité telle que les vis et les tiges.

Dans le cas où une ostéosynthèse est réalisée, il est important qu’elle puisse stabiliser de manière suffisante la colonne vertébrale. La stabilisation doit être à la fois solide et élastiques pour permettre le développement de la greffe osseuse si une arthrodèse est pratiquée. Les ostéosynthèses modernes répondent à ces critères. Les vis posées au niveau des pédicules intervertébrales permettent une fixation solide, leurs dessins et l’alliage choisi permettent de maintenir une certaine élasticité, même avec la fixation.Image F

Les ruptures de matériel sont devenues plus rares, un point critique existe toutefois : la mobilité entre l’os et l’ostéosynthèse peut se développer si les conditions osseuses ne sont pas optimales. Une telle mobilité peut représenter un champ de mobilité autour des vis provoquant une pseudarthrosePseudarthrose et un échec de l’opération. Ainsi, en présence de tel risque, l’ostéosynthèse doit être protégée par un corset durant la période de la consolidation. Une cimentoplastie associée peut augmenter les chances de réussite d’une telle stabilisation.

Une stabilisation par voie antérieure Arthrodèse antérieure permet de lutter efficacement contre des forces de compression. Les cages intersomatiques sont conçues pour résister à la compression sur une grande surface osseuse au niveau des plateaux vertébraux tout en permettant la consolidation osseuse. .Image GDes vis peuvent être positionnées aussi par voie antérieure au niveau des corps vertébraux, toutefois leur résistance est moins importante que celle des vis pédiculaires. Ainsi, cette fixation par voie antérieure peut avoir une certaine faiblesse, surtout lors de la position assise contre des forces de distractions postérieures auxquelles elles n’opposent pas de résistance.

Pour augmenter la stabilité des ostéosynthèses, une stabilisation circonférentielle/5.4 Arthrodèse intersomatique peut être utilisée par voie postérieure. Ainsi, à la fixation par vis et tiges, une stabilisation au niveau des disques peut également être utilisée en mettant en place une greffe associée à une cage intersomatique pour lutter contre la mobilité entre les vertèbres et maintenir la distance entre les plateaux vertébraux. . Image H Dans des situations plus exposées, certains préfèrent associer une fixation postérieure à une fixation antérieure réalisant un double abord  avec des caractéristiques mécaniques optimales.