Chapitre 2. Biomécanique du rachis lombaire

Généralités

– une fonction statique assumée par les corps vertébraux et les disques ;

– une fonction cinétique assumée par l’arc postérieur (articulations inter-apophysaires, apophyse transverses, apophyse épineuse) ;

– une fonction de protection assumée par le canal rachidien.

Fonction statique du rachis

Les corps vertébraux augmentent progressivement de volume de C3 à L5, ils sont cunéiformes, comme les disques, ce qui détermine les courbures du rachis : au niveau lombaire, le sommet de la courbure se situe au niveau de L3. En position verticale, la ligne de gravité part de la tête et va jusqu’à la face antérieure de C6–C7 et L3–L4.

Le corps vertébral et le disque permettent de résister à une pression pouvant supporter 600 kg [25]. Les disques servent à amortir les pressions. La résistance de cette pression suit un axe central qui traverse la paroi postérieure des corps vertébraux ; cet axe longe le ligament longitudinal postérieur.

La hauteur des disques varie en fonction du niveau et du poids qu’ils doivent absorber, chaque vertèbre mesure :

– au niveau cervical 3 mm ;

– au niveau thoracique 5 mm ;

– au niveau lombaire 9 mm.

Le disque, grâce à son élasticité, suffit à lui seul à redresser les courbures du rachis au cours des changements de position moyennant un mécanisme passif. Le disque supporte mieux la compression que la traction ; la partie antérieure du disque résiste mieux à la compression que la partie postérieure.

Fonction de certaines vertèbres

Dl2

Il s’agit de la vertèbre dorsolombaire charnière :

– sa moitié supérieure est thoracique du point de vue anatomique et physiologique ;

– sa moitié inférieure est lombaire du point de vue anatomique et physiologique.

Appelée vertèbre diaphragmatique. Delmas [25], la compare à une « véritable rotule de l’axe vertébral ».

L3

C’est la seule vertèbre dont les plateaux sont parallèles et c’est le socle qui supporte la totalité du rachis.

L3 sert de relais musculaire [15] entre l’iliaque (grand dorsal) et le rachis thoracique (supraépineux).

NOTE : Ceci explique la fréquence des lésions de la troisième lombaire.

Fonction cinétique du rachis

Le type et l’amplitude de mouvement de chaque vertèbre est déterminé par l’orientation des surfaces de glissement, des apophyses articulaires postérieures ; les apophyses articulaires postérieures ne sont pas faites pour supporter le poids du corps, cependant le poids supporté par les apophyses articulaires est proportionnellement plus important par rapport à d’autres espaces.

NOTE : Dès que le corps vertébral et le disque n’absorbent plus les forces de compression, les pathologies dites arthrosiques apparaîtront au niveau des apophyses articulaires postérieures qui seront alors en souffrance ; le traitement ostéopathique aura pour objectif de réduire les forces de compression, en éliminant la contraction des muscles monoarticulaires lordosants et en redonnant à l’articulation lésée ainsi qu’aux espaces supérieurs et voisins plus de mobilité de façon à obtenir une meilleure adaptation.

Chaque vertèbre agit comme un levier interappui. Les vertèbres lombaires se caractérisent par la masse, le volume des apophyses transverses, épineuses et par la conformation des apophyses articulaires postérieures (figure 2.1).

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Figure 2.1

La pince vertébrale d’après Kapandji [15].

Les apophyses articulaires postérieures ont une fonction butoir qui limite la latéroflexion qui ne dépassera pas 20°.

Les apophyses articulaires font partie d’un cercle dont le centre se situe au niveau de l’apophyse épineuse ; son emplacement permet une rotation qui est limitée par la tension des disques, cette rotation n’est jamais supérieure à 5°.

La forme en cylindre creux des apophyses articulaires supérieures, sur lesquelles s’emboîtent verticalement les cylindres pleins des articulations inférieures favorise la flexo-extension, qui est le mouvement le plus important au niveau lombaire (30°). Ce mouvement est contrôlé par le ligament supra-épineux.

Au cours de la flexion, le bâillement articulaire inférieur est important et symétrique. Au cours de l’extension, le bâillement articulaire supérieur est minime.

NOTE : Dans les mouvements de latéroflexion et de rotation, les apophyses articulaires postérieures de la concavité servent de pivot, tandis que celles de la convexité se décoaptent et assurent l’amplitude du mouvement. L4-L5-S1 sont les espaces les plus mobiles en flexion-extension, l’espace le moins mobile en latéroflexion est L5-S1, c’est l’espace le moins mobile en rotation.

Fonction de protection

Le rachis a essentiellement une fonction de protection de la moelle épinière et des racines rachidiennes : la moelle épinière est à l’intérieur d’un canal ostéofibreux.

Le ligament vertébral postérieur empêche le nucleus pulpeux de produire une hernie dans l’orifice du canal médullaire et protège ainsi la moelle épinière et les racines dans les mouvements du rachis. Ce système de protection est complété par un système amortissant et nutritif assumé par les membranes méningées cérébrospinales.

Concepts fondamentaux concernant la physiologie classique au niveau du rachis lombaire [15]

Flexion

Au cours de ce mouvement, la vertèbre supérieure glisse vers l’avant :

– le centre du mouvement est le nucleus ;

– l’apophyse épineuse est antérieure et séparée de l’apophyse épineuse sous-jacente ;

– les facettes articulaires se désimbriquent, il y a un glissement divergeant dans le plan sagittal ;

– le nucleus est chassé vers l’arrière.

Le mouvement est limité par la tension capsuloligamentaire et par le ligament vertébral postérieur, mais surtout par les ligaments interépineux et supraépineux : ces ligaments permettent de réduire les pressions intradiscales pendant la flexion, sa mise en tension évite l’écrasement du disque intervertébral (figure 2.2).

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Figure 2.2

La flexion vertébrale. 1. Ligament interépineux. 2. Ligament supraépineux. 3. Ligament longitudinal postérieur.

Durant la flexion vertébrale, la tension s’exerce :

– sur le sac dural qui monte ;

– sur la queue de cheval, sur le ligament durococcygien et sur le filum terminal.

Les racines lombaires montent et se déplacent dans les gaines méningées au niveau des foramens intervertébraux. D’après Charnley [23], la racine de L5 peut s’étirer de 12 mm au maximum.

D’après Adams-Hutton et Brown-Handson- Yorra, il se produit une ouverture discosomatique postérieure et une protrusion physiologique antérieure du disque en flexion d’environ 1,75 mm (figure 2.3).

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Figure 2.3

Ouverture discosomatique postérieure et protrusion physiologique antérieure (1,75 mm) du disque en flexion (Adams-Hutton, Brown-Handson-Yorra).

Extension

Durant ce mouvement, la vertèbre supérieure glisse vers l’arrière. Le centre du mouvement est le nucleus :

– l’apophyse épineuse est postérieure et rapprochée de l’apophyse épineuse sous-jacente ;

– les facettes s’imbriquent. Il y a glissement convergent dans le plan sagittal ;

– le nucleus est chassé en avant (figure 2.4).

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Figure 2.4

L’extension vertébrale.

Le mouvement est limité par les tensions capsulaires, par le ligament longitudinal antérieur et surtout par la buttée des apophyses épineuses.

D’après Adams-Hutton et Brown-Handson-Yorra, il se produit une ouverture discosomatique antérieure et une protrusion physiologique du disque en flexion de 1,5 mm : en cas d’hernie ou protrusion discale, cette protrusion physiologique du disque augmente la saillie de la hernie discale et explique la douleur discogénique en extension du tronc (figure 2.5).

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Figure 2.5

Ouverture discosomatique antérieure et protrusion physiologique postérieure (1,5 mm) du disque en extension (Adams-Hutton, Brown-Handson-Yorra).

Latéroflexion

La latéroflexion, en abrégé S, est l’abréviation de l’anglais side bending. Durant ce mouvement, la vertèbre supérieure s’incline latéralement :

– le centre du mouvement se situe au niveau de l’apophyse épineuse ;

– l’apophyse transverse se rapproche de l’apophyse transverse sous-jacente du côté de la latéroflexion et se sépare de la transverse sousjacente du côté opposé à la latéroflexion ;

– la facette articulaire du côté de la latéroflexion est imbriquée (état d’extension) et désimbriquée du côté opposé (état de flexion) ;

– le glissement des facettes se produit dans le plan frontal ;

– le nucleus est chassé du côté opposé à la latéroflexion (figure 2.6).

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Figure 2.6

La latéroflexion (S) vertébrale.

Le mouvement est limité par la mise en tension du ligament intertransversaire.

Rotation : R

Durant ce mouvement la vertèbre supérieure tourne :

– l’apophyse transverse du côté de la rotation est postérieure ;

– l’apophyse épineuse est déplacée du côté opposé à la rotation ;

– il y a un glissement différentiel des facettes : une facette glisse vers l’arrière et l’autre vers l’avant ;

– la hauteur globale du disque diminue, il se produit un cisaillement au niveau de l’anneau fibreux et la pression sur le nucleus augmente. Le mouvement est limité par la mise en tension des fibres du disque et des ligaments intertransverses, et par le contact des apophyses interapophysaires postérieures (figure 2.7).

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Figure 2.7

La rotation vertébrale.

Le glissement latéral

Les vertèbres lombaires peuvent être à l’origine d’un glissement latéral. Ce glissement latéral est utilisé par exemple dans les positions antalgiques en cas de hernie discale (les positions antalgiques ne peuvent s’exercer en latéroflexion), ce qui permet d’éloigner la hernie discale de la racine nerveuse enflammée sans l’étirer (figure 2.8).

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Figure 2.8

Effet du glissement latéral sur le disque.

Rotation automatique du rachis durant la latéroflexion d’après Lovett (1902) [15, 17]

Durant la latéroflexion sur un côté, une rotation se produit dans la convexité formée (figure 2.9).

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Figure 2.9

Rotation automatique d’après Kapandji [15], (vue antérieure).

Causes de cette rotation automatique :

– la latéroflexion augmente la pression du disque intervertébral du côté de la concavité : comme le disque est cunéiforme, sa substance a tendance à se déplacer vers le côté convexe, d’où la rotation ;

– par ailleurs, les ligaments du côté convexe, mis en tension par la latéroflexion, ont tendance à se déplacer vers l’axe médian, d’où la rotation dans la convexité.

NOTE : Ceci explique qu’au cours d’une manipulation pour éviter une SR automatique, il soit nécessaire d’appliquer avant le thrust :

– un équilibre des tensions en flexion-extension ;

– un blocage physiologique en latéroflexion/ contre-rotation.

Ce qui explique également les techniques physiologiques : en corrigeant la latéroflexion on corrige automatiquement la rotation.

Biomécanique de la charnière L5-S1

Les apophyses articulaires inférieures de L5 et supérieures de S1 ne sont pas orientées comme les autres apophyses articulaires postérieures : elles sont plus écartées et plus proches du plan frontal ; L5 a tendance à glisser vers le bas et en avant, ce qui exige une adaptation cunéiforme du disque L5–S1 : une partie de ce stress est diminué grâce à la disposition des facettes L5–S1 [7]. La charnière L5–S1 est soumise à une importante surcharge fonctionnelle. L’on peut dire que l’adaptation à la position debout est incomplète, ce qui explique la fréquence des problèmes biomécaniques à ce niveau. L5 est une zone clé du rachis où existent des variations anatomiques considérables :

– L5 soudée à S1 (sacralisation) ;

– S1 reliée a S2 et unie par un système articulaire (lombarisation) ;

– arcs postérieurs de L5 et de S1 non soudés sur l’axe médian (spina bifida) ;

– non symétrie entre les apophyses articulaires supérieures gauche et droite de S1 (figure 2.7), chacune d’elles pouvant être orientée sur différents plans.

Fonction des ligaments iliolombaires [15]

Durant la flexion, il y a une mise en tension du ligament iliolombaire supérieur. Durant l’extension, il y a une mise en tension du ligament iliolombaire inférieur. Les ligaments iliolombaires limitent la latéroflexion et la rotation de L5 et de L4.