– CARABINS DE BORDEAUX –
RONEOS DFGSM2 – 2020/2021
Enseignant : Pr. VITAL Date : 12/03/2021
Ronéistes : Horaire :
e-learning
Romain CHONNAUX
(romain.chonnaux@etu.u-bordeaux.fr) Erwan PAUVERT
(erwan.pauvert@etu.u-bordeaux.fr)
UE : Appareil Locomoteur- ANATOMIE
Rachis (1/4) : Formation et croissance de la colonne vertébrale Sommaire :
A) EMBRYOLOGIE
B) LE DÉCALAGE VERTÉBRO-MÉDULLAIRE C) LA RESEGMENTATION VERTICALE
D) LE DISQUE INTERVERTÉBRAL
E) LA VERTEBRE
F) CONTROLE DE LA CROISSANCE RACHIDIENNE
G) ANOMALIES ET MALFORMATIONS DE LA CROISSANCE
En complément des cours réalisés en UE5, nous décrirons ici la formation et la croissance du rachis puis son anatomie descriptive et fonctionnelle.
Le rachis (ou colonne vertébrale) constitue la partie axiale du squelette et il est spécifique des vertébrés.
➢Comparaison entre colonne d'un orang-outan ( à gauche ) et d'un homo-sapiens ( à droite ) Le primate étant encore à quatre pattes, il s'appuie
sur ses membres antérieurs qui sont très longs, sa colonne lombaire n'est pas du tout en lordose et les genoux sont fléchis.
Au contraire, ce qui rend spécifique la position bipède de l'Homme est la présence d'une lordose lombaire avec possibilité de tenir au garde à vous, les genoux étendus. De plus, le galbe de la fesse correspond à la présence des fessiers, muscles extenseurs de hanche qui sont essentiels dans le maintien de cette position debout.
Avant d'envisager la formation et la croissance, nous rappellerons que la colonne vertébrale a 4 fonctions assez complexes:
→ Une fonction statique de “mât” qui est verticale, dans le plan antéro-postérieur mais qui présente des courbures dans le plan sagittal,
→Une fonction d'amortissement qui se répartit autant sur les disques intervertébraux que sur les corps vertébraux et l'arc postérieur,
→ Une fonction dynamique de “flexible” avec les mouvements de flexion/extension qui sont très dominants sur ceux de rotation et d'inclinaison (d'ailleurs liés entre eux),
→ Et enfin ce qui rend le tout encore plus complexe, une fonction de protection du tissu nerveux contenu dans la colonne avec la moelle épinière et la queue de cheval, ainsi que les racines, sans oublier l'artère vertébrale en région cervicale.
A) EMBRYOLOGIE
La formation ou embryologie se fait à partir des 3 tissus composant le bouton embryonnaire : ectoderme, mésoderme et entoderme. Ces 3 tissus se retrouvent sur la coupe axiale du bouton embryonnaire au 19e jour après conception.
L'entoderme à la partie basse du schéma ne participe pas à la formation du contenu et du contenant de la colonne vertébrale.
Par contre, le mésoderme à proximité de la notochorde (élément central du bouton embryonnaire) va proliférer ; et on parlera de mésoderme para-axial qui constitue plutôt le contenant de la colonne vertébrale.
En dorsal, on s'aperçoit que l'ectoderme prolifère et donne la gouttière neurale, future moelle épinière.
La formation du squelette axial (= du contenant) se fait par un empilement de somites qui ont une organisation métamérique. On peut voir ces somites, en avant du tube neural qui comprend une extrémité crâniale et une extrémité caudale. Sur l'image de ME, on voit le tube neural entouré des somites qui vont donner à la fois dermatome, myotome et sclérotome.
Sur cette coupe axiale au 20e jour après la conception, le tube neural est déjà formé, avec une forme presque définitive de la moelle épinière.
En effet, les ganglions spinaux sont situés en arrière de la moelle.
Le sclérotome qui donnera les futures vertèbres constitue la partie la plus médiale du mésoderme para-axial, à proximité de la notochorde.
En dehors, le myotome donnera les muscles de la région.
Enfin le dermatome donnera le tissu sous-cutané. La fente entre le dermatome et le myotome s'appelle le myélocèle.
Sur cette 2nde coupe [ci dessous], à peine plus tardive, le système nerveux (= contenu) est parfaitement constitué. On voit apparaître les 3 bourgeons membraneux ou mésenchymateux de la future vertèbre :
→ Autour de la notochorde en avant ou au milieu les noyaux du corps ou centrum,
→ Un peu plus latéralement, le noyau des côtes ou bourgeon costal
→ En arrière de la moelle épinière, les noyaux de l'arc postérieur ou arc neural.
La notochorde a un rôle essentiel à la fois dans la formation du contenu puis du contenant : on estime que c'est le véritable chef d'orchestre de la formation de la colonne vertébrale.
B) LE DÉCALAGE VERTÉBRO-MÉDULLAIRE
Il existe un décalage dans le temps de la formation entre le contenu (tissu nerveux) et son contenant: ceci conduit au décalage myélo-vertébral (ou vertébro-médullaire), c'est à dire un décalage entre le niveau des vertèbres et le niveau médullaire ou myélomère.
Sur la coupe sagittale d'un embryon à gauche, on voit qu'il existe un lien direct entre myélomères et vertèbres, les nerfs sortant à l'horizontal (= flèches rouges) à proximité des vertèbres ayant le même numéro.
Par contre chez l'adulte, la moelle ne grandira pas alors que la colonne va poursuivre sa croissance et on voit qu'au fur et à mesure que l'on descend, les racines nerveuses auront un trajet vertical pour quitter la colonne au niveau de la
vertèbre de même numéro. Ceci explique donc que la moelle se termine dans 80%
en regard de la vertèbre L1 et qu'au-dessous, ce long trajet des nerfs constitue la queue de cheval, structure très spécifique du canal lombaire.
Sur ce schéma, on voit que ce décalage augmente de haut en bas : - En regard de la vertèbre T1 se trouve le myélomère T2,
- En regard de T7, le myélomère T8, - En regard de T12, le myélomère L3 - En regard de L1, le cône médullaire.
Ce décalage vertébro-médullaire a des applications, surtout en traumatologie comme ici avec une fracture de la vertèbre L4 [imagerie page suivante] avec compression non pas du myélomère L4 mais de la queue de cheval qui est située en dessous du cône médullaire.
Il y a donc un décalage entre les lésions du contenu et du contenant selon la loi de Chipaux, expliquant que ce décalage augmente au fur et à mesure que l'on descend dans la colonne.
On comprend donc qu'il y a un décalage dû au développement entre les niveaux médullaires et les niveaux vertébraux. Mais il y a aussi un phénomène à bien connaître qui est dû à la présence de 7 vertèbres cervicales et 8 nerfs rachidiens :
Au dessus de T1, la racine aura le numéro de la vertèbre sous-jacente. Exemple : En C2-C3, c'est la racine C3 qui passera
Au-dessous de T1, la racine aura le numéro de la vertèbre sus-jacente Exemple : en L4-L5, c'est la racine L4 qui sort du foramen.
C) LA RESEGMENTATION VERTICALE
Quand on parle de la formation du squelette axial, il est classique de décrire un phénomène de resegmentation verticale qui apparaît aux alentours du 24ejour.
En A, on a une vue latérale d'une colonne avant que les vertèbres soient formées avec à ce stade là les artères qui sont situées entre les corps vertébraux et les nerfs qui passent en regard des corps vertébraux.
Au niveau de chaque vertèbre, on a des noyaux cellulaires peu denses en partie haute (bleu) et hyperdenses en partie basse (rouge). Or, on sait que la disposition définitive qui existe en B et en C n'est pas la même puisque les nerfs se projettent en regard des espaces discaux alors que les artères se projettent en regard des faces latérales des corps vertébraux ; ce qui existe en C où la vertèbre est complètement formée.
Le phénomène de resegmentation verticale consiste en un déplacement de la zone cellulaire hyperdense vers le bas pour s'accoler à la zone cellulaire peu dense de la vertèbre sous-jacente.
On aboutit alors à une disposition proche de la disposition terminale avec les artères qui circulent à la face latérale des corps vertébraux.
En C est rappelé la position définitive avec les nerfs à la face latérale des disques intervertébraux et
les artères qui circulent à la face latérale des corps vertébraux, dans le cas d'une vertèbre complètement constituée.
Ce phénomène de resegmentation verticale est difficile à expliquer : c'est une théorie contestée, possiblement basée sur des coupes anatomo-pathologiques mal interprétées. On se pose la question d'une segmentation directe conduisant à la disposition définitive d'emblée.
D) LE DISQUE INTERVERTÉBRAL
Le disque intervertébral est constitué par le nucleus pulposus, en provenance de la notochorde. Il constituera le noyau cartilagineux embryonnaire de Peacock au stade embryonnaire de 10 mm.
Au stade 30 mm, il existe un annulus fibrosus autour du nucleus qui vient de la notochorde qui, à ce stade là existe encore au niveau des corps vertébraux.
Au stade 60 mm, la notochorde a totalement disparu au niveau des corps vertébraux et son reliquat est la substance mucoïde entourée de fibro-cartilage qui constitue le nucleus.
E) LA VERTEBRE
Sur ces coupes axiales de vertèbres d'âges et de tailles différents, on note 3 stades : Ébauche mésenchymateuse initiale avec la notochorde en place, au milieu du centrum,
Ébauche cartilagineuse avec des noyaux cartilagineux du corps, des bourgeons costaux et de l'arc neural,
Ébauche avec apparition progressive des points d'ossification primitifs qui remplacent le cartilage : centraux au niveau des corps vertébraux avec apparition au cours du 3e mois, costaux et neuraux lors du 2ème mois de la vie in utero.
Ainsi, le mésenchyme est remplacé par du cartilage qui lui-même sera remplacé par de l'os.
A droite le même schéma en couleur avec la notochorde en
vert (en centre de la vertèbre), le mésenchyme en jaune qui
est progressivement remplacé par le cartilage (en bleu) qui lui même sera remplacé par le tissu osseux (en orange). On
parle donc, comme au niveau de tout les os du squelette, d'ossification enchondrale passant par un stade cartilagineux.
Voici les différentes ébauches en fonction du stade de développement :
La vertèbre membraneuse entre le 22e et le 39e jour :
La vertèbre cartilagineuse, entre le 40e et 60e jour (embryon de 45 mm), avec ses noyaux de chondrification : 2 pour le centrum, 2 pour l'arc neural et 2 pour les bourgeons costaux :
Toujours à cette période l'arc neural se ferme au 60e jour et la dure mère, qui provient de couche cellulaire mésenchymateuse, se ferme avant la fermeture de l'arc neural au 50e jour.
La vertèbre osseuse résulte de l'ossification des noyaux primitifs et secondaires ; elle démarre dès la fin du 2e mois avant la fin de la chondrification et se prolonge quasiment jusqu'à l'âge adulte.
De la même façon que les noyaux d'ossification primaire précédemment décrits (neural, central et costal), il existe des noyaux d'ossification secondaire.
On s'intéresse à l'étude des 2 principaux noyaux d'ossification secondaire:
Le cartilage neuro-central (en 3, sur une vertèbre thoracique d'un nouveau-né) qui est la jonction du noyau d'ossification primaire du corps et celui de l'arc neural, à proximité du pédicule de l'artère vertébrale vue de profil.
Le listel marginal (en 4), situé près des plateaux vertébraux, en forme d'anneau.
On retrouve également d'autres noyaux d'ossification secondaire qui donneront la forme définitive de la vertèbre : les cartilages apophysaires transverses (5), cartilages épineux (6), ceux pour les massifs articulaires (7) et cartilages costaux (8).
Le cartilage neuro-central
Il est bien visible sur cette photo de vertèbre thoracique d'un jeune enfant. On l'appelle également synchondrose intermédiaire de Schmorl puisque c'est une structure intermédiaire entre le noyau primaire du corps et de l'arc neural.
Sur le plan histologique, ce cartilage a la particularité d'être bipolaire avec face à face des colonnes cellulaires comme on les retrouve au niveau des cartilages de conjugaison des os longs.
Ce cartilage n'est actif uniquement que pendant les 5 ou 6 premières années de la vie avec une fermeture précoce au même âge.
L'action du cartilage neuro-central (ci contre en bleu) consiste au contrôle de la croissance en hauteur du tiers postérieur du corps vertébral mais sa principale action (représentée à droite) est le contrôle des dimensions du canal rachidien.
Sur le schéma de Knutsson, on suit l'évolution des dimensions du canal rachidien en fonction de l'âge : on s'aperçoit que les dimensions sont fixées dès l'âge de 5 ans, âge correspondant exactement à la fermeture du cartilage neuro-central.
Ce même auteur montre à l'aide de ce 2ème schéma que les dimensions du corps vertébral, transversale ou verticale, augmentent au cours de la croissance.
Le listel marginal ou limbus
Il s'agit d'une apophyse annulaire, collée au noyau d'ossification primaire (en jaune). Il apparaît à l'âge de 2 ans, il s'ossifie d'avant en arrière avec des images dites en “queue de comète”sur les radios. Il
participe à la croissance partielle du corps vertébral en hauteur, parallèlement au noyau d'ossification primaire et il fusionne avec le corps vertébral pour disparaître, une fois ossifié, tardivement vers l'âge de 17-18 ans.
On note sur ce 2nd schéma l'évolution de ce cartilage qui initialement est en orange et qui sera remplacé progressivement par de l'os en jaune. Sur l'image du milieu, il faut retenir que le limbus est :
✔Très adhérent aux fibres de l'annulus
✔ Beaucoup moins adhérent au niveau du noyau d'ossification primaire
Ainsi, lors d'un traumatisme, notamment sportif chez l'enfant en croissance, plutôt que d'assister à une déchirure discale puis à une hernie discale, on aura un arrachement du limbus, équivalent à un décollement épiphysaire entre le listel et le noyau d'ossification primaire.
Sur l'IRM et la radio de profil de ce jeune sportif, on observe à la suite d'un faux mouvement un arrachement du limbus du plateau inférieur de L4. Il ne s'agit pas d'une hernie dure mais bien d'un décollement épiphysaire du limbus.
F) CONTROLE DE LA CROISSANCE RACHIDIENNE
Le contrôle de la croissance rachidienne se fait sous des effets mécaniques et sous l’effet d’hormones. Il existe deux pics de croissance pendant l’enfance : un premier très précoce autour de l’âge de 3 ans et un second pic qui a lieu en période pré pubertaire. La STH, les hormones thyroïdiennes et les androgènes accélèrent la croissance et agissent comme des leviers hormonaux.
Sur ce schéma qui concerne les filles où l'on a en abscisse les années civiles, on s’aperçoit que le pic de croissance se situe en moyenne à l'âge de 12 ans, que la date des premières règles est dans la pente descendante de cette poussée de
croissance.
Sont également en place les critères de Tanner qui sont pour les seins de 1 à 5 comme pour les poils pubiens. On voit les
différents stades de Tanner en fonction des années. Ces stades, chiffrés de 0 à 5, permettent de situer le contrôle hormonal. On appréciera la pilosité axillaire (stade de Tanner A), la pilosité pubienne (stade de Tanner B) et le volume des seins (stade de Tanner S).
Sur ce tableau sont dessinés les différents stades (à gauche chez le garçon, à droite chez la fille) avec l'évolution de l'enfance à la puberté jusqu'à l'âge adulte. On apprécie ici l'état des organes génitaux chez l'homme, la pilosité faciale, la pilosité pubienne. La pilosité axillaire est appréciée autant chez le garçon que chez la fille. Chez la fille on appréciera la pilosité pubienne et le développement mammaire.
Appréciation radiologique de la croissance rachidienne
La croissance rachidienne s'évalue par la clinique mais aussi par la radiologie, avec notamment le test de Risser. Il consiste en une étude de l'ossification du noyau épiphysaire de l'aile iliaque, inexistante au stade de Risser 0, qui va se faire de dehors en dedans de 1, 2, 3 puis 4 quand l'ossification aura atteint la sacro-iliaque.
Au stade 5, il y a fusion complète au sein de ce noyau épiphysaire avec l'aile iliaque et on considère qu'il correspond à la fin de la croissance.
Parallèlement au test de Risser, le Ring test consiste en une évaluation de l'ossification complète du listel marginal. Il est tout de même plus difficile à étudier par radiographie que le test de Risser qui se fait lui sur un cliché de la colonne de face.
G) ANOMALIES ET MALFORMATIONS DE LA CROISSANCE
Anomalies congénitales :
La spina bifida est la non fermeture de l'épine qui reste bifide (tout dépend du moment auquel survient cet incident). On a à faire à la fois à un problème neuro-ectodermique et à une dysraphie (absence de fusion entre les ébauches embryonnaires au cours de l'organogénèse).
→ La spina bifida à moelle ouverte est l’événement le plus grave, survenu dans la formation très précoce : il s'agit d'un défaut de fermeture du tube neural d'abord, et par conséquent de l'arc neural. Le tableau clinique qui en découle est très sévère (paraplégie, hydrocéphalie) donc si le diagnostic est fait en pré-natal, il conduit à l'interruption de la grossesse.
→ Le méningocèle est une atteinte de la dure-mère avec un tube neural bien formé (donc une moelle épinière bien en place). C'est une situation chirurgicale qui se répare facilement.
→Le sinus dermique résulte de la communication entre la dure-mère et la peau avec des anomalies pileuses en regard. Cela conduit également à une chirurgie, assez simple.
→ La spina bifida occulta, situation la moins grave correspondant à une anomalie purement radiologique et asymptomatique.
Anomalies de croissance :
La scoliose se traduit par une sinuosité dans le plan coronal. La scoliose idiopathique (= pas de cause) parfaitement établie, est la situation la plus fréquente et celle-ci va s'aggraver pendant la croissance.
Il s'agit d'une déformation qui est tridimensionnelle, avec sinuosité de face. On donnera le qualificatif de la scoliose en tenant compte de la convexité.
Sur le schéma de gauche, on parle de scoliose thoracique droite car la rotation des vertèbres se fait du côté de la convexité. Cette rotation va soulever les côtes comme on le voit à droite.
Cette déformation fait partie des scolioses structurales (la scoliose idiopathique en fait également partie) dont le signe essentiel est la gibbosité c'est-à-dire le soulèvement de la côte du côté convexe du fait de la rotation.
La jeune fille présente donc une scoliose thoracique droite, plus remarquable sur le cliché radiologique postéro-antérieur (comme le veut la convention). La clinique est plus évocatrice quand la fille se penche en avant, pour accentuer sa gibbosité.
La déformation est beaucoup plus nette sur une scoliose paralytique de cet enfant, ayant présenté une souffrance néonatale. Il existe un véritable effondrement du tronc, évident rien que debout.
Une des caractéristiques des scolioses idiopathiques évolutives est la déformation existant dans le plan sagittal. En effet, les courbures s'aplatissent dans le plan sagittal. Dans le cas de ce jeune homme ci-contre atteint de scoliose thoracique, au lieu d'observer une
cyphose thoracique de profil, on se retrouve avec une hypocyphose voire une lordose. Dans cette forme grave pour laquelle la lordose prédomine, on parle de lordoscoliose.
Dans la scoliose idiopathique, il est probable que le cartilage neuro-central ait une importance dans l'étio-pathologie.
On a démontré sur un scanner d'enfant, qu'il y avait une fermeture plus précoce du côté convexe (flèches rouges) que du côté concave (flèches jaunes).
Ceci permet de comprendre qu'il y a une évolution plus longue et donc un allongement plus important du côté de l'arc postérieur concave qui pousserait dans le sens de la flèche verte vers la rotation qui se fait vers la convexité.
On sait par ailleurs que le cartilage neurocentral contrôle en partie la croissance postérieure des corps vertébraux, et s'il y a anomalie, il y a peut être explication à la lordose décrite précédemment.
Pendant le pic pubertaire, on assiste régulièrement à une aggravation considérable de ces courbures scoliotiques.
On a une évolution naturelle que l'on va démontrer par le cas clinique de cette fille présentant une double courbure thoracique droite et une lombaire gauche mesurée avec l'angle de Cobb sur les plateaux des vertèbres les plus inclinées.
Ici, on mesure des angles de Cobb thoracique de 39° et lombaire de 26°. Un traitement orthopédique chez cette jeune fille qui est au début de sa croissance a été proposé mais malheureusement n'a pas été porté.
Sur le cliché de droite, réalisé un an après et sans traitement, il existe une nette aggravation et un télescopage vertical des 2 courbures : la courbure thoracique est passée à 70° et la lombaire à 43°. On est dans le cas d'une poussée pubertaire pendant laquelle la scoliose va forcément s'aggraver si l'on n'agit pas.
La courbe de Madame Duval-Beaupère (page suivante) permet d'évaluer l'aggravation naturelle de la scoliose et de son angle de Cobb en fonction de l'âge osseux (plutôt d'une jeune fille) en abscisse.
Elle est colorée en rouge et elle est mise en parallèle avec la courbe bleue de vélocité qui elle marque un effondrement après la naissance, un plateau entre 5 et 10 ans puis le pic pubertaire.
La courbe de Mme Duval-Beaupère comprend 3 pentes:
→P1 entre la naissance et les 10 ans, qui montre une faible aggravation et que l'on qualifie “d'âge heureux” de la scoliose
→ P2 encadre le pic de croissance, période pendant laquelle l'aggravation est maximale
→ P3 avec une stabilisation de l'aggravation puisque la croissance est terminée.
Plusieurs repères sont à connaître pour situer certains points:
→ Le point P qui définit le début de la poussée de croissance, avec l'apparition du stade 1 de Tanner, à la fermeture du cartilage en Y au fond du “cotyle”
→ Le point PR qui correspond aux premières règles, à peu près dans la 2ème moitié de P2
→ Le point R5 ou Risser 5 qui marque la fin de la croissance avec P3, de pente plus plate.
Cyphose de la maladie de Scheuermann
Cette pathologie est la conséquence d'un dysfonctionnement des listels marginaux : on parle d'épiphysite de croissance. Il en résulte une hypolordose (si lésions en région lombaire) ou une tendance au dos rond.
Sur ce cliché “type” de la maladie de Scheuermann thoracique sévère, on remarque une véritable bosse correspondant à l'atteinte des disques, des plateaux et des listels sur plusieurs vertèbres thoraciques.
La maladie de Scheuermann peut s'exprimer souvent par une cyphose douloureuse, mais elle est à distinguer de l'hypercyphose qui elle est non pathologique. C'est ce que l'on retrouve chez cette jeune fille de grande incidence pelvienne, avec des courbures très marquées puisqu'elle est aussi très lordosée. Elle rentre dans le type dynamique de Delmas.
Lyse isthmique
C'est une rupture de l'isthme qui se situe entre les articulaires supérieures et inférieures de L5. Cette maladie est spécifique des bipèdes, consécutive à un cisaillement augmenté chez le sujet très cambré avec grande incidence pelvienne et en subissant des contraintes répétées, notamment sportives.
Si le disque ne tient pas après cette rupture isthmique, on assiste éventuellement à un glissement vers l'avant nommé alors spondylolisthésis. En voici un exemple sur ce cliché, avec une atteinte de L5 (vertèbre la plus touchée). On peut le qualifier d'antélisthésis mais devant ce décalage des 2 traits rouges, on parlera par convention de spondylolisthésis du L5 par lyse isthmique.
L'évolution peut se faire vers un glissement important, notamment en cas de dysplasie de l'arc postérieur (cas survenant chez de jeunes enfants) avec cette bascule en cyphose de L5 en avant du sacrum.
Le glissement et la bascule peuvent conduire dans le cas le plus extrême qu'est celui de la spondyloptose si la vertèbre L5 est carrément tombée en avant du sacrum.
ISBN : 978-2-37366-100-2
