B9 · Tronc
Articulations du rachis et biomécanique vertébrale
Décrire le segment vertébral mobile, le disque intervertébral et les articulations postérieures. Analyser les mobilités du rachis par étage et les contraintes mécaniques associées.
Anatomie générale7 min de lecture17 QCM corrigés
Le segment vertébral mobile
L’ostéologie des vertèbres et les courbures du rachis sont étudiées dans la fiche précédente ; elles déterminent ici l’orientation des articulations et la répartition des contraintes.
Chaque segment possède donc un complexe articulaire à trois articulations :
- en avant, une articulation intersomatique comprenant le disque intervertébral ;
- en arrière, deux articulations zygapophysaires, droite et gauche.
Cette organisation associe mobilité et stabilité. Le disque permet de petits déplacements dans plusieurs directions, tandis que les articulations postérieures guident ces déplacements et en limitent l’amplitude. La somme des faibles mouvements de nombreux segments produit la mobilité globale du rachis.
Le segment comprend aussi un système de stabilisation :
- un système passif, constitué des disques, capsules articulaires et ligaments ;
- un système actif, formé par les muscles qui produisent ou freinent le mouvement ;
- un contrôle nerveux, qui ajuste l’activité musculaire à la position et à la charge.
Le disque intervertébral
Un disque intervertébral comprend trois parties complémentaires.
Le noyau pulpeux
Le noyau pulpeux est la région centrale, riche en eau et en macromolécules capables de retenir cette eau. Il est déformable mais très peu compressible : lorsqu’une pression axiale lui est appliquée, il tend à se déplacer et à exercer une poussée dans toutes les directions.
Le noyau ne fonctionne donc pas comme une bille libre. Il reste contenu par l’anneau fibreux et répartit la pression vers celui-ci et vers les plateaux vertébraux.
L’anneau fibreux
L’anneau fibreux est la partie périphérique du disque. Il est composé de lamelles concentriques dont les fibres de collagène sont orientées obliquement, avec une orientation alternée d’une lamelle à l’autre.
Cette disposition lui permet de résister :
- à la traction produite par l’expansion du noyau ;
- à la torsion du segment ;
- aux contraintes asymétriques liées à la flexion, à l’extension ou à l’inclinaison latérale.
Toutes les fibres ne sont pas tendues simultanément lors d’une rotation : selon le sens de la torsion, certaines lamelles sont mises en tension tandis que d’autres se relâchent.
Les plateaux vertébraux
Les plateaux vertébraux séparent le disque de l’os spongieux des corps vertébraux. Ils transmettent les charges entre le disque et les vertèbres et participent aux échanges nutritifs du disque, qui est peu vascularisé.
Le disque est viscoélastique. Sous une charge prolongée, il perd progressivement une partie de son eau et se déforme lentement. Lorsque la charge diminue, il se réhydrate et récupère progressivement sa forme. Sa réponse mécanique dépend donc non seulement de l’intensité de la contrainte, mais aussi de sa durée et de sa répétition.
Les articulations postérieures
Chaque articulation zygapophysaire possède des surfaces recouvertes de cartilage, une cavité synoviale et une capsule. Les mouvements y prennent principalement la forme de petits glissements.
L’orientation des facettes articulaires varie selon l’étage du rachis. Elle agit comme un rail de guidage : elle facilite certains déplacements et en bloque d’autres. Les facettes postérieures jouent également un rôle dans la transmission des charges, surtout lorsque le rachis est en extension.
Elles s’opposent notamment :
- au glissement excessif d’une vertèbre sur l’autre ;
- à certaines rotations ;
- à l’ouverture excessive du segment ;
- aux mouvements combinés incompatibles avec leur orientation.
Les moyens d’union ligamentaires
Les ligaments stabilisent passivement le segment et limitent les amplitudes extrêmes :
- le ligament longitudinal antérieur, situé en avant des corps vertébraux, est surtout tendu en extension ;
- le ligament longitudinal postérieur, situé en arrière des corps vertébraux, est tendu en flexion ;
- les ligaments jaunes, entre les lames vertébrales, limitent la flexion et contribuent au retour vers la position neutre grâce à leur élasticité ;
- les ligaments interépineux et supraépineux s’opposent à l’écartement excessif des processus épineux en flexion ;
- les ligaments intertransversaires limitent surtout l’inclinaison latérale opposée ;
- les capsules des articulations zygapophysaires participent au contrôle des mouvements de flexion et de rotation.
Les ligaments ne produisent pas le mouvement. Leur mise en tension croissante freine l’approche des amplitudes extrêmes et protège les structures articulaires.
Mobilités élémentaires du rachis
Un segment vertébral peut participer à quatre mouvements principaux :
- la flexion, qui porte le rachis vers l’avant ;
- l’extension, qui le porte vers l’arrière ;
- l’inclinaison latérale, dans un plan frontal ;
- la rotation axiale, autour de l’axe longitudinal du rachis.
La translation est possible mais reste limitée. Les mouvements observés sont souvent couplés : une rotation peut s’accompagner d’une inclinaison ou d’une translation, car les facettes suivent des trajectoires imposées par leur orientation. Le sens de ce couplage varie selon l’étage, la posture initiale et les structures mises en tension.
Mobilité par étage
Les articulations occipito-atloïdienne et atloïdo-axoïdienne ne comportent pas de disque intervertébral. Elles constituent des dispositifs spécialisés du rachis cervical supérieur.
Le rachis cervical inférieur est globalement très mobile, car ses facettes obliques autorisent des mouvements dans plusieurs plans. Le rachis thoracique permet relativement mieux la rotation, mais sa mobilité globale est réduite par la cage thoracique. Le rachis lombaire privilégie la flexion-extension ; l’orientation sagittale de ses facettes s’oppose à une rotation axiale importante.
Contraintes mécaniques
Le rachis subit plusieurs contraintes souvent associées :
- la compression, dirigée selon l’axe du rachis ;
- la traction, qui tend les fibres et les ligaments ;
- le cisaillement, qui tend à faire glisser deux vertèbres l’une par rapport à l’autre ;
- la torsion, produite par la rotation axiale ;
- la flexion mécanique, liée à une charge appliquée à distance de l’axe du segment.
Plus une force agit loin de l’axe de rotation, plus son moment est élevé. Les muscles doivent alors produire un moment opposé pour stabiliser le rachis, ce qui augmente les forces de compression transmises aux disques et aux plateaux.
Répartition selon le mouvement
En flexion, la partie antérieure du disque est comprimée tandis que sa partie postérieure et les ligaments postérieurs sont mis en tension. Les facettes articulaires tendent à s’écarter.
En extension, la partie postérieure du disque est davantage comprimée, les facettes se rapprochent et supportent une part plus importante de la charge. Le ligament longitudinal antérieur est mis en tension.
En inclinaison latérale, le côté de la concavité est comprimé et le côté de la convexité est tendu. En rotation, l’anneau fibreux et les capsules articulaires subissent des contraintes de torsion.
La charnière lombo-sacrée est particulièrement exposée au cisaillement, car elle transmet le poids du tronc vers un sacrum incliné. Les facettes, les ligaments et l’activité musculaire s’opposent ensemble au glissement vers l’avant.
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