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La scoliose, opprobre de l’orthopédie est la déformation vertébrale la plus difficile à appréhender pour le médecin. La déformation est tridimensionnelle alors que notre imagerie ne l ‘est pas. L’évolution est tantôt linéaire, tantôt chaotique rendant très difficiles les indications thérapeutiques. Le rachis est une structure à intégrité tensionnelle qui supporte mal l’enraidissement.
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Pendant la croissance, l'évolution de la scoliose est linéaire selon le cercle vicieux décrit par Ian Stokes : 1, charge accrue au niveau apical 2, Cette charge est encore plus grande dans la concavité. 3, La croissance est inhibée dans la concavité. 4, La vertèbre apicale est cunéiforme, 5, Ce qui accentue encore l'angulation de la scoliose.
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Lorsque la vertèbre apicale s' éloigne de la ligne de gravité, les muscles convexes se contractent davantage pour maintenir l'équilibre de la colonne vertébrale (bras de levier de premier genre). Globalement, le corps vertébral apical est soumis à un stress accru.
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La charge augmente doublement au niveau de la concavité : 1, en raison de l'éloignement de la ligne de gravité 2, en raison de la contracture de rééquilibrage des muscles convexes.
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Les pressions beaucoup plus importantes dans la concavité inhibent la croissance à ce niveau, tandis que la convexité est plus stimulée.
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Cette déformation du corps vertébral apical se produit dans un espace tridimensionnel. Lorsque la colonne vertébrale est réalignée dans un plan sagittal, il y a une tendance à un dos plat.
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La déformation discale prédomine dans la région lombaire en raison de la hauteur du disque, tandis que dans la région thoracique, c'est la déformation osseuse qui prédomine.
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Ces déformations sont à la base d’un double cercle vicieux lors de la flexion du tronc en avant.
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Lorsque la rotation apicale est inférieure à 20°, les vecteurs des muscles paravertébraux sont situés de part et d'autre du centre instantané de rotation de la vertèbre apicale et la colonne vertébrale est stable pendant le mouvement. Lorsque la rotation est supérieure à 25°, les vecteurs des muscles sont situés vers la concavité mais du même côté par rapport au centre instantané de rotation, la colonne est donc instable comme une bicyclette dans une trop grande courbe.
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Le deuxième cercle vicieux concerne la vitesse de flexion antérieure du tronc. Lorsque la flexion se fait à faible vitesse, il n'y a pas de problème, mais pour une même rotation, si la flexion se fait à vitesse rapide, les contraintes de torsion deviennent trop importantes dans le disque, ce qui facilite sa dégénérescence.
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Nous allons maintenant examiner les conséquences biomécaniques dans le plan sagittal.
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Dans le plan sagittal, les 3 courbes permettent une verticalité presque parfaite entre la tête et les pieds au sol. Le regard est horizontal.
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Les courbes augmentent la résistance dans le plan sagittal. Cette résistance est théoriquement multipliée par 10.
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Avec la verticalité, on observe une transformation de certains muscles en puissants ligaments qui permettent à l'homo sapiens de rester en position verticale immobile sans contraction musculaire volontaire.
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Comme nous l’avons vu à l’apex de la scoliose, les contraintes seront plus importantes à l’apex des courbures sagittales.
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Au niveau de l’apex de la cyphose, c’est la musculature postérieure qui maintient le bras d levier de premier genre.
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Ce qui compte, c'est la distance de l'apex de la cyphose par rapport à la ligne de gravité, sans distinction entre attitude cyphotique et hyper cyphose structurale.
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Il en va de même pour la cyphose dysharmonieuse avec parfois une rétroversion pelvienne.
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La déformation dans le plan sagittal provoque une cunéiforme antérieure du corps vertébral qui va accentuer encore l'angulation de la cyphose. Le cercle vicieux de Ian Stokes s'applique également à la cyphose.
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De même, l'effet de flambage s'applique également au plan sagittal, ce qui explique probablement la tendance à l’accentuation des courbures pendant l'adolescence.
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Le remodelage osseux suit les lois de Hueter Volkmann avec l'inhibition de la croissance osseuse dans les concavités et la stimulation dans les convexités.
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Comme pour la scoliose, la méthode lyonnaise de correction de la cyphose consiste en une réduction en plâtre précédée d'une physiothérapie d'étirement. Le plâtre est conservé 1 à 2 mois selon la taille et la rigidité de la cyphose.
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Contrairement au plan frontal, les ligaments sont très forts dans le plan sagittal.
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Le ligament vertébral antérieur est très puissant et limite fortement la correction de la cyphose en extension. C'est pourquoi la déformation plastique au niveau de ce ligament constitue la première étape du traitement conservateur.
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Un ligament sous tension est caractérisé par : 1. un comportement élastique (déformation élastique) au début de l'élongation, 2. un comportement plastique (déformation plastique) après avoir dépassé la limite élastique.
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En physique et en science des matériaux, la plasticité décrit la déformation d'un matériau (solide) subissant des changements de forme non réversibles en réponse à des forces appliquées. Par exemple, une pièce de métal solide pliée ou martelée dans une nouvelle forme présente une plasticité lorsque des changements permanents se produisent au sein du matériau lui-même.
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La limite d'élasticité est exactement le point de passage entre les deux : la région ÉLASTIQUE et la région PLASTIQUE, C'est la contrainte maximale pour le retour à l'état initial. La limite d'élasticité est souvent corrélée au maintien de la correction : La limite d'élasticité étant dépassée, une fraction de la déformation devient permanente et non réversible, et la correction reste partiellement maintenue.
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La tenségrité est un système non linéaire, comme la viscoélasticité de nos tissus conjonctifs paravertébraux.
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Lorsqu'un matériau élastique contenant un fluide est déformé, le retour du matériau à sa forme initiale est retardé dans le temps et il est plus lent à retrouver sa position initiale.
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En science des matériaux, le fluage (parfois appelé écoulement à froid) est la tendance d'un matériau solide à se déplacer lentement ou à se déformer de façon permanente sous l'influence de contraintes mécaniques. Il peut se produire à la suite d'une exposition prolongée à des niveaux de contrainte élevés qui sont encore inférieurs à la limite d'élasticité du matériau.
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La réponse des tissus à la charge dépend de : 1. L'ampleur de la charge (c'est-à-dire la quantité d'hypercorrection) 2. Durée de la charge (de 1 à 4 mois) 3. La charge préalable (hystérésis). L'ampleur de la charge est limitée par la tolérance de l'enfant et seule l'activité sportive peut provoquer une hystérésis ; phénomènes entraînant généralement des fragilisations et des ruptures du tendon. Le seul paramètre dont nous disposons est la durée du plâtre ou la correction 24h/24 (total time), Le fluage est donc l'allongement d'un tissu en fonction du temps lorsqu'il est soumis à une contrainte constante. Pour la cyphose, 4 à 8 semaines sont nécessaires pour obtenir un allongement durable.
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Ces lois sont valables quelle que soit le type de charge. Le corset de Lyonnais de Stagnara fonctionne principalement en compression et en flexion. La nouvelle orthèse lyonnaise ARTbrace travaille en torsion. Pour la cyphose, nous utilisons principalement la compression postérieure et la tension antérieure.
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La technologie actuelle de moulage corrigé par région nous permet de réaliser un corset correcteur d’emblée. Le "temps total" en polycarbonate sera alors l'équivalent du plâtre.
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Dans des travaux récents sur les résultats des corsets lombaires courts, il a été constaté que cet effet de fluage sur les structures paravertébrales viscoélastiques ne dépend pas de l'âge des patients. La courbe de correction angulaire est identique quel que soit l'âge initial auquel le traitement est commencé.
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Voici un exemple de scoliose lombaire avec exclusion du bassin et une angulation initiale de 40°.
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La rotation est très importante.
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La correction est excellente dans le plan frontal, mais aussi horizontal puisque la rotation de T12 passe en sens inverse. J'ai fait ce plâtre moi-même il y a 30 ans en lordose et déplacement frontal sans aucune action directe dans le plan horizontal.
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Le résultat final, 20 ans après le sevrage du corset, est très correct.
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Un autre avantage du "temps total" initial est que le contact permanent de l'attelle sur la peau diminue la sensation de la charge. (Manuel Rigo)
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La biomécanique de la charnière lombo-sacrée est basée sur la décomposition du parallélogramme des forces. La force appliquée au centre G du corps vertébral est décomposée en une flèche blanche perpendiculaire au plateau de S1 et une flèche verte de glissement avec effet de cisaillement au niveau des pars interarticularis de l'arc postérieur. Plus le plateau sacré est incliné, plus cette composante sera importante.
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L'inclinaison du plateau sacré est liée aux paramètres lombo-pelviens définis par Mme Duval-Beaupère. L'incidence pelvienne est un paramètre constitutionnel entre la tête fémorale et le sacrum. Elle est égale à la somme de la version pelvienne et de la pente sacrée. La pente sacrée est corrélée à la lordose. L'ajustement est effectué par la version pelvienne.
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Une hyperlordose à forte incidence lombo-pelvienne favorisera le spondylolisthésis. Elles nécessiteront souvent l'utilisation d'un corset.
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Les hyperlordoses à incidence lombo-pelvienne physiologique seront traitées par une correction posturale avec rétroversion pelvienne en tonifiant les muscles abdominaux et fessiers.
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Un autre facteur constitutionnel impliqué dans la spondylolisthésis est la cyphose lombo-sacrée, qui tient compte de la forme du sacrum et de l'éventuelle cunéiformisation de L5. Cet angle peut être assimilé à la pente d'un toit, plus l'angle est faible, plus le toit est raide et plus la composante de glissement est importante.
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