Les limites supérieures et inférieures sont constituées par les pédicules et la racine qui s’enroule autour du pédicule supérieur. Ces pédicules ont été étudiés par Pfaundler et al. [4] : sur 31 colonnes lombaires intactes de patients européens de 30 à 95 ans, ils ont étudié la largeur des pédicules, leur hauteur, la distance interpédiculaire et surtout, leur orientation, de sorte que si les pédicules de L1 sont ovalaires et verticaux, ils vont devenir de plus en plus obliques en bas et en dehors de L2 à L5 ; il existe donc un vrai trou de conjugaison sagittal en L1-L2, mais qui se transforme en canal de conjugaison en L4-L5 et L5-S1, comme c’est le cas en région cervicale (figure 9.2). La distance interpédiculaire augmente de haut en bas et les foramens deviennent donc de plus en plus latéraux. Le contact pédiculaire des racines est plus long dans les lombaires basses (de 18 à 25 mm en moyenne) que dans les lombaires hautes, ce qui explique le plus grand risque de compression foraminale des racines lombaires basses due notamment à une hernie discale.

On doit distinguer deux portions des limites antérieures et postérieures des foramens : la première est supérieure et fixe puisque constituée en avant par la partie latérale du corps vertébral recouverte par la partie latérale du ligament longitudinal dorsal (membrane épidurale ou périostée deWiltse [5]), en arrière par l’isthme (pars interarticularis) avec la lame comme partie antérieure. La seconde est inférieure et mobile. Elle est limitée en avant par le disque sous-jacent et en arrière par le massif articulaire et par principalement la facette articulaire supérieure de la vertèbre sous-jacente dans sa partie la plus latérale ; ce massif articulaire est recouvert par la capsule articulaire et le ligament jaune qui sont continus.

Ainsi, à l’instar du foramen vertébral qui présente deux diamètres sagittaux fixes au niveau du corps vertébral et qui est mobile au niveau du disque, le foramen intervertébral lombaire présente deux diamètres sagittaux au niveau du corps au-dessous du pédicule et au niveau du disque sous-jacent ; la partie fixe est en général plus large que la partie mobile, ce qui donne un aspect général de poire inversée.

Stephens et al. [6] ont étudié la forme et les dimensions du foramen intervertébral lombaire sur 20 cadavres frais, âgés de 16 à 88 ans, avec des disques dégénérés ou pas, et ce dans sa partie moyenne, c’est-à-dire à la verticale des pédicules. En L1–L2, L2–L3, L3–L4 et L5–S1, la forme du foramen intervertébral lombaire est ovalaire si le disque est sain, en forme de poire si le disque est usé ; en revanche en L4–L5, la forme du foramen est en poire même si le disque est sain.

La surface du foramen intervertébral lombaire varie entre 164 et 415 mm ².

Les surfaces des trous de conjugaison, en ordre décroissant sont les suivantes :

La hauteur varie de 10,3 à 19,5 mm : le foramen L1-L2 a la plus petite hauteur. Enfin, la moyenne du diamètre antéropostérieur est de 8 mm.

Sur une coupe horizontale, on peut distinguer, dans le trajet des structures nerveuses, une portion intraforaminale dans le canal rachidien (le récessus latéral), où circulent les racines sensitives et motrices, une portion foraminale en réalité à la verticale des pédicules, où se situe le ganglion spinal et enfin, une portion extraforaminale en dehors des pédicules, où le nerf rachidien constitué va se diviser en deux branches ventrale et dorsale, mixtes.

Le toit de la région foraminale est osseux : il comprend l’isthme, la lame et le massif articulaire sous-jacent. Il faut souligner que la limite latérale de ce toit, notamment de l’isthme, s’étend de façon variable de haut en bas ; en L1- L2, elle est paramédiane et se projette à la verticale du bord interne du pédicule, alors qu’en L5-S1, elle se projette presque à la verticale du bord latéral du pédicule ; le toit osseux y est beaucoup plus recouvrant (figure 9.3). Le toit de la région extraforaminale entre les deux processus transverses est ligamentomusculaire et comprend plusieurs plans qui sont constitués dans les dissections d’arrière en avant par :

Le tunnel lombosacré ou zone postcanale [7] des Anglo-Saxons dans lequel circule le nerf rachidien L5 avant de constituer le tronc lombosacré est limité en dedans par le faisceau inféromédial du ligament corporéotransverse et le disque L5-S1, en haut par le transverse de L5 et le ligament lombosacré et en bas par l’aileron sacré qui constitue le plancher de ce tunnel. La fossette de Marcille correspond à cette région ; elle a comme limite externe le bord médial du psoas.

Les racines du nerf rachidien vont se rejoindre au niveau du ganglion spinal développé sur la racine postérieure sensitive qui constitue l’élément principal du foramen intervertébral lombaire. Ce ganglion est situé près du pédicule supérieur (à 15 mm en moyenne), plus loin du pédicule inférieur (à 53 mm en moyenne) d’après Ebraheim et al. [11]. Il est enveloppé d’une graisse protectrice qui à l’instar de la graisse épidurale est moins riche en tissu collagène que la graisse sous-cutanée : finalement les structures nerveuses passent d’un environnement aquatique dans le récessus latéral à un environnement graisseux dans le foramen intervertébral lombaire (figure 9.4).

Un ganglion se définit comme une collection de corps cellulaires nerveux, situés en dehors du système nerveux central ; le ganglion spinal ou rachidien sensitif appartient au système nerveux somatique ou cérébrospinal par opposition aux ganglions du système ortho- ou parasympathique. Embryologiquement, il provient des crêtes neurales qui, très tôt, se différencient du tube neural. Le ganglion spinal subira le phénomène de métamérisation appliqué aussi au tube neural où se forment les myélomères.

Histologiquement, on peut considérer le ganglion spinal comme de la « substance grise rejetée en périphérie » ; il s’agit d’un renflement fusiforme ou globuleux situé sur la racine postérieure qui comprend une capsule conjonctive et un réseau conjonctif endoganglionnaire. Chaque cellule nerveuse ganglionnaire, premier neurone de la voie sensitive, possède une capsule composée d’une seule couche de petites cellules cubiques appelées cellules satellites.

Hasue et al. [12] ont étudié, par la neurographie, 144 patients âgés de 13 à 82 ans et 35 cadavres en L5 et S1. La position du ganglion peut être intracanalaire, intraforaminale ou extraforaminale. La position est variable d’un côté à l’autre ; en L5, le ganglion est plutôt intraforaminal, en S1 plutôt intracanalaire (dans 87 % des cas).

Sato et Kikuchi [13] ont fait une étude de la situation des ganglions en L4, L5 et S1. Sur 70 racines explorées, la position du ganglion est intracanalaire 50 fois en S1, intraforaminale 60 fois en L4 et 51 fois en L5. La situation extraforaminale est plus rare : six fois en L4, neuf fois en L5 et jamais en S1. Ces auteurs ont recherché une empreinte sur les ganglions qui s’observe dans 5 % des cas : la fréquence augmente en L5 si le ganglion est intracanalaire, en L4 s’il est intraforaminal. La position anatomique détermine par conséquent la susceptibilité du ganglion à la compression.

Finalement et plus récemment, Hasegawa et al. ont fait une étude à l’IRM chez 22 jeunes patients ; c’est une étude très complète à la fois sur les racines et sur les ganglions. Les racines de haut en bas sont de plus en plus horizontales (41° par rapport à la verticale en L1 et 18° en S1) ; elles augmentent de longueur de L1 (6,4 ± 1,7 mm) à L5 (14,1 ± 3,1 mm).

Le ganglion spinal S1 est plutôt intracanalaire, les autres plutôt intraforaminaux. Il augmente en hauteur et en largeur de L1 à S1 (7 et 5 mm en L1, 13 et 6 mm en S1).

La hauteur du foramen reste stable de Ll à S1 (17 ± 2 mm).

Finalement le ratio foraminal = hauteur du ganglion/hauteur du foramen augmente de L1 à L5, de 25 à 51 %.

D’après cette étude, les ganglions les plus bas sont les plus exposés vu qu’ils sont plus grands et prennent moins de place.

Sur le plan physiologique, le ganglion spinal est considéré comme le cerveau de la racine. Il est formé par deux types de cellules :

Les fibres de gros calibre contrôlent les petites fibres et ce phénomène est à la base du gate control qui est défaillant dans les lésions de désafférentiation.

En résumé, de nombreuses études expérimentales chez l’animal ont montré la grande sensibilité du ganglion spinal quand il est soumis à des stimuli chimiques, mécaniques ou physiques.

McLain et Weinstein [15] ont étudié l’effet des vibrations sur le ganglion ; elles entraînent des altérations mitochondriales et lysosomiales. La substance P diminue, tandis que la protéine vaso-active-intestinale (VIP) augmente.

Sugawara [16] et al. provoquent une hypoxie chez 15 chiens adultes : elle entraîne une hyperexcitabilité électrique de la racine dorsale et du ganglion.

Hanaï [17] et al. exercent sur 38 chats des stimulations de type brossage doux, pression cutanée et pincement. Ils étudient l’activité électrique de trois types de neurones dans le cône dorsal : neurones nociceptifs, neurones à seuil bas sensibles aux stimuli mécaniques, neurones WDR ( wide dynamic range) sensibles aux deux. S’il se produit une stimulation de la racine nerveuse, on observe une augmentation de l’activité des neurones WDR, puis une diminution. S’il se produit une stimulation du ganglion spinal, l’activité des neurones WDR augmente et reste élevée : le ganglion est par conséquent plus vulnérable que la racine.

Enfin Ozaktay [18] et al. injectent des phospholipases A2, substance chimique pro-inflammatoire, présente dans le nucléus chez les lapins blancs adultes. À forte dose (375 à 400 U/ml), il se produit une démyélinisation. À faible dose (100 à 340 U/ml), il se produit une atteinte des unités ou des récepteurs silencieux, système inhibiteur de la perception nociceptive et par conséquent hyperalgie.

Le nerf rachidien se situe dans la région extraforaminale. Il est très court puisqu’il se divise, à peine constitué, en branche dorsale pour les muscles axiaux et les articulaires postérieures, en branche ventrale sensitivomotrice métamérisée pour le membre inférieur et enfin en branche récurrente (nerf sinuvertébral de Luschka ou rameau méningé) qui innerve la dure-mère, le ligament longitudinal dorsal et l’anneau postérieur. Ce nerf rachidien a des connexions avec le système sympathique paravertébral, rameau communicant blanc pour les fibres viscéromotrices, rameau communicant gris pour les fibres postganglionaires [19].

Kostelic [10] et al. sur 16 cadavres de 22 à 90 ans, ont souligné que la partie proximale du nerf rachidien est un groupe de fascicules et non un tronc unique.

Ebraheim [20] et al. sur 12 cadavres comparent l’angle du nerf rachidien par rapport à la verticale : il augmente de 32,2° en L1, à 40,9° en L5. Le diamètre augmente de 4,9 mm en L1 à 7 mm en L5.

Enfin Kikuchi [21] et al. décrivent le nerf furcal, nerf lombaire surnuméraire retrouvé dans 80 à 100 % des cas. Il naît généralement de la racine L4 et donne 20 % des fibres de chaque tronc nerveux contrôlé par L4 (nerf fémoral, nerf obturateur, tronc lombosacré). Il se situe audessus de L4, mais peut accompagner la racine L5. Son atteinte peut expliquer la topographie douloureuse souvent observée dans une compression foraminale L4–L5, située sur la face latérale de la cuisse de la jambe, à cheval sur un véritable territoire L4 ou L5.

Les structures nerveuses du foramen sont recouvertes par les méninges [22, 23] :

Il s’agit essentiellement de graisse, très présente dans la partie haute du foramen ; elle protège les racines et le ganglion et servira de contraste naturel, notamment dans les coupes parasagittales de l’IRM.

Des ligaments dits transforaminaux diminuent également l’espace des structures nerveuses, mais qui les protègent aussi lors des mouvements [25]. La description la plus classique et la plus ancienne est celle de Golub et Silverman. Sur dix cadavres, ils décrivent 27 ligaments corporéotransverses supérieurs s’étendant d’avant en arrière, de l’angle postéro-inférieur du corps sous-jacent jusqu’au bord supérieur de la transverse sous-jacente, 12 ligaments corporéotransverses inférieurs s’étendant d’arrière en avant du bord inférieur de la transverse à l’angle postéroinférieur de la vertèbre sous-jacente et au disque voisin, enfin les ligaments purement transforaminaux, pratiquement horizontaux par rapport à la partie supérieure (deux cas), moyenne (deux cas) et inférieure (quatre cas).

Plus récemment Amonoo-Kuofi [26] et al. ont décrit des bandes ligamentaires ayant la même disposition et plus denses, d’après ces auteurs, dans la partie haute du foramen. Finalement, il existe autour du ganglion spinal un véritable filet fibrovasculaire qui le rend peu mobile.

Les ligaments accompagnant la racine L5 vers sa sortie du foramen ont été décrits par Amonoo- Kuofi [27] et al. et par Transfeldt [28] et al.

Le ligament lombosacré qui est tendu entre la transverse de L5 et l’aileron sacré fait partie du ligament iliolombaire. Le ligament corporéotransverse s’étend du corps vertébral et du disque jusqu’à la transverse ; il est plus médial. La racine L5 sort dans cette fourche ligamentaire, limitée en dehors par le ligament lombosacré et en dedans par le ligament corporéotransverse.