ANATOMIE DU FORAMEN INTERVERTEBRAL LOMBAIRE (F.I.L)

JEAN MARC VITAL

 

Unité de Pathologie Rachidienne, Tripode, BORDEAUX, FRANCE, (jmvital@aol.com)

                                                     

Légendes anatomie foramen

Légendes modic 1

Modic change

 

Le foramen intervertébral lombaire (FIL) est, par définition, la portion du canal rachidien (foramen vertébral) par laquelle sort le nerf rachidien pour quitter la colonne vertébrale.

Cette région est restée longtemps peu accessible aux explorations radiologiques et à la chirurgie décompressive Mac Nab l'a ainsi intitulée «zone cachée », cachée par les eléments de l'arc postérieur ou neural (isthme, lame, massif articulaire).

 

 

L’anatomie normale du FIL est complexe car c’est une véritable porte ouverte entre le canal rachidien et la région extrarachidienne pour un ensemble d'éléments neurologiques et vasculaires qui vont y converger.

 

 

Limites

 

Il faut rappeler ici que le canal rachidien central contient la queue de cheval faisant suite au cône médullaire, le plus souvent en regard de L1. Les racines des nerfs rachidiens quittent le cul‑de‑sac dure‑mérien et circulent dans le canal radiculaire [1] qui comprend le récessus latéral, portion du foramen vertébral limité en dehors par le pédicule de la vertèbre qui a le même numéro que la racine, puis le FIL limité par les deux pédicules adjacents encadrant un segment mobile intervertébral (figure 1). Il existe donc cinq FIL de chaque côté, le premier entre les pédicules de L1 et de L2 encadrant la racine L1, le dernier entre les pédicules de L5 et de S1 encadrant la racine L5 ; il n'y a pas à proprement parler de FIL pour la racine S1.

 

 

          Limites supérieure et inférieure

 

Les limites supérieure et inférieure sont constituées par les pédicules, la racine s'enroulant autour du pédicule supérieur. Ces pédicules ont bien été étudiés par Pfaun­dler et al. [2]: sur 31 colonnes lombaires intactes de sujets européens de 30 à 95 ans, ils ont étudié la largeur des pédicules, leur hauteur, la distance interpédiculaire et surtout, leur orientation : ainsi, si les pédicules de L1 sont ovalaires et verticaux, ils vont devenir de plus en plus obliques en bas et en dehors de L2 à L5 ; on peut donc dire qu'il y a un vrai trou de conjugaison sagittal en L1‑L2, mais qu'il devient canal de conjugaison en L4‑L5 et L5‑S1, comme en région cervicale d'ailleurs (figure 2).

La distance interpédiculaire augmente de haut en bas et les foramens deviennent donc de plus en plus latéraux. Le contact pédiculaire des racines est plus long en lombaire bas (de 18 à 25 mm en moyenne) qu'en lombaire haut, ce qui explique le plus grand risque de compression foraminale des racines lom­baires basses, par hernie discale notamment.

 

 

           Limites antérieure et postérieure

 

Les limites antérieure et postérieure des foramens doivent être distinguées en deux portions: la première est supérieure et elle est fixe puisque constituée en avant par la partie latérale du corps vertébral recouverte par la partie latérale du ligament longitudinal dorsal (membrane épidurale ou périostée de Wiltse [3]), en arrière par l'isthme (pars interarticularis) et la partie antérieure de la lame. La seconde est inférieure et mobile ; elle est limitée en avant par le disque sous-jacent et en arrière par le massif articulaire, principalement par l'articulaire supérieure de la vertèbre sousjacente dans sa partie la plus latérale; ce massif articulaire est recouvert par la capsule articulaire et le ligament jaune qui sont en continuité.

Ainsi, comme le foramen vertébral présente deux diamètres sagittaux fixes, en regard du corps vertébral et mobile en regard du disque, le FIL présente deux diamètres sagittaux en regard du corps au‑dessous du pédicule et en regard du disque sous‑jacent; la partie fixe est en général plus large que la partie mobile, donnant une forme générale en poire inversée ou auriculaire (figure 3).

Stephen et al. [4] ont étudié la forme et les dimensions du FIL sur 20 cadavres frais, âgés de 16 à 88 ans, avec des disques dégénérés ou non et à sa partie moyenne, c'est‑à‑dire à l'aplomb strict des pédicules.

En L1‑L2, L2‑L3, L3‑L4 et L5‑S1, la forme du FIL est ovalaire si le disque est sain, auriculaire si le disque est affaissé; en revanche, en L4‑L5 la forme du foramen est auriculaire, même si le disque est sain.

La surface du FIL varie de 41,5 à 164 mm2. Le foramen L5‑S1 a la plus grande surface (101,6 mm2), puis le foramen L2‑L3 (98,2 mm2), puis le foramen L3‑L4 (95 mm2), puis le foramen L4‑L5 (90,2 mm2) et enfin le foramen Ll‑L2 (83,5 mm2). La hauteur varie de 10,3 à 19,5 mm : le foramen Ll‑L2 a la plus petite hauteur. Enfin, le diamètre antéropostérieur est de 8 mm.

Sur une coupe horizontale, on peut distinguer, dans le trajet des structures nerveuses, une portion intraforaminale dans le canal rachidien (le récessus latéral) où circulent les racines sensitive et motrice, une portion foraminale à proprement parler à l'aplomb des pédicules où se situe le ganglion spinal et enfin, une portion extraforaminale en dehors des pédicules où le nerf rachidien constitué va se diviser en ses deux branches ventrale et dorsale, mixtes.

Nous voudrions donc terminer ce chapitre des limites en décrivant le toit des régions foraminale et extraforaminale qui vient cacher les structures nerveuses. Le toit de la région foraminale est osseux: il comprend, nous l’avons dit, l’isthme, la lame et le massif articulaire sous‑jacent. Il faut noter que la limite latérale de ce toit, notamment de l'isthme, s'étend de façon variable de haut en bas ; en L1‑L2, elle est paramédiane et se projette à l'aplomb du bord médial du pédicule, alors qu'en L5‑S1, elle se projette presque à l'aplomb du bord latéral du pédicule ; le toit osseux y est beaucoup plus recouvrant. Le toit de la région extraforaminale entre les deux processus transverses est ligamentomusculaire et comprend plusieurs plans qui sont consti­tués dans nos dissections d'arrière en avant par :

 

‑ le ligament intertransversaire disséquable facilement du plan musculaire sous‑jacent;

 

‑ le muscle intertransversaire avec ses deux faisceaux latéral et médial;

 

‑ des fibres provenant de l'aponévrose dorsale du muscle transverse de l'abdomen;

 

‑ des fibres provenant du mucle carré des lombes.

 

Enfin, nous voudrions terminer ce chapitre des limites en décrivant le tunnel lombosacré [5] ou postcanal zone des Anglo‑Saxons dans lequel circule le nerf rachi­dien L5 avant de constituer le tronc lombosacré. Cette région est limitée en dedans par le faisceau inféromédial du ligament corporéotransverse et le disque L5‑S1, en haut par le transverse de L5 et le ligament lombosacré et en bas par l'aileron sacré qui constitue le plancher de ce tunnel. La fossette de Marcille correspond à cette région ; elle admet comme limite externe le bord médial du psoas.

 

 

Contenu  [6,7,8,]

 

Structures nerveuses

 

Les racines du nerf rachidien vont se rejoindre au niveau du ganglion spinal développé sur la racine pos­térieure sensitive qui constitue l'élément principal du FIL. Ce ganglion est situé près du pédicule supérieur (à 1,5 mm en moyenne), plus loin du pédicule inférieur (à 5,3 mm en moyenne) d' après Ebraheim et al. [9]. Il est enveloppé d'une graisse protectrice qui, comme la graisse épidurale, est moins riche en tissu collagène que la graisse sous‑cutanée : finalement, les structures nerveuses passent d'un environnement aquatique dans le récessus latéral à un environnement graisseux dans le FIL.

 

Un ganglion se définit comme une collection de corps cellulaires nerveux, situés en dehors du système ner­veux central ; le ganglion spinal ou rachidien sensitif appartient au système nerveux somatique ou cérébro­spinal par opposition aux ganglions du système ortho ou parasympathique. Embryologiquement, il provient des crêtes neurales qui, très tôt, se différencient du tube neural. Le ganglion spinal subira le phénomène de métamérisation appliqué aussi au tube neural où se constituent les myélomères.

 

Histologiquement, on peut considérer le ganglion spinal comme de la «substance grise rejetée en périphérie» ; il s'agit d'un renflement fusiforme ou glo­buleux situé sur la racine postérieure comprenant une capsule conjonctive et un réseau conjonctif endogan­glionnaire. Chaque cellule nerveuse ganglionnaire, pre­mier neurone de la voie sensitive, possède une capsule composée d'une seule couche de petite cellules cubi­ques appelées cellules satellites.

Les études, principalement japonaises, appréciant la taille et la situation du ganglion spinal sont nombreuses. Nous en retiendrons trois présentées par ordre d'appa­rition chronologique das la littérature scientifique :

 

• Hasue et al. [10] ont étudié, par la neurographie, 144 patients, âgés de 13 à 82 ans, et 35 cadavres en L5 et S1. La position du ganglion peut être intracanalaire, intraforaminale ou extraforaminale. La position est variable d'un côté à l'autre ; en L5, le ganglion est plutôt intraforaminal, en S1 plutôt intracanalaire (dans 87 % des cas).

• Sato et Kikuchi [11] ont fait une étude de la situation des ganglions en L4, L5 et S1. Sur 70 racines explorées, la position du ganglion est intracanalaire 50 fois en S1, intraforaminale 60 fois en L4 et 51 fois en L5. La situation extraforaminale est plus rare : six fois en L4, neuf fois en L5 et aucune fois en S1. Ces auteurs ont recherché une empreinte sur les ganglions qui s'observe dans 5 % des cas: la fréquence augmente en L5 si le ganglion est intracanalaire, en L4 s' il est intraforaminal. La position anatomique détermine donc la susceptibilité du ganglion à la compression.

• Enfin, plus récemment, Hasegawa et al. [12] ont fait une étude en IRM chez 22 sujets jeunes ; c'est une étude très complète, à la fois sur les racines et sur les ganglions. Les racines sont de plus en plus horizontales de haut en bas (41° par rapport à la verticale en L1 à 18° en S1); elles augmentent de longueur de L1 (6,4 ± 1,7 mm) à L5 (14,1. ± 3,1 mm).

Le ganglion spinal S1 est plutôt intracanalaire, les autres plutôt intraforaminaux. Il augmente de hauteur et largeur de L1 à Sl (7 et 5 mm en L1, 13 et 6 mm en S1).

La hauteur du foramen reste stable de Ll à S1 (17,1 ± 2 mm).

Finalement, le ratio foraminal = hauteur du ganglion / hauteur du foramen augmente de L1 à L5 de 25 à 51 %.

D'après cette étude, les ganglions les plus bas sont les plus exposés car plus gros et ayant moins de place.

Sur le plan physiologique, le ganglion spinal est considéré comme le cerveau de la racine. Il est formé par deux types de cellules :

 

‑ les cellules de grand diamètre branchées sur les fibres A bêta myélinisées, de gros calibre, véhiculant la sensi­bilité profonde avec relais vers les faisceaux de Goll et Burdach dans les cordons postérieurs pour constituer la voie lemniscale ;

‑ les cellules de petit diamètre branchées sur les fibres de petit calibre C et A delta qui véhiculent la douleur, le sens du tact et de la température par le faisceau spino­thalamique.

Les fibres de gros calibre contrôlent les petites fibres et ce phénomène est à la base du gate control mis en défaut dans les lésions de déafférentation.

Enfin, de nombreuses études expérimentales chez l'animal ont montré la grande sensibilité du ganglion spinal à des stimuli chimiques, mécaniques ou physiques.

McLain et Weinstein [13] ont bien étudié l'effet des vibrations sur le ganglion ; elles entraînent des altéra­tions mitochondriales et lysosomiales. La substance P diminue, tandis que la vaso‑active‑intestinal protein (VIP) augmente.

Sugawara et al. [14] provoquent une hypoxie chez 15 chiens adultes : elle entraîne une hyperexcitabilité électrique de la racine dorsale et du ganglion.

Hanaï et al. [15] réalisent sur 38 chats des stimulations de type brossage doux, pression cutanée, pincement. Ils étudient l'activité électrique de trois types de neurones dans le cône dorsal : neurones nociceptifs, neurones à seuil bas sensibles aux stimuli mécaniques, neurones WDR (wide dynamic range) sensibles aux deux. S'il y a stimulation de la racine nerveuse, on observe une aug­mentation de l'activité des neurones WDR, puis une diminution. S'il y a stimulation du ganglion spinal, l'activité des neurones WDR augmente et reste élevée

le ganglion est donc plus vulnérable que la racine.

Enfin, Ozaktay et al. [16] injectent des phospho­lipases A2, substance chimique pro‑inflammatoire, présente dans le nucléus chez le lapin blanc adulte. A forte dose (375 à 400 U/mL), il y a démyélinisation; à faible dose (100 à 340 U/mL), il y a atteinte des unités ou récepteurs silencieux, système inhibiteur de la perception nociceptive et donc hyperalgie.

Le nerf rachidien se situe dans la région extraforaminale. Il est très court puisqu'il se divise, à peine constitué, en branche dorsale pour les muscles axiaux et les articulaires postérieures, en branche ventrale sensitivomotrice métamérisée pour le membre inférieur et enfin en branche récurrente (nerf sinu vertébral de Luschka ou rameau méningé) qui innerve la dure-mère, le ligament longitudinal dorsal et l'annulus postérieur. Ce nerf rachidien a des connexions avec le système sympathique paravertébral, rameau communicant blanc pour les fibres viscéromotrices, rameau communicant gris pour les fibres postganglionnaires [17].

Kostelic et al. [8] sur 16 cadavres de 22 à 90 ans, ont bien montré que la partie proximale du nerf rachidien est un groupe de fascicules et non pas un tronc unique. Ebraheim et al. [18] sur 12 cadavres comparent l'angle du nerf rachidien par rapport à la verticale : il augmente de 32,2° en Ll, à 40,9° en L5. Le diamètre augmente de 4,9 mm en Li à 7 mm en L5.

Enfin, Kikuchi et al. [19] décrivent le nerf furcal, nerf lombaire surnuméraire retrouvé dans 80 à 100 % des cas. Il naît de la racine L4 le plus souvent et donne 20 % des fibres de chaque tronc nerveux contrôlé par L4 (nerf fémoral, nerf obturateur, tronc lombosacré). Il se situe au-dessus de L4, mais peut accompagner la racine L5. Son atteinte peut expliquer la topographie douloureuse souvent observée dans une compression foraminale L4-L5, située à la face latérale de la cuisse, de la jambe, à cheval sur un vrai territoire L4 ou L5. Enfin, nous voudrions terminer ce chapitre sur les structures nerveuses du foramen par les méninges [20,21] :

-         la dure-mère engaine les racines et la partie initiale du nerf rachidien ; elle s'attache sur le périoste au niveau foraminal ;

-         la pie-mère se confond avec le névrilème

-         l'arachnoïde s'arrête au pôle supérieur du ganglion, ce qui explique la limite de la saccoradiculographie dans l'exploration du foramen, nous y reviendrons.

 

Structures vasculaires

 

Les veines

On peut opposer les plexus foraminaux, qui sont plutôt situés à la partie basse et étroite du foramen et constituent un système d’échange entre le plexus veineux intra- et extrarachidien, et les veines radiculaires, plutôt situées autour du ganglion spinal. Tout compression des plexus foraminaux entraîne un œdème des racines car il y a communication avec les veines radiculaires.

 

Les artères

L’artère spinale naît de l’artère segmentaire et rejoint le nerf spinal par sa face antérieure ; elle traverse la gaine radiculaire pour entrer dans l’espace sous-arachnoïdien ; elle donne ensuite deux branches : radiculaire ventrale et radiculaire dorsale. Pour Yoshizawa et al. [22], la vascularisation du ganglion est riche. Elle est double avec l’apport ascendant qui vient d’être décrit et l’apport descendant qui suit les radicelles .

Le ganglion est ainsi, pour ces auteurs, nourri par le liquide céphalorachidien à sa partie toute proximale. S’il y a sténose centrale, la vascularisation descendante et cette nutrition par imbibition seront altérées .

 

 

 

Tissus mous non vasculonerveux

 

Il s'agit essentiellement de graisse, très présente à la partie haute du foramen, qui protège racines et ganglion et qui servira de contraste naturel, notamment dans les coupes parasagittales de l'IRM.

Il y a aussi des ligaments dits transforaminaux qui diminuent l'espace pour les structures nerveuses, mais qui les protègent aussi lors des mouvements  [23].

La description la plus classique et la plus ancienne est celle de Golub et Silverman [24]. Sur dix cadavres, ils décrivent 27 ligaments corporéotransverses supérieurs s'étendant d'avant en arrière, de l'angle postéro-inférieur du corps sus-jacent au bord supérieur de la transverse sous-jacente, 12 ligaments corporéotransverses inférieurs s'étendant d'arrière en avant du bord inférieur de la transverse à l'angle postéro-inférieur de la vertèbre sous-jacente et au disque avoisinant, enfin les ligaments purement transforaminaux, pratiquement horizontaux à la partie supérieure (deux cas), moyenne (deux cas) et inférieure (quatre cas). Il est intéressant de noter que ces ligaments sont plus fréquemment rencontrés en Ll-L2, L3-L4 et L5-S1. Ils sont trois fois moins fréquents en L4-L5 qu'en Ll-L2. Plus récemment, Amonoo-Kuofi et al. [25] ont décrit des bandes ligamentaires ayant la même disposition et plus denses, d'après ces auteurs, à la partie haute du foramen. Finalement, il existe autour du ganglion spinal un véritable feutrage fibrovasculaire qui le rend peu mobile. Les ligaments accompagnant la racine L5 à sa sortie nu foramen ont été décrits par Amonoo-Kuofi et al. [25] et par Transfeldt et al. [26]. Le ligament lombosacral qui est tendu entre le transverse de L5 et l'aileron sacré fait partie du ligament iliolombaire. Le ligament corporéo-transverse s'étend du corps vertébral et du disque à la transverse; il est plus médial. La racine L5 sort dans cette fourche ligamentaire, limitée en dehors par le ligament lombosacral et en dedans par le ligament corporéotransverse.

 

 

Dynamique du foramen intervertébral

 

 

Elle concerne à la fois la taille du foramen dans les différents mouvements possibles de la colonne vertébrale et les mouvements des structures nerveuses.

 

Taille du foramen

 

La taille du foramen a bien été étudiée par Revel et al [14] qui, sur sept rachis lombaires de sujets de moins de 40 ans, ont mesuré lai hauteur (a), le diamètre antéro-postérieur à la partie haute (b) et à la partie basse (c) du foramen. Des charges de 250 newtons en flexion-extension ont été appliqués avant et après destruction discale. De la flexion à I'extension, tous les diamètres a, b et c diminuent (a : 29%, b : 14% et c : 18%). Si le disque est altéré, l'extension diminue les trois diamètres, mais à un moindre degré. Finalement, pour ces auteurs, la partie haute du foramen est protégée et l' atteinte discale altère peu les dimensions du FIL.

Pour Panjabi et al. [28], l'inclinaison et la rotation diminuent la hauteur du côté du mouvement, surtout si 1e disque est lésé.

Nous reverrons que dans les discopathies asymétriques, avec ou sans scoliose, tout concorde pour réduire les dimensions du foramen (extension et rotation + inclinaison homolatérale). Enfin, la charge axiale diminue de 33 % la hauteur du FIL.

 

Mobilité et résistance des structures nerveuses

 

La mobilité et la résistance des structures nerveuses (racines, ganglions, nerf rachidien) ont bien été étudiées par de Peretti et al. [29]. La graisse assure une fonction de glissement et d'amortissement dans les mouvements ; les parties proximale ou distale du ganglion résistent dix fois plus à la traction que les radicelles. Le ganglion avance en flexion et recule en extension, mais moins que les radicelles car il est amarré par des expansions fibreuses aux parois du FIL.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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