La colonne vertébrale forme une base solide et en même temps flexible du corps humain, et c'est pourquoi elle est parfois comparée à l'échafaudage sur lequel tout repose. Outre la fonction de soutien, façonnant la silhouette et permettant la posture verticale du corps, la fonction clé de la colonne vertébrale est de protéger la moelle épinière. La colonne vertébrale vue de profil ressemble à une lettre S légèrement étirée, formée de courbes naturelles : lordose cervicale, cyphose thoracique, lordose lombaire et cyphose sacrée. La fonction de soutien et les lourdes charges associées sur la colonne vertébrale la rendent vulnérable à la dégénérescence et à de nombreuses blessures.

La colonne vertébrale humaine se compose de7 vertèbres cervicales(C),12 vertèbres thoraciques(Th),5 lombaires vertèbres(L),5 vertèbres sacrées(S) (elles fusionnent en un seul sacrum pendant le développement fœtal) et4 à 5 coccyx (Quoi). Au total,humain possède de 33 à 34 vertèbres , dont24 vertèbresau sens strict du terme ( non reliées ,mobilne ) et deux os constitués de vertèbres fusionnées - sacré et coccyx.

La colonne vertébrale est donc formée de 26 os (24 vertèbres, sacrum et coccyx) reliés pardisques intervertébraux(23, car entre la tête et la première vertèbre cervicale, ainsi comme entre les première et deuxième vertèbres du cou, il n'y a pas de disques intervertébraux ; de même entre le sacrum et le coccyx) et les articulations inter-processus, qui sont en outre stabilisées par des ligaments et des capsules articulaires.

Mais le complexe anatomo-fonctionnel communément appelé colonne vertébrale comprend également des éléments du système nerveux (colonne vertébraleet racines nerveuses ) qui bénéficient de la protection de la colonne osseuse (le le canal rachidien est la colonne vertébrale), ainsi que de nombreux groupes musculaires responsables à la fois de la stabilisation et de la mobilité de la colonne vertébrale.

Spine - structure et fonctions

Comme son nom l'indique - la colonne vertébrale estun pôle fait de cercles . En effet, vu de face il forme une ligne droite. Dans le plan sagittal, cependant,quatre courbes :lordozy(flexion vers l'avant)cervicaleetlombaireetcyphose(flexion vers l'arrière)thoraciqueetcroisé . Inexacteil y a aussi la deuxième partie du nom, car il y adisques intervertébrauxentre les vertèbres, quireprésentent environ un quart de la longueur de toute la colonne vertébrale. Ils sont également légèrement plus larges que les corps vertébraux, et s'étendent donc au-delà de leur contour, donnant à la colonne vertébrale une forme de bambou caractéristique.

Dans l'ensemble, la colonne vertébrale remplit plusieurs fonctions importantes pour tout le corps :

  • estl'axe de support , qui vous permet d'obtenir une silhouette verticale et de la maintenir en équilibre ;
  • amortittoutchargedans l'axe longitudinal du corps ;
  • protège le tissu nerveux sensible de la moelle épinièrequi passe à l'intérieur du canal rachidien;
  • représenteéchafaudage pour le système nerveux végétatif ;
  • représenteéchafaudage pour les organes internespoitrine et abdomen ;
  • est un élément stable par rapport aux membres mobiles, ainsi quesite d'attache musculairemembres ;
  • permet les mouvements du cou et du torsedans les trois plans ;

Les principales tâches de la colonne vertébrale sontla stabilisation, la protection et le maintien de la structure du squelette , et ce n'est qu'alors que ses fonctions sont liées à la mobilité. Jerzy Stodolny le justifie à l'aide d'exemples : « On sait par la pratique que l'on peut parfaitement bien fonctionner avec une colonne vertébrale raide. Les exemples incluent les enfants avec des distracteurs métalliques implantés après certaines chirurgies de la scoliose ou les patients atteints de spondylarthrite ankylosante. En revanche, avec une colonne vertébrale instable, par exemple après des blessures, des entorses, des fractures, sans parler de la paralysie musculaire, il est malheureusement impossible de vivre activement. D'où une conclusion très importante : l'activité de la colonne vertébrale est un compromis entre la plus grande stabilisation possible et la mobilité souhaitée. "

On peut identifier un certain nombre de mécanismes qui permettent delimiter et contrôler efficacement la mobilité de la colonne vertébrale :

  • systèmemusclesquile maintenir droit ;
  • quatrecourbes(lordose cervicale et lombaire ainsi que cyphose thoracique et sacrée), qui augmentent la résistance decolonne vertébraleaux charges de ci-dessus jusqu'à 17 fois par rapport à la même construction, mais tout à fait simple ;
  • côtes , quirestreignent la mobilitéde la section thoraciquede la colonne vertébrale ;
  • système ligamentaireet anneaux fibreuxdisques intervertébrauxqui contrôlent les mouvements passifs et actifs entre les vertèbres;
  • noyaux des disques intervertébraux ,qui permettent aux corps vertébraux de modifier l'orientation des plans dans différentes directions, mais dans une plage angulaire limitée ;
  • différent selon le niveau de la colonne vertébralestructure des processus articulaires et des articulations intervertébralesavec des surfaces articulaires qui ne permettent le mouvement que dans certaines directions et la bonne plage;
  • structure du sacrumet sa connexion avec le bassin par de larges articulations sacro-iliaques, grâce auxquelles cette structure est le plus puissant amortisseur du corps humain, réduisant les charges verticales

Les fonctions motrices des différentes sections de la colonne vertébrale varient en termes d'amplitude et de directions de mouvement.La plus grande amplitude de mouvement se produit dans le segment cervical, puis dans la région lombaire, et la plus petite dans la région sacrée . La ditepoints clés de la colonne vertébrale, c'est-à-dire les connexions interstitielles :

  • cervical-cervical (Co-C1), où il y a flexion, extension, flexion latérale, rotation et combinaisons des directions mentionnées ;
  • cervico-thoracique, avec les mêmes mouvements que dans la jonction cervico-cervicale, mais avec une plus grande amplitude ;
  • thoraco-lombaire avec mouvements de flexion, d'extension, de flexion latérale et de rotation ;
  • lombosacré avec mouvements de flexion, d'hyperextension et de flexion latérale

La mobilité et l'amplitude de mouvement accrues des endroits mentionnés ci-dessus sont influencées par les angles des surfaces articulaires des articulations inter-processus et la hauteur des disques intervertébraux à des points individuels. Les endroits mentionnés de mobilité accrue sont, sous des charges supplémentaires, en particuliersujets à des dommages de surcharge(y compris la discopathie).

En raison du fait quela colonne vertébrale a deux fonctions opposées en même temps-stabilisatrice et motrice- ses structures doivent être convenablement différents sur le plan morphologique et fonctionnel. Pour comprendre la biomécanique de l'ensemble du système, il est nécessaire de connaître la structure de ses parties individuelles.

Construire un cercle

Entre les vertèbresil y a différentes sections de la colonne vertébraledifférences dues à différentes fonctionstypique pour différentes sections de la colonne vertébrale

Chaque cercle se compose de deux parties de base : un corps cylindrique massif et un arc plus mince et plus varié.Chaque arc a 7 processus : hérissés de l'arrière, transversaux sur les côtés et même processus articulaires supérieurs et inférieurs d'en haut et d'en bas. Un espace triangulaire libre reste entre les ailes de l'arc et l'arrière de la tige - le canal rachidien. C'est là quela moelle épinière

Platles arbres des bobines sont conçus pour supporter une grande masse de charges . En plus de la substance spongieuse, leur partie peut également comprendre des plaques de délimitation du cartilage, qui la protègent de la pression et assurent l'échange de fluides entre les arbres et les disques intervertébraux. D'autre part,arcs sont une protection mécanique pour la moelle épinière.etont des surfaces articulaires qui relient les vertèbres individuelles les unes aux autres et leur permettent de se déplacer les unes par rapport aux autres . De plus, les apophyses transverses sont des sites d'attache des ligaments intervertébraux et des muscles de la colonne vertébrale.

Construction du disque intervertébral

Les disques intervertébraux relient les corps vertébraux entre eux(ils font partie des articulations intersomatiques),portent le poids du corps , etdéterminer la forme de la colonne vertébrale(dans les sections cervicales et lombaires lordotiques, les disques sont plus hauts à l'avant) etlui permettre de bouger . Les disques intervertébraux sont les plus hauts par rapport aux corps vertébraux dans les sections les plus mobiles (env. 4 mm) et lombaires (env. 10 mm). De haut en bas, les disques intervertébraux jouxtent les plaques frontalières qui les séparent de la substance spongieuse des corps vertébraux.

Outre les plaques cartilagineuses, le disque intervertébral est constitué de deux éléments caractéristiques et cruciaux en raison des fonctions de l'ensemble du système :anneaux fibreuxetnoyau. Les anneaux sont constitués de plaques superposées. Les fibres des couches individuelles de l'anneau fibreux s'exécutent obliquement dans des directions alternées, ce qui donne ce que l'on appelle effet corde. Il y a du tissu fibreux lâche entre les plaques. Dans la région lombaire, l'anneau fibreux est constitué de 10 à 12 plaques - épaisses sur les côtés et plus fines à l'avant et à l'arrière. Chaque anneau de fibreest solidement attaché de l'avant et des côtés au corps vertébral . De plus,se connecte de l'avant au ligament longitudinal antérieur .Les remorques arrière sont un peu plus faibles . Les fibres des couches internes se connectent à travers un échafaudage intercellulaire avec le nucleus pulposus, doncil est difficile de définir une limite stricte entre l'anneau et le noyau

D'un point de vue fonctionnel, l'anneau fibreux est l'élément le plus important qui stabilise la colonne vertébrale . Il relie les vertèbres individuelles en un tout fonctionnel etjoue le rôle d'un frein de sécurité en cas de tentative de déplacement de la colonne vertébrale dans une plage trop large . Cependant, cela ne limite pas complètement la mobilité des soi-disant échafaudage du corps, car grâce à son étirement (anneau), il vous permet d'effectuer certains mouvements. DansL'anneau fibreux entoure, et protège ainsi, le nucleus pulposus plus petit que l'ensemble fonctionnel de l'écaille - le principal amortisseur de la colonne vertébrale.

Le noyau à l'intérieur de l'anneau fibreuxoccupe transversalement environ 50 à 60 pour cent du volume du disque intervertébral . Il est blanc, brillant et a une texture semi-gélatineuse. Ce n'est pas un centre idéal du disque intervertébral, car il se situe plus près de la partie postérieure du corps vertébral (d'où la tendance vers la direction postéro-latérale du disque). Chez un nouveau-né, il se compose principalement de mucus entrecoupé de fils fibreux cartilagineux. Au fil des ans, le rapport des composants du testicule change à mesure que le mucus est remplacé par du tissu fibreux cartilagineux. Ce processus dure toute la vie. Au fil des années, les différences entre le noyau et l'anneau fibreux deviennent de plus en plus floues.

Les principales fonctions du noyau pulmonairesont :

  • médiant l'échange de liquideentre le disque et les corps vertébraux;
  • soutenant la vertèbresituée au-dessus du disque intervertébral ;
  • amortissant les tensions et les pressions , les transférant uniformément de tous les côtés : vers l'anneau fibreux et les plaques cartilagineuses des corps vertébraux ;

L'efficacité du rembourrage du noyau dépend des propriétés dugel qu'il contient, et plus précisément de la force éventuelle d'absorption d'eau par celui-ci. Pendant la pression, l'eau est expulsée du noyau pulpeux et, lorsque la pression est réduite, elle est à nouveau absorbée.À mesure que le corps vieillit, les capacités d'absorption et de réabsorption des testicules diminuent, de sorte que la colonne vertébrale plus âgée est capable de supporter moins de pression. La fonction d'absorption des chocs est également gravement altérée par des dommages à l'anneau fibreux , ce qui peut interférer avec la transmission uniforme de la charge par le nucleus pulposus.

Biomécanique du rachis sur l'exemple du rachis lombaire

La colonne lombaire se compose de 5 vertèbres avec des corps massifs. Le dernier d'entre eux, relié au sacrum opposé et a une forme en coin (il est nettement plus haut que l'avant). Les arcs vertébraux sont les plus forts de ce segment et les ouvertures vertébrales sont les plus grandes sur toute la colonne vertébrale. Les processus articulaires sont presque verticaux (à un angle de 45 degrés par rapport au plan frontal), de sorte que leurs surfaces articulaires s'étendent dans le plan sagittal. En conséquence, ils limitent la rotation et étendent la plage de flexion et d'extension (à un jeune âge, il est d'environ 80 degrés, à un âge avancé, il est généralement d'environ 25 degrés).

Il y a deux unités fonctionnelles de la colonne vertébralevertèbres reliées par un disque intervertébral . La partie avant (avec les tiges et le disque) porte le poids du corps, la partie arrière (avec les appendices et les surfaces articulaires) est responsable des mouvements. Un système ligamentaire fort joue également un rôle important car il contrecarre la force d'expansion des disques. L'effet de ces forces opposées est mieux mis en évidence par le fait queles différences quotidiennes de longueur de la colonne vertébrale atteignent 12 mm chez les femmes et 18 mm chez les hommes(elles sont principalement liées à des modifications de la hydratation du gel nucleus pulposus). L'effet de ces forces est la stabilisation de la colonne vertébrale (soutenue en plus par les muscles de la colonne vertébrale et du torse).

Dans la coupe horizontale, la colonne vertébrale ressemble à la lettre T, donc un système connu pour sa grande résistance. Il est en outre augmenté (17 fois par rapport à la même, mais sans structure de courbure) courbure naturelle de la colonne vertébrale, qui est soumise à de nombreuses pressions et charges agissant dans différents plans. Ils concernent majoritairement la section lombaire, qui a aussi la plus grande endurance. Sa force de levage est en moyenne d'environ 400 kg (à titre de comparaison : la force de levage moyenne des cervicales - 113 kg ; la thoracique - 210 kg). Bien sûr, les charges standard sur la colonne vertébrale en position verticale sont beaucoup plus faibles et s'élèvent à environ 125 kg au niveau lombaire, 75 kg au niveau thoracique et 50 kg au niveau cervical.

La force de la colonne vertébrale est inversement proportionnelle à la durée de la charge . En cas de pression prolongée, la rigidité des tissus augmente et la résistance aux dommages diminue. Les vibrations, qui empêchent les structures de la colonne vertébrale de s'adapter à la pression accrue, ont un impact négatif similaire sur la résistance aux blessures.

L'axe des mouvements individuels de la colonne vertébrale est au centre du nucleus pulposus et se déplace avec le noyau - vers l'avant pendant l'hyperextension et vers l'arrière pendant la flexion. Par conséquent, un trouble de la fonction de soutien du testicule est toujours le début de la pathologie de la colonne vertébrale. En plus des charges excessives, elles sont également causées par la diminution de l'hydratation du testicule au fil des années (après la naissance, il contient environ 88% d'eau, à 18 ans, il est de 80%, et dans la vieillesse, il est moins supérieur à 70 %). La pression transférée par le noyau sur les fibres du disque intervertébral est souvent répartie de manière asymétrique, ce qui est lié à la forme du disque. La tension dans la partie postéro-latérale (c'est là que le testicule est le plus souvent repoussé) peut même dépasser 5 fois la pression existante.

Le mécanisme qui protège le noyau des dommages est qu'il peut absorber de l'eau malgré la pression exercée sur lui. Cependant, cela ne se produit qu'avec une pression intermittente. Avec une pression excessive constante, le testicule perdcette propriété et est détruite.La position dans laquelle le disque intervertébral est soumis à la plus grande pression (souvent constante) est assise avec le soi-disant slouch(dos arrondi, extenseur abdominal raccourci, extenseur de la colonne vertébrale en allongement, sa tension est réduite). Plier la colonne lombaire en se tenant debout sur les jambes droites dans les genouxest également une position néfaste pour le disque. Comme l'écrit Artur Dziak : "On suppose que chez une personne pesant 70 kg - la 3e vertèbre lombaire est exercée par une force de 142 kg en position assise, 99 kg en position debout et 20 kg en position couchée (quand en train de dormir). La pression du disque intervertébral intra-lombaire est de 1-1,5 MPa (145-210 psi) en position assise (position de repos donnant la plus grande pression). En position debout, la pression chute d'environ 30 %, en position couchée sur le côté de 50 %. En position couchée sur le dos, la pression à l'intérieur du disque intervertébral n'est que de 10 à 20 %. quoi en position assise et 25 pour cent. quoi en position debout. Il est donc évident que les patients atteints de discopathie doivent avant tout limiter leur position assise. "

Mais l'ampleur des contraintes et des charges sur la colonne vertébrale dépend non seulement de la position, mais aussi dans une large mesure de toutes les activités qui stimulent le travail des muscles. Chaque mouvement s'accompagne d'une modification de la tension musculaire et d'un allongement du levier de forces retombant sur le rachis lombaire. Le très long bras de levier du rachis lombaire forme le torse et les membres supérieurs. L'équilibre est assuré par un bras de levier court du nucleus pulposus aux extenseurs dorsaux. Le rapport de ces leviers est de 15 : 1, ce qui signifie qu'une levée de 40 kg doit être contrebalancée par une contraction des muscles du dos d'environ 600 kg.

L'endroit où la dernière vertèbre lombaire rejoint le sacrumest crucial pour transférer la charge sur la colonne vertébrale. Il a la forme d'un coin courbé vers l'avant, composé de 5 vertèbres fusionnées (la fusion définitive se produit généralement entre 20 et 25 ans). Avec les deux os iliaques, le sacrum forme le bassin - la base et l'échafaudage de la colonne vertébrale - vers lequel toutes les charges sont transférées (traversant la colonne lombaire puis le sacrum).L'angle optimal entre la colonne lombaire et la colonne sacrée est de 30 degrés . Le transfert des charges s'effectue à un endroit précis, car la lordose lombaire se transforme en cyphose sacrée. Le changement de position de la colonne vertébrale et le disque intervertébral antérieur en forme de coin très haut offrent à cet endroit une grande amplitude de mouvement. Dans le même temps, les charges transmises à travers toute la colonne vertébrale s'accumulent ici. Danspar conséquent, les changements de position, d'activités et d'extension du bras de levier se font le plus clairement sentir dans cette zone. Un exemple en est Artur Dziak : « en position debout d'un compétiteur pesant 105 kg, mesurant 195 cm, tenant une barre de 150 kg sur sa poitrine, la charge sur la section L5-S1 est de 220 kg. Dans le cas d'une inclinaison vers l'avant du torse à un angle de 30 degrés, ces pressions atteignent une valeur pouvant atteindre 990 kg, du fait du déplacement du centre de gravité et de l'extension du bras de force. Il faut ajouter que cette force se divise en deux composantes dont l'une agit parallèlement à la surface articulaire du sacrum et l'autre perpendiculairement ; par exemple, avec une inclinaison de 52 degrés de la base du sacrum, ces composants sont de 348 et 509 kg. Il s'ensuit que la liaison lombo-sacrée est soumise à des pressions très importantes, une force tendant à faire glisser la 5e vertèbre lombaire vers l'avant hors du sacrum.

Afin de développer des changements de surcharge dans le système musculo-squelettique, nous n'avons pas besoin de charges qui dépassent la résistance des tissus. Des surcharges fréquentes suffisent. S'ils sont suffisamment forts et fréquents, sans dépasser le seuil de résistance des tissus, ils peuvent même briser l'anneau fibreux - une pathologie qui ne peut être ni arrêtée ni réparée.

Alors comment se fait-il que lors de certains travaux ou sports qui impliquent de soulever de lourdes charges ou d'allonger le bras de levier, la colonne vertébrale ne soit pas (ou du moins pas immédiatement) endommagée ? Il s'avère queprotège, soulage et stabilise les muscles (en particulier les muscles posturaux) et la pression générée dans les cavités corporelles (abdomen, poitrine) . Non seulement cela, comme l'écrit Artur Dziak : « L'activité musculaire et la pression dans les cavités corporelles augmentent avec le poids de la charge soulevée. En prenant en charge une partie de la pression sur la colonne vertébrale, la section thoracique peut être soulagée jusqu'à 50 % et la colonne lombaire de 30 % (mesurée au niveau du disque intervertébral L5-S2) ». Cet exemple montre clairement l'importance du rôle compensateur joué parles muscles posturaux , qui - suffisamment forts et en forme -non seulement protègent la colonne vertébrale des dommages, mais prennent également partiellement le relais ses fonctions .

Bibliographie :

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  • Stodolny J., Maladie de surcharge vertébrale, ZL-Natura, Kielce, 2000 et Dziak A., Douleurs et dysfonctionnements de la colonne vertébrale, Medicina Sportiva, Cracovie 2007.

Catégorie:

Anatomie