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.

Le mouvement du rachis des premiers reptiles s’effectue dans un plan frontal. Les serpents actuels conservent ce mode de locomotion. C’est il y a 450 millions d’années, à l’époque du dévonien que commence la lutte contre la gravité quand les êtres vivants quittent le milieu liquide pour s’aventurer sur le sol terrestre. La poussée d’Archimède qui annule presque intégralement la force de gravité disparait.

La lutte antigravitaire leur impose la reptation à plat ventre, collés au sol, plaqués par leur masse. Il leur faut donc appuyer latéralement sur leur pattes en extension partielle afin de libérer les côtes pour parvenir à respirer. Le passage sur la terre nécessite donc une rotation autour de l’axe vertébral. L’association inflexion latérale et rotation favorise l’extension du rachis. Ce même phénomène est fréquemment noté dans la scoliose.

C’est le mouvement du rachis dans le plan sagittal qui va favoriser le développement progressif des membres inférieurs. Les muscles vont migrer hors de la paroi abdominale. L’augmentation de la masse musculaire des membres inférieurs permet la verticalisation.

L es mammifères marins actuels (baleines dauphins) sont retournés dans l’eau en conservant le mouvement de flexion-extension. Ils descendent des mammifères terrestres quadrupèdes.

Le premier bipède est un reptile (eudibamus cursoris). Il mesurait 26 cm et il y a 300 millions d’années était capable de se déplacer à 24 km/h.

Plus proche de nous, le chimpanzé, primate le plus proche génétiquement de l’homme n’est pas un vrai bipède.

La première constatation est que la bipédie libère les membres supérieurs permettant le transport d’objets et une spécialisation avec notamment la pince pouce-index absente chez le néandertal, mais présente chez l’homo sapiens.

La deuxième hypothèse est celle développée par Yves Coppens avec l ‘ « east side story». Le détachement de la partie est de l’Afrique avec le rift a modifié le climat transformant la forêt en savane. La nécessité de voir à distance par dessus les hautes herbes a pu être un élément favorisant. Cependant des bipèdes beaucoup plus anciens que Lucy ont été retrouvés à l’ouest de l’Afrique.

La troisième hypothèse concerne l’énergie. L’homme de Neandertal avait une corticale très épaisse donc moins de médullaire, moins de sang et moins d’énergie. Le passage du sang froid du reptile au sang chaud nécessite une climatisation. La tête et ses cheveux constituent un radiateur permettant l’évacuation de la chaleur.

Quelles sont les principales caractéristiques orthopédiques de la verticalisation de l’homo sapiens ?

De bas en haut on peut énumérer :

La stabilité en extension des membres inférieurs avec verrouillage du genou

Le développement des muscles fessiers et l’antéversion pelvienne

L’élévation du centre de gravité qui va se placer en regard de S2

La création d’une lordose lombaire et cervicale

La dissociation des ceintures pelviennes et scapulaires du tronc

Le placement de la tête sur la ligne de gravité avec médialisation du trou occipital.

D’autres éléments vont différencier le grand singe de l’homo sapiens :

- La latéralisation liée au développement de la parole

- La parole avec passage de 18 à 50 phonèmes

- Le développement du cerveau de 650 cc à 1500 cc. Ce n’est peut-être pas un élément fondamental, car l’homo florensis qui mesurait 1 mètre avait un cerveau de 1000 cc et était cependant un vrai sapiens.

- L’augmentation de la longueur du cou et le passage de 4 à 5 vertèbres lombaires.

- L’homo sapiens est le seul à avoir une croissance pubertaire, or nous savons que c’est pendant la croissance pubertaire qu’évoluent le plus les déformations vertébrales.

Approche osseuse vertébrale de la verticalisation du rachis.

Chez le singe, le bassin est long, étroit et plat, le rachis présente une courbure cyphotique unique.

Chez l’homo sapiens, le bassin est antéversé et le rachis présente deux nouvelles courbures : les lordoses lombaire et cervicale. Le regard est horizontal, comme le foramen occipital.

Les trois courbures qui constituent le rachis augmentent la résistance globale du rachis. En effet la loi d’Euler stipule que la résistance d’un flexible est multipliée par un chiffre égal au nombre des courbures au carré plus un, soit théoriquement un rachis 10 fois plus résistant.

Cette résistance permet une diminution des masses musculaires paravertébrales se traduisant par une diminution de la longueur des apophyses transverses et épineuses de l’arc postérieur.

La dissociation des ceintures entraîne une modification de l’insertion des muscles ilio-costaux qui se déplace sur la crête iliaque. Ces modifications permettent le pas pelvien horizontal et la tridimensionnalité de la marche.

On constate en outre une transformation d’une partie de la musculature paravertébrale en ligaments notamment au niveau cervical et lombo-pelvien. La tension des fascias superficiels permet une verticalité sans contraction musculaire active.

Les muscles paravertébraux profonds sont en continuité avec les ischios jambiers par l’intermédiaire des ligaments sacro-iliaques.

Au niveau de la musculature superficielle, c’est le fascia superficiel qui assure la continuité avec insertion fémorale postérieure pour les fessiers et humérale antérieure pour le grand rond expliquant les mouvements inverses des membres supérieurs et des membres inférieurs dans le plan sagittal.

Le rôle des muscles paravertébraux a été bien précisé par Bergman en 1989. Les muscles profonds locaux mettent les vertèbres dans un état de pré tension qui va préparer le mouvement. Ce sont les muscles de la pensée et de l’imagination. La musculature superficielle globale va réaliser le mouvement sur un rachis stabilisé par la musculature profonde. Ce sont les muscles du mouvement et de l’action.

Lors de la marche, membres inférieurs et supérieurs se déplacent dans un sens opposé et réciproque.

- Dans un plan frontal, ceinture scapulaire et ceinture pelvienne se déplacent en sens opposé.

- Dans un plan horizontal, l’épaule tourne vers la gauche lorsque le bassin tourne vers la droite.

- Dans un plan sagittal, antépulsion du membre inférieur et rétropulsion du membre supérieur sont concomitants.

Cette synergie réciproque entre membre inférieur et supérieur constitue un dispositif de récupération d’énergie cinétique.

Lors de l’impact du talon sur le sol, les pressions sont directement transmises au bassin qui, par son mouvement permet une décélération. La sacro-iliaque amortit les contraintes au niveau de l’anneau pelvien et les transmet au rachis. La flexion antérieure du tronc permet d’emmagasiner l’énergie cinétique de la pesanteur. L’extension du rachis facilite la restitution de l’énergie lors du passage du pas.

La ligne de gravité en avant de l’axe coxo-fémoral lors de l’attaque du sol par le talon, va passer en arrière de cet axe lors de l’extension du tronc.

Dans le plan frontal, le pic de déplacement maximal se situe lors du passage du pas.

Dans le plan horizontal, le pic de déplacement maximal se situe pendant la phase de double appui.

Dans le plan sagittal, on note deux pics.

De même le centre de gravité se déplace selon un seul cycle dans le plan frontal et deux cycles dans le plan vertical.

Lorsque l’on compare les déplacements, la tête est le segment qui se déplace le moins, le bassin est celui qui e déplace le plus.

Le cerveau gauche est plus développé que le droit du fait de l’acquisition du langage avec l’homo habilis il y a 2 millions d’années. Il existe donc une latéralisation avec 90 % de droitiers et 10 % de gauchers.

La taille des silex permet de définir la proportion de droitiers et de gauchers.

La latéralisation joue un rôle dans la scoliose. L’enfant commence à tendre la main droite vers l’âge de 5 ans. Avant cette date, les scolioses sont 50 % droites et 50 % gauche.

Les scolioses de l’adolescence sont habituellement thoraciques droite. La prédominance est un peu moins marquée pour les courbures lombaires sans doute plus sensibles aux déséquilibres du bassin.

Chez les gauchers, on retrouve souvent une courbure thoracique gauche.

La tête est en équilibre au sommet du rachis cervical. Les apophyses épineuses et les muscles postérieurs diminuent, le contrôle fin remplace la force.

Le trou occipital de postérieur se déplace vers l’avant, comme nous le voyons en comparant un chimpanzé et le crâne de l’hominidé le plus vieux du monde, celui de Toumaï.

L’os sphénoïde subit également d’importantes modifications laissant supposer un programme évolutif inclus dans notre ADN.

Le sphénoïde se verticalise progressivement en même temps que la face se contracte jusqu’à atteindre un plan orbitaire vertical.

L’homo sapiens a un plan orbitaire et un plan foraminal à 90°, étrangement similaire à celui de Toumaï, alors que les chimpanzés et les australopithèques ont un angle beaucoup plus fermé.

Lorsque le regard est horizontal, la ligne de gravité passe en avant du rachis cervical. Les tensions musculaires s’équilibrent lorsque le regard est orienté à 10° vers le haut, comme par exemple au cinéma.

En 1994 Fred Spoor de Liverpool compare l’empreinte des canaux semi circulaires verticaux et constate une variation du grand singe à l’homme avec un développement progressif jusqu’à l’homo sapiens. Les australopithèques ont une empreinte ressemblant à celle des grands singes actuels. Les canaux semi-circulaires horizontaux le sont parfaitement lorsque le regard se porte deux mètres en avant, ce qui est logique lorsque l’on considère le rôle du système postural lors de la marche et de la course.

La scoliose est une maladie du système postural :

- Les maladies du système postural telles que le Friedreich et la syringomyélie provoquent des scolioses.

- Chez les scoliotiques Yamada retrouve 79 % d’anomalies de fonctionnement du système postural contre 5 % dans le groupe témoin. A noter que ces anomalies disparaissent à l’âge de 20 ans, il s’agit donc sans doute d’un retard de maturation.

- Sahlstrand retrouve chez les scoliotiques 65 % de dysfonctionnements vestibulaires.

- Herman et Mac Ewen montre une perturbation de la régulation entre vision et cervelet.

Lorsqu’il existe des malformations congénitales cervicales, comme chez cet enfant, il existe deux possibilités :

Soit aligner le rachis sur la verticale avec inclinaison de la tête et du regard,

Soit créer une scoliose sous jacente pour maintenir le regard horizontal. C’est cette solution que l’enfant adopte spontanément. La tête est prioritaire.