I. Fonction(s) du membre ou du segment

1. LE RACHIS LOMBAIRE

• Protection du névraxe (arrêt de la moelle épinière en L1L2 puis racines de la queue de cheval dans le fourreau dural)
• Equilibration dynamique du volume scapulaire par rapport au volume pelvien, majoritairement dans le plan sagittal, en station bipédique et pendant la marche
• Maintien de la projection du centre de gravité corporel par rapport au centre des pressions podales

2. LA CEINTURE PELVIENNE

• Socle dynamique du rachis thoraco-lombaire
• Initiation des courbures rachidiennes dans le plan sagittal
• Lien fonctionnel entre le tronc et les membres inférieurs
• Large zone d’insertion au système musculo-aponévrotique postérieur très développé en raison des adaptations phylogénétiques à la bipédie
• Protection des organes uro-génitaux et participation à la constitution du plancher pelvien permettant le contrôle sphinctérien
• Constitution du siège de la délivrance lors de l’accouchement (nutation/contre-nutation)

3. LE COMPLEXE LOMBO-PELVI-FEMORAL

• Pendule inversé permettant le contrôle du déséquilibre antérieur

• Locomotion bipède avec un minimum de dépense énergétique
• Conservation de l’équilibre même en position unipodale
• Coordination pendant la locomotion entre
  • la dynamique pelvienne orientée majoritairement dans les plans horizontal et frontal
  • la dynamique lombaire orientée dans le plan sagittal
• Répartition homogène des contraintes au sein des articulations portantes

II. Fonction du complexe articulaire

1. LA CHARNIERE LOMBO-SACRÉE

• Conditionnement de la lordose lombaire
• Rattrapage du déséquilibre engendré par l’inclinaison sagittale du sacrum
• Participation majoritaire à la lordose lombaire (entre 50 et 75%)

2. LE BASSIN ET LES ARTICULATIONS COXO-FÉMORALES

• Modélisation : une « boîte déformable » posée sur 2 sphères
  • pour garantir la stabilité du bassin dans le plan frontal
  • mais apparition d’une relative instabilité dans le plan sagittal
  • nécessité d’une stabilisation postérieure musculo-aponévrotique

• Constituent la vertèbre pelvienne
• SI = amphiarthrose : articulation synoviale supérieure + syndesmose inférieure avec ligament interosseux
• SP = amphiarthrose (fibrocartilage) assurant une résistance aux contraintes en traction générées par la mise en charge de l’appareil locomoteur
• Les articulations coxo-fémorales servent à l’orientation des membres inférieurs et propulsion du tronc

III. Anatomie : ostéologie et arthrologie

1. PARAMÈTRES GÉOMÉTRIQUES

a. Incidence Pelvienne (IP)

• Paramètre morphologique
  • qui conditionne les morphotypes lombaire et thoracique
  • qui traduit leurs possibilités d’adaptation (vieillissement, traumatisme, microtraumatisme…)
• Traduit le degré d’inclinaison de la « cale sacrée » entre les 2 iliums donc du degré de nutation sacrée
• Constant une fois la croissance pubertaire terminée puis augmente avec l’âge
• Angle moyen : 50 à 55°
• Loi trigonométrique IP = PS + VP => valeurs de PS et VP maximales déterminées par la forme du bassin

b. Pente Sacrée (PS)

• Paramètre positionnel
  • traduit l’inclinaison du sacrum par rapport à l’horizontale

c. Version Pelvienne (VP)

• Paramètre positionnel
  • traduit l’inclinaison du bassin dans le plan sagittal par rapport aux têtes fémorales

d. Morphotypes

• 4 morphotypes thoraco-lombaires sont proposés par Roussouly et Berthonnaud

• morphotype 1 : IP faible => PS et VP faibles => angle de lordose faible qui correspond presque exclusivement à la valeur de l’arc proximal
• morphotype 2 : IP faible => PS et VP faibles => angle de lordose faible mais réparti équitablement entre les 2 arcs
• morphotype 3 : IP forte => 35°< PS < 45°=> angle de lordose standard avec valeur de l’arc distal > valeur de l’arc proximal
• morphotype 4 : IP très forte => PS > 45° => hyperlordose avec valeur de l’arc distal >> valeur de l’arc proximal
• Absence de courbure standard dans les plans frontal et horizontal

2. LA LORDOSE LOMBAIRE

• Se mesure entre le plateau supérieur de L1 et le plateau inférieur de L5
• Divisée en 2 arcs de cercle séparés par la tangente à l’apex de la courbure lombaire
• La lordose distale (arc inf.) augmente avec le degré de pente sacrée
• courbure lombaire effacée (une PS faible conditionne un « dos plat »)
• courbure lombaire marquée (une PS forte conditionne un « dos dynamique »)
• La lordose proximale (arc sup.) est proportionnelle à l’arc inférieur de la cyphose. Leurs évolutions dégénératives sont corrélées.

3. L’UFR LOMBAIRE

• DIV antérieur volumineux dont l’épaisseur croit de L1L2 à L5S1 – DIV L5S1 cunéiforme
• L’interligne des AIAP est orientée vers l’avant et le dedans et se sagittalise progressivement de la CTL à la CLS (plan de déformation majoritairement sagittal en lombaire)

4. LE BASSIN

• Configuré en « anneau brisé » pour permettre une torsion pelvienne lors de la locomotion (mouvement hélicoïdal du bassin)
• Le sacrum est la clef de voûte du bassin (blocage par la forme)
• Cale inclinée encastrée entre les 2 iliums avec des surfaces articulaires en boomerang dans le plan sagittal

5. LES ARTICULATIONS COXO-FÉMORALES

• Pince cotyloïdienne ogivale qui accueille une tête fémorale globalement sphérique

• Congruence et concordance fortes des articulations coxo-fémorales en particulier grâce au bourrelet cotyloïdien
• Système amortisseur dynamique avec répartition homogène des contraintes tout autour de la TF lors de la mise en charge
• Synovie entre tête fémorale et fond du cotyle pour constituer un système amortisseur hydraulique
• Variations de couverture de la tête fémorale en fonction de la morphologie de l’épiphyse fémorale proximale :
  • orientation en haut, en dedans et en avant de la tête fémorale par rapport à l’acétabulum
• Morphotype sous-pelvien dans le plan frontal déterminé par l’angle d’inclinaison du col fémoral ou l’angle cervico-diaphysaire :
  • Coxa vara si ACD < 120° = angle plus incliné sur l’horizontale
  • Coxa valga si ACD > 135°

• Morphotype déterminé également par l’angle de couverture latérale de la tête fémorale VCE où V est la verticale, C le centre de la tête fémorale et E l’extrémité latérale du toit acétabulaire
  • normal si supérieur ou égal à 25°
  • défaut de couverture si inf. à 20°
  • excès de couverture si sup. à 40°

• Morphotype dans le plan (para-)sagittal déterminé par l’angle d’antéversion du col fémoral (entre 10 et 30°) (moins le col est antéversé, meilleure est la couverture)
  • dysplasie subluxante si coxa valga + antéversion importante du col => Insuffisance de couverture
  • dysplasie protrusive si coxa vara + angle d’antéversion faible => couverture exagérée

• Morphotype dans le plan (para-)sagittal déterminé également par langle de couverture antérieure VCA dont V est la verticale, C le centre de la tête fémorale et A l’extrémité antérieure du toit acétabulaire
  • normal si supérieur ou égal à 25°
  • défaut de couverture si inf. à 20°
  • excès de couverture si sup. à 40°

6. PRINCIPAUX REPÈRES TOPOGRAPHIQUES

• Principaux repères palpatoires du bassin : crêtes iliaques, EIAS, EIAI et EIPS
• Principal repère palpatoire des hanches : grand trochanter
• L’apophyse épineuse de L2 se situe au niveau des dernières côtes
• Celle de L4 se situe au niveau des crêtes iliaques
• Repères des épines iliaques
• Palpation possible des muscles autochtones profonds au niveau de la CLS

IV. Anatomie : éléments de liaison et de stabilité

1. LE RACHIS LOMBAIRE

a. LE DIV

• Rôle majeur de cohésion inter-vertébrale par l’annulus fibrosus
• Rôle d’amortisseur vertical par son noyaux pulpeux très hydraté
• Son épaisseur verticale conditionne les diamètres du canal vertébral et leur respect malgré les mouvements relatifs de la vertèbre par rapport à celle du dessous (pré-tension ligamentaire)

b. Les ligaments

• LVCA et LVCP
  • système d’alarme lors de la protrusion discale
  • LVCP riche en nocicepteurs (responsable des douleurs dites « discales »)
• Ligaments jaunes inter-lamellaires
• Ligaments inter-transversaires et inter-épineux

c. La musculature stabilisatrice

• Muscles intervertébraux « pièce à pièce »
  • transversaires épineux
  • inter-épineux
  • inter-transversaires

• Rôle proprioceptif et contrôle de la raideur des UFR pour limiter les contraintes de cisaillement lors de la contraction des muscles puissants mobilisateurs du tronc
• Les autochtones thoraco-lombaires superficiels passent en pont au-dessus de la CLS et s’insèrent par la masse sacro-lombaire sur le sacrum et les iliums

• Mise en tension du fascia thoraco-lombaire par la contraction des muscles abdominaux s’insérant sur les crêtes iliaques et le pubis.

2. LE BASSIN

a. Les ligaments

• Ligaments sacro-iliaques postérieurs , sacro-tubéraux, sacro-épineux et ilio-lombaires participent à la stabilité des articulations pelviennes
• Ils participent aussi aux mouvements de nutation et contre-nutation
• La symphyse pubienne résiste aux contraintes de traction imposées par la station bipède grâce au ligament arqué du pubis (et à la traction des abdominaux)
• Coxo-fémorale stabilisée par un « hamac » ligamentaire enroulé autour de la tête (ligament de Bertin, ligament pubo-fémoral, capsule articulaire)

b. La musculature stabilisatrice

• Existence de chaines myofasciales (érecteurs du rachis via la masse sacro-lombaire, fascia thoraco-lombaire, biceps fémoral, grand dorsal et grand fessier) permettant, lors de la phase de réception du pas :
• de coordonner les variations d’angulation de la lordose lombaire et les déformations des articulations sacro-iliaques, pubienne et coxo-fémorales
• d’emmagasiner l’énergie élastique
• Rôle important du plancher pelvien dans le contrôle des sphincters

3. LES ARTICULATIONS COXO-FÉMORALES

• Système capsulo-ligamentaire antérieur puissant stabilisant la tête fémorale en charge par rapport au bassin lors de la phase unipodale de propulsion
• Muscles pelvi-trochantériens ajustant la position des têtes fémorales par rapport au bassin (muscles à fonction stabilisatrice)
• Rôle important du hamac géméllo-obturateur (pelvi-trochantériens), des haubans latéraux (moyen fessier et tractus ilio-tibial) et du couple ilio-psoas / droit antérieur dans la stabilisation coxo-fémorale
• Haubans musculaires latéraux actifs (moyens fessiers et TFL) et passifs (tractus ilio-tibiaux) s’opposant à la chute controlatérale du bassin lors la phase unipodale de la marche

V. Biomécanique articulaire

1. DYNAMIQUE LOMBO-PELVI-FÉMORALE

a. Eléments de cinétique

• Déséquilibre antérieur du tronc contrôlé selon un mécanisme de pendule inversé dont le sommet se situe au niveau de l’axe bi-coxo-fémoral

• Segment lombaire assimilable à un « ressort à lames » dans le plan sagittal
• L’antéversion du bassin permet une augmentation de l’angulation de la lordose et de la couverture antérieure des têtes fémorales (et vice-versa pour la rétroversion)
• Synergie Lombo-Pelvi-Fémorale lors de la marche :
  • phase de réception durant la locomotion la plus traumatique (emmagasinement d’énergie élastique restituée lors de la propulsion)
  • lors de la propulsion, le bassin tourne autour de la tête fémorale en appui et nécessite d’être stabilisé

b. Eléments de cinématique

• Orientée majoritairement dans le plan sagittal
• L5S1 assure essentiellement le mouvement de flexion par rapport au sacrum (et 30% de l’amplitude totale de flexion-extension du rachis lombaire)
• L4L5 (et L3L4) assure essentiellement le mouvement d’extension de la colonne lombaire
• Pas de possibilité de flexion coxo-fémorale sans rotation interne de la tête fémorale dans le cotyle
• L’amplitude de flexion coxo-fémorale dépend :
  • du tonus de base des muscles fessiers rotateurs externes
  • de la forme des surfaces articulaires (si la tête n’est pas sphérique, la congruence et la concordance articulaire sont diminuées)

2. RÉPARTITION ET AMORTISSEMENT DES CONTRAINTES

a. Nature des contraintes et amortissement

• Les contraintes subies par le complexe Lombo-Pelvi-Fémoral sont essentiellement dues à la mise en charge en position statique debout et dans la locomotion
• Rachis segmenté en UFR dont le rôle est de transformer les contraintes de charge verticale en contraintes de compression, étirement et cisaillement au niveau du chaque interface
  • si les DIV lombaires sont sains, la colonne corporéo-discale supporte la charge de compression à 80%
  • en cas de discopathie, report des contraintes de compression sur les arcs postérieurs, diminution des diamètres du canal lombaire et des foramens intervertébraux, avec risque de syndrome canalaire radiculaire
• Bassin modélisé en une cale inclinée interposée entre 2 hélices, générant une fragmentation de la charge verticale (due à la pesanteur) en contraintes essentiellement transversales vers les acétabulum et les têtes fémorales
• SI + SP : triangle de stabilité selon la modélisation de Rabischong
• joints de dilation avec amortissement des contraintes Lors de la locomotion
• idem lors de l’accouchement

• Amortissement lors de la phase de réception :
• au niveau du rachis lombaire : augmentation de la lordose lombaire par contraction des érecteurs du rachis
• au niveau du bassin : torsion du bassin stabilisée par la forme des sacro-iliaques et par la mise sous tension du système myofascial
• au niveau des coxo-fémorales : déformation de la pince cotyloïdienne

b. Répartition des contraintes et déformation

• Au niveau du rachis lombaire : la colonne « se déplie » en se délordosant comme un ressort
• Au niveau du bassin : rotation du cotyle autour de la tête fémorale en appui
• Pince cotyloïdienne déformable remplie de synovie pour une répartition homogène des contraintes de compression tout autour de la tête fémorale
• Système de travées intra-osseuses représentant un chemin privilégié de transmission des contraintes dans l’os spongieux déformable
• CF + CLS : triangle de mobilité selon la modélisation de Rabischong
  • coordination des cinématiques des hanches et de la charnière lombo-sacrée dans la marche et dans la course

3. VIEILLISSEMENT

a. Au niveau du rachis thoraco-lombaire

• Affaissement de la colonne corporéo-discale (essentiellement par étalement et perte de hauteur des DIV)

• Le rapport de dimension verticale entre la colonne antérieure et la colonne des AIAP est modifié en faveur de cette dernière
  • diminution de la lordose lombaire
  • augmentation de la cyphose dorsale

b. Au niveau du bassin

• Effets du vieillissement dépendants de l’Incidence Pelvienne :
  • si IP forte, peu de déséquilibre antérieur généré
  • si IP faible, extension progressive des hanches et apparition d’une lordose poplitée compensatoire (genu flessum)

• Possibilité de gain en mobilité des SI avec légère augmentation de l’IP

c. Au niveau des articulations coxo-fémorales

• Degré de couverture dépendant de la forme de l’épiphyse fémorale et des possibilités de version pelvienne :
  • Si coxarthrose, modification progressive de la forme de la tête fémorale
  • perte de concordance articulaire avec l’acétabulum
  • diminution des amplitudes de flexion et de rotation interne