La colonne vertébrale

1 Structure des vertèbres et des côtes

1.1 Structure des vertèbres

Il existe des différences quant au volume, à la forme et à certains détails des différentes vertèbres composant notre colonne vertébrale. Néanmoins, on peut étudier la structure typique d’une vertèbre, que l’on retrouve dans chacun des différents types.

Le corps est l’épaisse portion ventrale qui constitue la plus grande masse osseuse, supporte les efforts et transmet les forces à la vertèbre voisine. Ses faces céphalique et caudale sont rugueuses pour permettre aux disques intervertébraux de s’attacher. Ses faces ventrale et latérales sont percées de trous nourriciers.

L’arc neural ou arc vertébral s’étend vers le dos à partir du corps vertébral : il se compose de deux pédicules et de deux lames, parties aplaties qui se joignent dorsalement. Le trou vertébral ainsi délimité abrite la moelle épinière. Les pédicules sont échancrés de sorte que deux vertèbres contiguës déterminent latéralement entre elles un trou de conjugaison permettant le passage des nerfs rachidiens.

(d'après une affiche de la S.A. CIBA-GEIGY)

(d'après une affiche de la S.A. CIBA-GEIGY)

Sept apophyses s’étendent à partir de l’arc neural :

• au lieu de jonction entre un pédicule et une lame, une apophyse transverse se projette latéralement de chaque côté,
• une apophyse épineuse s’étend vers le dos et l’extrémité caudale à l’endroit où les deux lames s’unissent ; ces trois apophyses servent de point d’attache aux muscles.
• Quatre autres apophyse forment des facettes articulaires avec les autres vertèbres : deux apophyses articulaires supérieures supportent les facettes articulaires supérieures permettant à chaque vertèbre de s’articuler avec la vertèbre précédente ; les apophyses et facettes articulaires inférieures jouent le même rôle vis-à-vis de la vertèbre suivante.

(d'après une affiche de la S.A. CIBA-GEIGY, corrigé)

1.2 Structure des côtes

Les côtes n’existent qu’au niveau des vertèbres dorsales. Les sept premières paires, dénommées vraies côtes ou côtes sternales, sont directement rattachées au sternum par un cartilage costal. Les trois paires suivantes sont appelées fausses côtes ou côtes asternales parce que leur cartilage costal n’est pas directement relié au sternum : les cartilages des huitième, neuvième et dixième paires de côtes sont attachés les uns aux autres et au cartilage de la septième paire de côtes. Les onzième et douzième paires de côtes flottent librement ventralement et ne sont pas, même indirectement, reliées au sternum : ce sont les côtes flottantes.

La tête de la côte, située dorsalement, a la forme d’un coin et possède une ou deux facettes qui s’articulent avec les facettes ( ou demi-facettes ) des corps vertébraux ; les facettes de la tête, de taille inégale ( la facette caudale est plus grande que la facette céphalique ), sont séparées par une crête interarticulaire.

Une tubérosité comporte une partie non articulaire, permettant au ligament de s’attacher, et une partie articulaire qui s’articule avec la facette de l’apophyse transverse de la plus caudale des deux vertèbres auxquelles la tête de la côte est reliée.

Les espaces situés entre les côtes ou espaces intercostaux sont occupés par des muscles intercostaux, des vaisseaux sanguins et des nerfs.

2 Problèmes de dos

2.1 Affections de la colonne vertébrale d’origine musculaire

Une fibrosite est une inflammation du tissu musculaire fibreux. On appelle lumbago une fibrosite de la région lombaire. Les symptômes consistent en une douleur persistante et la contracture du muscle atteint, c’est-à-dire un état de contraction durable et involontaire du muscle devenu rigide. Les causes d’un lumbago sont multiples : il peut s’agir des conséquences d’une blessure, d’un effort musculaire trop intense ou d’une tension musculaire trop prolongée.

Il est important de ne pas confondre fibrosite et fibrose :

• en cas de fibrosite, le muscle enflammé revient spontanément à son état normal, parfois rapidement, parfois après des années ;
• en cas de fibrose, due à une blessure ou une dégénérescence, le muscle mort est remplacé par du tissu conjonctif non contractile ; c’est souvent le cas de cellules des muscles squelettiques ou cardiaque, qui ne peuvent se multiplier par division : il en résulte une perte de puissance contractile de l’organe.

2.2 Affections de la colonne vertébrale d’origine nerveuse

2.2.1 Structure de la colonne vertébrale

La colonne vertébrale est constituée d’un empilement de vertèbres dont l’ensemble des trous vertébraux détermine le canal rachidien par lequel passe la moelle épinière.

Les vertèbres sont reliées par trois articulations :

• du côté ventral, on trouve, entre les corps vertébraux, un disque cartilagineux intervertébral ni innervé ni vascularisé et constitué d’un centre gélatineux, le noyau pulpeux, enfermé dans un réseau de fibres très serrées qui se croisent dans tous les sens, l’anneau fibreux; c’est au niveau de cette "colonne ventrale" qu’est porté le poids de notre tronc ainsi que les poids que nous soulevons ;
• du côté dorsal, les facettes des apophyses articulaires des vertèbres forment des articulations mobiles classiques comme celles des phalanges, avec des ligaments, des cartilages et une capsule articulaire contenant le liquide synovial ; ces "colonnes dorsales" gauche et droite sont faites pour diriger et freiner les mouvements.

Nous avons donc ventralement une colonne de soutien, et dorsalement deux colonnes de frein et de direction.

2.2.2 Efforts supportés en cas de flexion

Supposons le poids d’une personne égal à 63 kg’. Un tiers de sa masse étant constituée par les jambes, 42 kg’ sont supportés par le bas du dos. C’est la charge constamment imposée à la colonne vertébrale lombaire lorsque la personne se tient debout. Le centre de gravité de cette partie antérieure du corps se situe au niveau du sternum, soit environ 50 cm au-dessus du bas du dos.

Lorsque la personne se penche en avant, les 42 kg’ ont tendance à la faire tomber, mais la musculature des vertèbres lombaires compense cette tendance par une force qui serait équivalente si son bras de levier était de 50 cm. On constate que le bras de levier, c’est-à-dire la distance entre le point d’insertion des muscles vertébraux et le centre de rotation du mouvement (situé au niveau du noyau pulpeux), n’est que de 5 cm. Afin de compenser ce bras de levier 10 fois plus court, la force développée par ces muscles doit être 10 fois plus importante, soit 420 kg’ !

L’effort vertébral supporté par simple flexion du tronc d’une personne de 63 kg sera donc de 42 kg’ ventralement et 420 kg’ dorsalement, soit 462 kg’ au total !

Si, en outre, cette personne porte un sac de sable de 50 kg, l’effort supporté deviendra considérable : (42 kg’ + 50 kg’) x 11 = 1 012 kg’, c’est-à-dire plus d’ 1 tonne ! C’est approximativement la limite de résistance de la colonne vertébrale...

2.2.3 La hernie discale

2.2.3.1 Mécanisme de la hernie discale

Comme le centre de rotation du mouvement de flexion précité se situe au niveau du noyau pulpeux du disque cartilagineux intervertébral, celui-ci est plus comprimé ventralement que dorsalement et est dès lors chassé vers le dos. Lorsque l’effort subi dépasse 1 T’, les fibres dorsales ne peuvent résister à la pression et se déchirent. A ce moment, la personne ne sent rien, car le disque n’est pas innervé, et les fibres ne peuvent se régénérer, car le disque n’est pas vascularisé.

(d'après une affiche de la S.A. CIBA-GEIGY)

Après plusieurs efforts excessifs mal dirigés, l’anneau fibreux se déchire dorsalement complètement, et le noyau pulpeux s’engage dans la déchirure et vient comprimer une racine du nerf sciatique, ce qui provoque une douleur dans la jambe.

(d'après une affiche de la S.A. CIBA-GEIGY)

2.2.3.2 Hygiène lombaire et diminution des facteurs de risque

2.2.3.2.1 Une bonne base de sustentation

Mettez-vous debout en station sur un seul pied, puis debout les deux pieds joints, enfin debout les pieds écartés. C’est dans cette dernière position que vous sentez le moins votre dos travailler. En fait, la colonne vertébrale peut être comparée à une superposition de cubes maintenus en équilibre par les haubans que constituent les muscles.

Lorsque vous écartez les pieds, vous augmentez votre "base de sustentation" et vous diminuez dès lors les efforts nécessaires pour maintenir l’équilibre : les muscles vertébraux sont alors plus relâchés, et compriment moins la colonne. Ces contraintes générées pour le maintien sont bien sûr multipliées quand on soulève un poids.

2.2.3.2.2 Ne vous pliez pas trop en avant

Penchez-vous en avant en appuyant votre main sur l’assise d’une chaise ou sur un tabouret. En vous concentrant sur votre dos, lâchez doucement la main pour percevoir l’effort intense de retenue de la masse de votre tronc par les muscles dorsaux de votre colonne vertébrale ( 420 kg’ pour une personne de 63 kg ! ). Par contre, quand vous reposez votre tronc sur une main, son poids n’est pas multiplié par le long bras de levier d’environ 50 cm.

Lorsque vous êtes penché(e) en avant, sans prendre appui sur la main, la structure de votre dos est comparable à celle d’une grue de chantier, capable seulement de soulever de petits poids en bout de flèche, alors que lorsque vous reposez sur une main, vous ressemblez à un pont roulant portuaire, capable de soulever des poids considérables : ceci provient du fait qu’on a multiplié les points d’appui et réduit la longueur des bras de levier.

D’ailleurs, quand vous reposez sur une main, la puissance de l’autre bras à soulever des objets n’est pas assez grande pour atteindre les limites de résistance de la colonne vertébrale, et, dès lors, vous ne risquez rien...

2.2.3.2.3 Soulevez les objets près de votre corps

Soulevez une chaise que vous portez contre vous en station debout, puis, en vous concentrant sur votre dos, tendez les bras. Pour un même poids soulevé, l’effort de retenue des muscles vertébraux dorsaux est bien supérieur dans le second cas, car le bras de levier que constituent vos bras tendus est plus long.

2.2.3.2.4 Notion de caisson abdominal

Lorsque vous soulevez un poids lourd avec le tronc un peu penché en avant, vous avez intérêt, tout comme les haltérophiles, à inspirer à fond, bloquer et pousser ( comme pour aller à selles ). De cette façon, vous disposez devant votre colonne vertébrale un véritable ballon gonflé, comme dans un cric pneumatique, et l’effort nécessaire de retenue des muscles vertébraux s’amoindrit.

2.2.3.2.5 Portez symétriquement

Lorsque vous soulevez un seau de 10 l d’eau, le bras de levier des muscles du flanc opposé est deux fois plus petit : pour maintenir l’équilibre vertical, ces muscles se contractent donc avec une force double, soit 20 kg’. Ainsi, votre colonne vertébrale supporte un poids total supplémentaire de 30 kg’. Cet effort est donc plus intense que lorsque vous portez un seau de 10 l d’eau dans chaque main, les forces symétriques s’équilibrant et la somme n’étant que de 20 kg’.

Remarquez que lorsqu’une personne porte une lourde valise, elle se penche de l’autre côté pour contrebalancer l’effort grâce au poids de son propre tronc, ou tend le bras opposé dans le but inconscient de réduire l’effort de portée.

2.2.3.2.6 Conseils en résumé

Lorsque vous soulevez un objet lourd :

• écartez légèrement les pieds ;
• évitez de soulevez un poids lourd en vous penchant en avant, mais soulevez-le en pliant les genoux et en gardant le dos aussi droit et vertical que possible;
• portez les poids contre vous ;
• avant de soulever un poids lourd, "inspirez à fond, bloquez et poussez" ;
• lorsque vous êtes quand même obligé(e) de vous pencher en avant, essayez de vous appuyer sur une main ;
• utilisez votre propre poids pour tirer ou pousser un objet ( tout comme un ouvrier se penche pour pousser sa brouette ) et évitez de le soulever ;
• fractionnez si possible les poids à soulever et faites plusieurs trajets ;
• équilibrez les poids de part et d’autre de la colonne vertébrale.

Illustration des positions correcte et incorrecte lorque l'on doit soulever un objet lourd (d'après Mackean et Jones).

2.3 Déformations de la colonne vertébrale

2.3.1 Scoliose

La scoliose est la courbure anormale latérale de la colonne vertébrale, habituellement dans la région thoracique. On connaît de nombreuses origines à la scoliose :

• elle peut être congénitale et est alors causée par l’absence de la moitié latérale d’une vertèbre ;
• elle peut être la conséquence d’une névralgie sciatique grave et persistante;
• la poliomyélite peut provoquer une scoliose par la paralysie des muscles d’un côté du corps, ce qui produit une déviation latérale du tronc en direction du côté non atteint ;
• un mauvais maintient du tronc vertébral peut générer une scoliose, par exemple lorsqu’une jambe est légèrement plus courte que l’autre.

Jusqu’à récemment, la scoliose était corrigée par des exercices répétés de kinésithérapie, le port d’un corset ou une opération chirurgicale. Actuellement, on tente de limiter la progression de la scoliose et même de réduire la déformation par stimulation électrique des muscles situés du côté convexe.

2.3.2 Hyperlordose

L’(hyper)lordose est l’exagération de la courbure lombaire normale de la colonne vertébrale. Outre un maintient inadéquat et le rachitisme, la cause la plus fréquente est l’augmentation de la masse du contenu abdominal, comme en cas de grossesse ou d’obésité.

2.3.3 Hypercyphose

L’(hyper)cyphose est l’exagération de l’incurvation normale dorsale de la colonne vertébrale : les "épaules voûtées" en sont une manifestation légère. Outre un maintient inadéquat et le rachitisme, la cause la plus fréquente est la dégénérescence des disques cartilagineux intervertébraux chez les personnes âgées.

2.3.4 Spina bifida

La spina bifida est une malformation congénitale de la colonne vertébrale (fréquence = 1/2000) due au fait que les lames des vertèbres ne fusionnent pas. Extérieurement, on remarque au niveau de la peau une fossette ou même une touffe de poils. Dans la moitié des cas, les vertèbres lombaires sont atteintes. La spina bifida la plus fréquente est bénigne, n’est décelée qu’à l’occasion d’un examen radiographique et n’entraîne pas de troubles graves. Dans les cas les plus graves, affectant l’arc neural, il y a protrusion des membranes entourant la moelle épinière ( = enveloppes méningées ) ou de la moelle épinière elle-même, avec comme conséquences une paralysie partielle ou complète des membres inférieurs et une perte de contrôle du sphincter de la vessie déterminant l’incontinence, et même du sphincter anal. Dans 90% des cas, la femme peut éviter cette malformation congénitale à son enfant en prenant, dès le désir de grossesse, avant donc la conception, un complexe vitaminé content de l’acide folique (= vitamine B9). On pense distribuer systématiquement cette vitamine, importante dans la fermeture du tube neural au stade embryonnaire, en la mélangeant à la farine alimentaire.