Formation de la colonne vertébrale et posture verticale du corps humain au cours de l'ontogenèse

La colonne vertébrale humaine passe successivement par les stades membraneux, cartilagineux et osseux. Ses éléments apparaissent dès les premiers stades du développement embryonnaire. Au début, les rudiments des corps vertébraux sont éloignés les uns des autres, séparés par des couches de mésenchyme embryonnaire. Puis les arcs vertébraux commencent à se développer, les apophyses transverses et articulaires se forment, puis les vertèbres se différencient presque complètement, et les apophyses épineuses sont encore absentes.

Chez l'embryon, la corde est réduite et n'est conservée que sous la forme d'un noyau gélatineux des disques intervertébraux. La similitude des corps vertébraux est un trait caractéristique de la colonne vertébrale au début du développement intra-utérin. À la fin du deuxième mois de développement intra-utérin, la taille des vertèbres cervicales augmente fortement. L'augmentation des corps vertébraux lombaires et sacrés n'est pas observée, même chez le nouveau-né, en raison de l'absence d'effets gravitationnels intra-utérins.

Chez l'embryon, le ligament longitudinal est déposé sur la face dorsale des corps vertébraux. Chez l'embryon, le disque intervertébral est formé à partir du mésenchyme. Les centres d'ossification de la colonne vertébrale embryonnaire apparaissent d'abord dans les vertèbres thoraciques inférieures et lombaires supérieures, puis sont tracés dans d'autres sections.

Dès sa naissance, l'enfant commence à lutter contre de nombreuses influences extérieures. Le stimulus le plus important qui façonnera sa posture est la gravité. De la naissance jusqu'à la formation de la posture inhérente à l'adulte, chaque enfant, selon A. Potapchuk et M. Didur (2001), passe par les niveaux de formation motrice suivants:

• Niveau A: l'enfant, allongé sur le ventre, relève la tête. Parallèlement, grâce aux réflexes cervicaux-toniques, un niveau se forme, assurant l'équilibre du corps et le seuil de tension musculaire de base.
• Niveau B – formation des connexions musculo-articulaires qui prédéterminent le développement de l'automatisme moteur. Cette période correspond à l'apprentissage du ramper et de la position assise; le mécanisme d'inclusion unilatérale puis multilatérale des muscles des membres commence à se former, ce qui assure ensuite la formation d'un stéréotype optimal de la marche et de la station debout;
• niveau C - se forme à la fin de la première année de vie et permet à l'enfant de naviguer rapidement dans l'espace en utilisant l'arsenal existant de compétences motrices;
• Niveau D: une posture corporelle verticale est créée, assurant l’équilibre musculaire en position debout avec un effort musculaire minimal. À mesure que les niveaux de formation du mouvement changent, la forme de la colonne vertébrale se modifie également. On sait que la colonne vertébrale du nouveau-né, à l’exception d’une légère courbure sacrée, ne présente pratiquement aucune courbure physiologique. La hauteur de la tête pendant cette période est approximativement égale à la longueur du corps. Le centre de gravité de la tête chez le nourrisson est situé directement devant la synchondrose entre le sphénoïde et l’occipital, et à une distance relativement importante devant l’articulation entre le crâne et l’atlas. Les muscles cervicaux postérieurs sont encore peu développés. Par conséquent, la tête, lourde et volumineuse (par rapport au reste du corps), penche en avant et le nouveau-né ne peut la soulever. Les tentatives de soulèvement de la tête entraînent, après 6 à 7 semaines, la formation d’une lordose cervicale, qui s’installe au cours des mois suivants grâce aux efforts visant à maintenir l’équilibre du corps en position assise. La lordose cervicale est formée par toutes les vertèbres cervicales et les deux vertèbres thoraciques supérieures, et son sommet se situe au niveau de la cinquième à la sixième vertèbre cervicale.

À 6 mois, lorsque l'enfant commence à s'asseoir, une courbure de la région thoracique se forme, avec une convexité vers l'arrière (cyphose). Au cours de la première année, lorsque l'enfant commence à se tenir debout et à marcher, une courbure de la région lombaire se forme, dirigée vers l'avant (lordose).

La lordose lombaire concerne les XIe-XIIe vertèbres thoraciques et toutes les vertèbres lombaires, et son sommet correspond aux troisième et quatrième vertèbres lombaires. La formation de la lordose lombaire modifie la position du bassin et favorise le déplacement du centre de gravité général (CG) du corps humain en arrière de l'axe de l'articulation de la hanche, empêchant ainsi le corps de tomber en position verticale. La forme de la colonne vertébrale chez l'enfant de 2 à 3 ans est caractérisée par une lordose lombaire insuffisamment exprimée, qui atteint son développement maximal à l'âge adulte.

La courbure sacro-coccygienne apparaît chez l'embryon. Cependant, elle ne commence à se développer qu'avec les premiers essais de marche debout et l'apparition de la lordose lombaire. La formation de cette courbure est influencée par la force de gravité, transmise à la base du sacrum par la partie libre de la colonne vertébrale et tendant à coincer le sacrum entre les os iliaques, et par la traction des ligaments situés entre le sacrum et l'ischion. Ces ligaments fixent la partie inférieure du sacrum au tubercule et à l'épine de l'ischion. L'interaction de ces deux forces est le principal facteur déterminant le développement de la courbure sacro-coccygienne.

À mesure que les courbures physiologiques de la colonne vertébrale se forment, la forme des disques intervertébraux évolue. Si les disques d'un nouveau-né ont la même hauteur à l'avant et à l'arrière, leur forme se modifie avec la formation des courbures et les cartilages de la section sagittale prennent une forme légèrement cunéiforme. En lordose, la plus grande hauteur de ce cunéiforme est orientée vers l'avant et la plus petite vers l'arrière. En cyphose thoracique, au contraire, la plus grande hauteur est orientée vers l'arrière et la plus petite vers l'avant. Dans les sections sacrée et coccygienne, la colonne vertébrale présente une courbure orientée vers l'arrière. Les disques intervertébraux de la section sacrée ont une importance temporaire et sont remplacés par du tissu osseux entre 17 et 25 ans, ce qui rend impossible la mobilité des vertèbres sacrées les unes par rapport aux autres.

La croissance de la colonne vertébrale est particulièrement intense au cours des deux premières années de vie. Sa longueur atteint 30 à 34 % de sa taille définitive. Les différentes sections de la colonne vertébrale croissent de manière inégale. La section lombaire croît le plus intensément, suivie des sections sacrée, cervicale, thoracique et coccygienne. Entre 1,5 et 3 ans, la croissance des vertèbres cervicales et thoraciques supérieures ralentit relativement. Une croissance supplémentaire de la colonne vertébrale est observée entre 7 et 9 ans. À 10 ans, les vertèbres lombaires et thoraciques inférieures croissent rapidement. Une accélération de la croissance de la colonne vertébrale est également observée à la puberté.

Jusqu'à 2 ans, la longueur totale des parties osseuses et cartilagineuses de la colonne vertébrale augmente avec une intensité égale; ensuite, la croissance de la partie cartilagineuse ralentit relativement.

Les corps vertébraux d'un nouveau-né sont relativement plus larges et plus courts que ceux d'un adulte. Chez les enfants de 3 à 15 ans, la taille des vertèbres augmente de haut en bas, de la région thoracique supérieure à la région lombaire inférieure. Ces différences (du moins celles liées à la croissance en largeur) dépendent de l'augmentation de la charge pondérale supportée par les vertèbres situées en dessous. Dès l'âge de 6 ans, des points d'ossification indépendants apparaissent dans les parties supérieure et inférieure des vertèbres, ainsi qu'aux extrémités des apophyses épineuses et transverses.

La croissance globale des vertèbres se poursuit en moyenne à la même intensité entre 3 et 6 ans, en hauteur et en largeur. Entre 5 et 7 ans, l'augmentation de la largeur des vertèbres est légèrement inférieure à celle de la hauteur, et aux âges suivants, l'augmentation des vertèbres dans toutes les directions s'accélère.

Le processus d'ossification de la colonne vertébrale se déroule par étapes. Au cours de la première ou de la deuxième année, les deux moitiés des arcades vertébrales fusionnent, et au cours de la troisième année, les arcades vertébrales fusionnent avec les corps vertébraux. Entre 6 et 9 ans, des centres d'ossification indépendants se forment sur les faces supérieure et inférieure des corps vertébraux, ainsi qu'aux extrémités des apophyses épineuses et transverses. Vers 14 ans, les parties médianes des corps vertébraux s'ossifient. L'ossification complète des vertèbres individuelles se termine vers 21-23 ans.

À mesure que les courbes de la colonne vertébrale se forment, la taille des cavités thoracique et pelvienne augmente, ce qui contribue à maintenir une posture droite et à améliorer les propriétés élastiques de la colonne vertébrale lors de la marche et du saut.

Selon de nombreux auteurs, la formation de la colonne vertébrale humaine et sa posture verticale sont influencées par la hauteur du centre de gravité général du corps.

Les caractéristiques de la localisation du centre de gravité commun liées à l'âge résultent de variations inégales de la taille des bioliens et de l'évolution du rapport des masses de ces liens corporels au cours de la croissance. Elles sont également associées à des caractéristiques acquises à chaque âge, de la première mise debout jusqu'à la vieillesse, où, du fait de l'involution sénile, les changements biomécaniques se produisent simultanément aux changements morphologiques.

Selon G. Kozyrev (1947), le centre de gravité général des nouveau-nés se situe au niveau des vertèbres thoraciques V-VI (déterminé par bandage dans la position de redressement maximal possible des membres inférieurs). Cette localisation crânienne du centre de gravité général s'explique par les proportions caractéristiques du corps des nouveau-nés.

À mesure que l'enfant grandit, le centre de gravité global diminue progressivement. Ainsi, à 6 mois, il se situe au niveau de la 10e vertèbre thoracique. À 9 mois, lorsque la plupart des enfants peuvent se tenir debout seuls, le centre de gravité global descend au niveau des 11e et 12e vertèbres thoraciques.

D'un point de vue biomécanique, le processus le plus intéressant est la transition vers une position verticale. La première station debout se caractérise par une tension excessive de tous les muscles, non seulement ceux qui maintiennent directement le corps en position verticale, mais aussi ceux qui ne jouent aucun rôle dans la station debout ou n'ont qu'un effet indirect. Cela indique une différenciation musculaire insuffisante et l'absence de la régulation nécessaire du tonus. De plus, l'instabilité est également causée par la position élevée du centre de gravité et la faible surface d'appui, ce qui rend difficile le maintien de l'équilibre.

Un enfant de 9 mois présente une posture particulière dans le plan sagittal. Elle se caractérise par une position semi-fléchie des membres inférieurs (l'angle de flexion de l'articulation du genou atteint 162° chez un enfant de 9 mois, 165° chez un enfant d'un an) et une légère inclinaison du corps vers l'avant par rapport à l'axe vertical (7-10°). Cette position semi-fléchie des membres inférieurs n'est pas due à l'inclinaison du bassin ni à une limitation de l'extension des articulations de la hanche, mais au fait que l'enfant s'adapte au maintien de l'équilibre corporel, excluant ainsi toute perturbation imprévue et garantissant la sécurité en cas de chute. L'apparition d'une posture particulière à cet âge est principalement due à l'absence d'une capacité fixe à se tenir debout. À mesure que cette capacité s'acquiert, l'incertitude quant à la stabilité statique du corps disparaît progressivement.

À deux ans, l'enfant se tient debout avec plus d'assurance et déplace son centre de gravité beaucoup plus librement dans la zone d'appui. La hauteur du centre de gravité général du corps se situe au niveau de la première vertèbre lombaire. Les membres inférieurs semi-fléchis disparaissent progressivement (l'angle de flexion des articulations du genou atteint 170°).

La posture d'un enfant de trois ans en position debout se caractérise par une position verticale du corps et une légère flexion des membres inférieurs (l'angle de flexion de l'articulation du genou est de 175°). Au niveau de la colonne vertébrale, une cyphose thoracique et une lordose lombaire émergente sont clairement visibles. Le plan horizontal du centre de gravité général du corps se situe au niveau de la deuxième vertèbre lombaire. Les axes longitudinaux des pieds forment un angle d'environ 25-30°, comme chez l'adulte.

Chez les enfants de cinq ans, la posture ne présente plus aucun signe de semi-flexion des membres inférieurs (l'angle de l'articulation du genou est de 180°). Le plan horizontal du centre de gravité général se situe au niveau de la troisième vertèbre lombaire. Au cours des années suivantes, les modifications de la localisation du centre de gravité du corps se traduisent principalement par une diminution progressive et une régulation plus stable dans le plan sagittal.

En raison du vieillissement du corps, des changements anatomiques, physiologiques et biomécaniques se produisent dans le système musculo-squelettique.

G. Kozyrev (1947) a identifié trois principaux types de posture avec les caractéristiques morphologiques et biomécaniques les plus caractéristiques.

Le premier type de posture sénile se caractérise par un déplacement brutal du centre de gravité vers l'avant, à tel point que le plan sagittal se situe devant les centres des trois principales articulations des membres inférieurs. L'appui repose principalement sur l'avant des pieds, la tête est inclinée vers l'avant et la lordose cervicale est aplatie. Dans la partie inférieure des sections cervicale et thoracique, on observe une cyphose prononcée. Les membres inférieurs ne sont pas complètement étendus au niveau de l'articulation du genou (l'angle de flexion varie de 172 à 177°).

Le deuxième type de posture sénile se caractérise par un déplacement postérieur du centre de gravité. Son plan sagittal passe derrière le centre de l'articulation de la hanche et ferme cette dernière passivement, grâce à la tension du ligament ilio-fémoral. Le torse est incliné vers l'arrière, l'abdomen abaissé étant poussé vers l'avant. La colonne vertébrale a la forme d'un dos rond.

Le troisième type de posture se caractérise par un affaissement général du corps, sans inclinaison du tronc vers l'avant ou vers l'arrière. Il semble que la gravité ait comprimé le corps selon l'axe vertical; de ce fait, le cou semble raccourci par une accentuation de la courbure cervicale, le tronc par une accentuation de la cyphose thoracique, et les membres inférieurs par la flexion des trois articulations principales. Le plan sagittal du centre de gravité général passe en arrière du centre de l'articulation de la hanche, la fermant passivement par derrière ou par le centre de l'articulation du genou. De ce fait, les deux dernières articulations ne peuvent être fermées qu'activement.

Lors de l'examen d'une personne âgée ou sénile, la première chose qui attire l'attention est sa posture, qui est souvent caractérisée par une lordose cervicale, lombaire et une cyphose thoracique prononcées.

Chez les personnes âgées et séniles, la cyphose de la colonne vertébrale s'accentue, un dos rond se forme progressivement, ainsi que la lordose cervicale et lombaire. Même avec une charge statique normale, la cyphose thoracique augmente au cours de la vie. En cas de charges statiques prolongées (surcharges) du côté de la concavité, une modification des disques intervertébraux se produit et une courbure fixe (hypercyphose liée à l'âge) se développe, avec toutes ses conséquences. Podrushnyak et Ostapchuk (1972) ont identifié cinq types de postures inhérentes à la vieillesse, basées sur l'analyse de radiographies des courbes physiologiques de la colonne vertébrale:

1. inchangé, angle de courbure thoracique supérieur à 159°;
2. voûté, angle de la colonne thoracique 159-151°;
3. cyphose, l'angle de courbure de la région thoracique est inférieur à 151°, lombaire - 155-164°;
4. cyphotique-lordotique, l'angle de courbure de la région thoracique est inférieur à 151 % de celui de la région lombaire - inférieur à 155°;
5. cyphotique-aplati, l'angle de courbure de la région thoracique est inférieur à 15°, lombaire - supérieur à 164°.

Les auteurs ont constaté qu’avec le vieillissement, les changements les plus prononcés dans les courbures se situent dans le plan sagittal de la colonne thoracique, assez clairement dans la colonne cervicale et un peu moins dans la colonne lombaire.

Jusqu'à 60 ans, la scoliose, la cyphose thoracique et la lordose cervicale et lombaire sont plus fréquentes chez les femmes. Avec l'âge, le nombre de personnes conservant une posture droite inchangée diminue fortement, tandis que celui des personnes atteintes de cyphose augmente.

Parmi les différents changements dans la structure et la fonction de la colonne vertébrale qui se développent au cours du processus de vieillissement, les déplacements vertébraux ou torsions occupent une place particulière, car leur fréquence de détection et leur gravité augmentent avec le vieillissement.

Selon Ostapchuk (1974), les courbures torsionnelles de la colonne thoracique et lombaire sont observées chez plus de la moitié des personnes en bonne santé, hommes et femmes confondus, et leur fréquence augmente avec l'âge. Chez la plupart des personnes, la torsion de la colonne vertébrale s'accompagne d'une courbure frontale, et sa direction est étroitement liée à la forme de la scoliose.

La torsion qui se développe avec le vieillissement est étroitement liée au dysfonctionnement du muscle longissimus. Elle est aggravée par la combinaison de la torsion et de la courbure latérale de la colonne vertébrale. La torsion et le dysfonctionnement du muscle longissimus se développent dans le contexte de processus dystrophiques et destructeurs de la colonne vertébrale, augmentant l'impact négatif sur la statique et la dynamique d'une personne vieillissante.

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