Séance du mercredi 10 octobre 2012

L’HOMME DEBOUT
14h30-17h00 - Les Cordeliers
Modérateurs : Gérard Morvan et Jean Dubousset

Résumé
La station debout (= posture érigée), caractéristique statique, et la bipédie (= marche bipède et course), son corollaire dynamique, ont fait l'objet de nombreux travaux dans la mesure où il a pu être considéré qu'il s'agissait de caractéristiques spécifiques humaines et de marqueurs morphologiques évolutifs déterminants, au même titre que l'encéphalisation ou que plusieurs particularités dentaires.
La systématique phylogénétique (= cladistique), utilisée à l'heure actuelle, correspondant à une révolution conceptuelle issue des travaux de l'entomologiste Willy Hennig (1913-1976), repose sur la chronologie d'apparition de caractère dérivés (= nouveaux) dit apomorphes (apomorphies), par opposition aux caractères primitifs (= ancestraux) dit plésiomorphes (plésiomorphies). L'apparition des vertèbres caractérise ainsi le taxon monophylétique (= ayant un seul ancêtre commun) des Vertébrés (environ 50.000 espèces actuelles). Les Vertébrés les plus primitifs correspondent schématiquement à la classe traditionnelle des "Poissons" (environ 25.000).
Parmi les Vertébrés, les Tétrapodes (environ 25.000) : Amphibiens, Reptiles, Oiseaux, et Mammifères, constituent un groupe monophylétique caractérisé la présence de quatre membres (= appendices). Le plan de base primitif des membres, et en particulier leur squelette (dit appendiculaire), est identique pour tous les Tétrapodes (notion d'homologie) ; le contrôle génétique commun est sous la dépendance de gènes Hox. Le mode locomoteur primitif des Tétrapodes est la quadrupédie (et cela presque par définition) ; de nombreux modes locomoteurs (hyper-)spécialisés se sont individualisés ensuite : vol, nage, fouissage, suspension, saut.
Au sein des Mammifères (environ 4.500), l'Ordre des Primates occupe une place toute particulière puisque l'espèce humaine y est classée ; ce taxon monophylétique comprend environ 250 espèces actuelles (nombre variable suivant les auteurs), regroupées en environ 60 genres et en 11 familles. Les Primates sont caractérisés, dans leur ensemble, par une adaptation à la vie dans les arbres (= arboricolisme) ; quatre modes locomoteurs principaux peuvent être observés : 1°) quadrupédie = marche quadrupède, avec deux sous-types : a) arboricole (sur les branches des arbres), b) terrestre (sur le sol) ; 2°) grimper et saut arboricoles (en anglais : "leaping") : sur les troncs et les branches des arbres ; 3°) brachiation : déplacement dans les arbres en suspension par les membres supérieurs avec mouvements pendulaires ; 4°) bipédie. Les Hominoïdes (= Grands Singes, en anglais : "Apes"), comprenant les Gibbons, Orangs-outans, Gorilles, Chimpanzés et l'espèce humaine, se caractérisent par la perte de la queue (et la présence vestigiale du coccyx), et pour la plupart par des caractéristiques morphologiques de brachiateurs. Parmi les traits morphologiques liés à la bipédie figurent : 1°) situation du foramen magnum sous la base du crâne, dans un plan horizontal c'est-à-dire regardant vers le bas ; 2°) disparition de la crête occipitale (simples lignes nucales) liée à la réduction des muscles de la nuque ; 3°) apparition de la lordose lombaire ; 4°) indice intermembral (= longueur membre antérieur x 100 / longueur membre postérieur), d'environ 70 % ; 5°) pelvis osseux caractéristique ("en compression") ; 6°) pied fortement spécialisé, avec en particulier : perte de la mobilité du premier rayon (= hallux), accolé aux autres orteils et réduction importante des orteils latéraux et en particulier du cinquième orteil. Les Primates non-humains peuvent être ainsi considérés comme ayant quatre mains, d'où l'ancienne dénomination de "Quadrumanes", alors que l'espèce humaine n'en a que deux, d'où "Bimanes" ; le "propre de l'Homme" (bipède) n'est donc pas sa main comme cela est souvent mentionné mais son pied. La découverte d'Hominidés fossiles est bien sûr d'un intérêt majeur ; leur étude occupe une place toute particulière étant donné l'intérêt très ancien des humains pour connaître et comprendre leur origine, le sens de leur existence, leur place dans l'univers, et leur destinée, et il en résulte des débats souvent très médiatisés et passionnés. L'hominisation correspond à l'ensemble des processus biologiques, sociaux, et culturels qui caractérisent l'évolution au cours du temps de l'animal au genre humain Homo et à l'espèce humaine actuelle Homo sapiens (= "origine de l'Homme"). De très nombreux scénarios sur l'origine de la posture érigée et la signification de la bipédie humaine ont pu être proposés. De multiples éléments amènent à penser que, contrairement à ce qui était admis, les ancêtres des Hominidés bipèdes n'étaient pas des brachiateurs (comme le sont les autres Hominoïdes actuels : Grands Singes) mais des quadrupèdes. Autant les hypothèses sont nécessaires et stimulantes, autant il apparaît que, pour l'instant, les diverses composantes temporelles, géographiques, et fonctionnelles proposées restent plutôt du domaine de la fiction, des aventures romanesques et des épopées. L'existence d'un marqueur unique absolu (parfois appelé "trait magique"), qui a pu être recherchée par de nombreux auteurs, semble illusoire tant les définitions de ce qui fait la spécificité humaine et "le propre de l'Homme" sont diverses selon les approches anatomiques, biologiques, culturelles, philosophiques ou métaphysiques. L'"Homme debout" est loin d'avoir livré les mystères de ses origines et reste un thème de recherches majeur.

Intervenant : J DUBOUSSET

Résumé
Parmi les vertébrés passés ou actuels, la quadrupédie est le modèle le plus courant pour soutenir le corps, dont la fonction essentielle est la déambulation. En libérant les membres supérieurs pour d’autres fonctions que le soutien du corps, la bipédie est apparue chez les dinosaures et persiste sur un modèle identique chez les oiseaux. D’autres vertébrés comme les marsupiaux ont une station verticale, mais elle est tripode en ajoutant la queue comme appui. Chez les grands singes, si la position debout est possible elle ne peut être maintenue, car ce n’est pas une vraie position érigée. L’homme est le seul vertébré capable de tenir une position bipède debout érigée permanente. Pour maintenir la station debout contre l’effet de la gravité, le bâti osseux doit offrir le système le plus économique possible afin de minimiser l’énergie musculaire nécessaire à cette lutte. L’homme étant dépourvu de queue, il ne peut utiliser, à l’instar des bipèdes dinosaures ou oiseaux, un système de balancier pour s’équilibrer. En position verticale, Dubousset a montré que les possibilités d’oscillation du corps humain devaient être contenues dans un cône dont le sommet reste dans le polygone d’appui des pieds. Les facteurs clés de l’équilibre sagittal sont : la grande surface d’appui des pieds, l’extension des genoux, la rétroversion du bassin, les courbures rachidiennes et en particulier la lordose lombaire.
Particularités du bassin humain. Positionnement et forme : la fonction de support du bassin des quadrupèdes est limitée, puisque partagée avec les antérieurs. Le bassin est fortement antéversé, la verticalité du plateau sacré qui en découle est favorable à l’orientation horizontale d’une force de propulsion transmise des membres postérieurs, pour induire l’accélération. Chez l’homme le bassin est rétroversé, le plateau sacré est incliné vers l’avant, positionné en arrière des têtes fémorales. Cette disposition permet de lutter contre la gravité en recevant les forces transmises par le rachis sur le plateau sacré en arrière des têtes fémorales, en équilibrant les forces gravitaires passant par les têtes fémorales. Duval-Beaupère en décrivant l’angle d’Incidence Pelvienne (IP) a permis de caractériser l’architecture fonctionnelle du bassin. Cet angle de forme IP est lié aux angles de position Version Pelvienne (VP) et Pente Sacrée (PS) par la relation IP=VP+PS. La très forte variabilité de IP (35° à 85°) a été démontrée ; elle explique les différents morphotypes spino-pelvien. A une faible IP correspondront une faible VP et PS, au contraire, à une forte IP correspondront une forte VP et une forte PS.
La lordose lombaire (LL). Liens avec le bassin. Si anatomiquement la zone lombaire est bien définie par les cinq vertèbres lombaires, du point de vue biomécanique on considère que seules sont en lordose les vertèbres positionnées en extension ce qui permet d’intégrer la notion de cyphose thoraco-lombaire. On sait depuis Stagnara que la LL dépend de l’orientation du plateau sacré. Plus récemment quatre types de lordose ont été décrits en fonction des valeurs de SS et d’IP du fait de la relation qui les lie :
Type 1 : SS<35°, faible IP, lordose courte cyphose thoraco-lombaire
Type 2 : SS<35°, faible IP, lordose longue, faible angulation, dos plat
Type3 : 35°<SS<45°, IP moyenne ou forte, lordose plus galbée, dos »normal
Type 4 : SS>45°, forte IP, lordose plus longue, forte angulation
Aplomb de C7. L’équilibre global du rachis : C7 permet de définir la position de l’extrémité supérieure du rachis thoracique. L’angle spino-sacré (ASS), le tilt de C7, le ratio de distance par rapport aux têtes fémorales et au plateau sacré, sont autant de mesures permettant d’évaluer la position de C7. Celle-ci, extrêmement stable dans une population asymptomatique, est située en arrière du plateau sacré. Tout déplacement vers l’avant signe un déséquilibre global.
Conséquences pathologiques : Tout incident entrainant un fléchissement antérieur du rachis va induire des compensations pour maintenir l’aptitude à la position debout. Deux mécanismes peuvent être mis en jeu : la mise en extension en dessus ou en dessous de la zone cyphosée, ou l’augmentation de la rétroversion pelvienne. En fonction de la valeur d’IP les possibilités de rétroversion sont différentes, une grande IP autorisant plus de rétroversion qu’une petite. Le vieillissement est un exemple de perte de lordose lombaire par discopathies dégénérative avec augmentation de la rétroversion pelvienne. Par ailleurs les différentes formes de dos n’induisent pas les mêmes évolutions dégénératives. Les formes les plus cambrées (Type 1 et 4) induisent plus de stress mécanique sur les articulaires postérieures avec les pathologies et les douleurs qui en découlent (arthrose postérieures, conflit radiculaire par fermeture foraminale, spondylolisthésis). Les formes plates ou en cyphose (Type 1 ou 2) sollicitent plus les disques par hyperpression antérieure et génèrent les discopathies précoces et multi étagées.
Conclusion : La position debout de l’homme est certainement responsable de ses aptitudes particulières au sein du règne animal. Le bassin par son nouveau positionnement, et son éventail de formes caractérisées par l’Incidence Pelvienne est la clé de voûte du système. Il induit des variations de formes du rachis qui suggèrent des aptitudes mécaniques différentes responsables des diverses évolutions pathologiques.

Intervenant : H PASCAL-MOUSSELARD

Résumé
L’homme, bipède permanent, vit debout et se déplace dans un monde soumis aux lois de la gravitation. La morphologie du corps humain, sa statique et les relations entre les membres inférieurs, le pelvis et le rachis sont directement en rapport avec ces contraintes gravitationnelles et la bipédie. Cette position a entraîné un élargissement et un redressement du bassin, l’apparition de courbures rachidiennes sagittales caractéristiques ainsi qu’une profonde transformation de la musculature de soutien du rachis. Le bassin de chaque individu est caractérisé par son angle d’incidence, reflet de la morphologie sagittale du bassin et de la position du sacrum. Cette caractéristique anatomique fondamentale, propre à chaque individu, détermine pour un individu donné l’équilibre sagittal le moins consommateur d’énergie possible. L’angle d’incidence conditionne la pente sacrée, à l’origine de la lordose lombaire, elle-même régissant la version pelvienne, la cyphose thoracique, la position du rachis cervical et de la tête ainsi que la statique des membres inférieurs. Tous ces points peuvent être étudiés et mesurés sur une simple téléradiographie de profil. La connaissance de ces interrelations fonctionnelles est indispensable à la compréhension des troubles statiques du rachis.
Les téléradiographies, en général numérisées, constituent à ce jour le moyen d’étude le plus habituel de la station humaine érigée. Ces téléradiographies sont source de l’irradiation importante d’un large territoire radiosensible (le tronc et le bassin) et, dans l’ensemble, de qualité médiocre. Certaines tables télécommandées, équipées d’une translation simultanée du tube radiogène et du capteur, permettent la réalisation de radiographies par balayage, avec un gain en qualité et en dose qui demeure habituellement modeste.
EOS est un nouvel système qui permet d’obtenir une vue du corps entier debout, d’excellente qualité, de face, de profil ou simultanément dans ces deux incidences. Ce système, grâce à des récepteurs gazeux de Charpak particulièrement sensibles et à une très forte collimation des faisceaux de rayons X, ne requiert qu’une faible dose de rayons, de six à neuf fois inférieure aux radiographies habituelles. A partir de ces seules vues frontale et sagittale, une reconstruction tridimensionnelle de l’enveloppe du squelette pelvirachidien et des membres inférieurs est possible grâce à une technique de « bone morphing ». Cette reconstruction permet d’avoir accès au plan axial, qui échappait jusqu’ici aux radiographies, et d’obtenir des mesures précises dans ce plan : rotation de chaque vertèbre, torsion des membres inférieurs…
Ce système EOS, encore à ses débuts, joue d’ores et déjà et jouera selon toute vraisemblance dans le futur, un rôle majeur dans l’évaluation de la statique humaine.

Abstract
Man, with his erect posture, evolves in a world subject to the laws of gravity. His skeleton reflects these constraints. The morphology and static of human spine and biomechanical relationships between spine and pelvis are in direct relation with bipedia. Owing to this position, the pelvis widened and straightened, characteristic sagittal spinal curves appeared and the perispinal muscles were deeply reorganized. Each pelvis is characterized by a major anatomical landmark: the pelvic incidence angle that reflects the sagittal morphology of the pelvis and the position of the sacrum. Based on this anatomical characteristic, a chain of reactions determines the more efficient equilibrium of the whole body in the sagittal plane in term of energy consumption. Incidence affects the sacral slope, which determines lumbar lordosis, which itself influences the pelvic tilt, the thoracic kyphosis, the position of the cervical spine and the head and even the hips and knees’ position. All these landmarks can easily be studied on a sagittal whole body radiograph. Knowledge of these functional relationships is essential to understand the origin of sagittal imbalance and above all before surgical treatment of spine disorders, especially when a surgical arthrodesis is considered.
Nowadays, digitalized teleradiography remains the most commonly used tool for the study of the body sagittal balance. The irradiation given by this technique is important, and concerns large areas (trunk and pelvis) very sensitive to radiations for often a poor photographic result. Some radiographic tables allow the realization of digitalized spinal radiographs by simultaneous translation of X-ray tube and receptor.
EOS system is a new low dose system which gives very good quality images, permits a simultaneous acquisition of upright frontal and sagittal views, is able to cover in the same time the spine and the lower limbs and study the axial plane on 3D envelope reconstructions by bone-morphing technique. This new EOS low dose system take already a great place in the study of the pelvispinal balance and will take a greater one in the future.

Résumé
En examinant les bassins obliques paralytiques en 1972, il m’est apparu évident que les radiographies ne montraient que « l’ombre chinoise » de la réalité. L’ignorance des études de profil dans la scoliose nous poussaient avec Henri Graf et René Perdriolle à proposer le sujet du profil des scolioses comme thème du Groupe d’Études des Scolioses (GES) de Montréal en 1979. Les premières reconstructions 3D informatisées faites avec J Hecquet, présentées à la SRS (Scoliosis Research Society) de Chicago en 1980 et dans le RCO (Revue de Chirurgie Orthopédique) de la même époque démontrant parfaitement l’importance du plan horizontal sont restées lettre morte tant en France qu’ailleurs, bien que les frères Ducroquet en aient parlé une décennie avant « la marche et les boiteries ».
Il a donc fallu plus de 30 ans pour comprendre que notre « Homme debout », lorsqu’il se déformait en scoliose, lâchait le contrôle de son plan axial (horizontal) que ce soit pendant l’enfance (scolioses ascendantes) ou à l’âge adulte (scolioses descendantes). D’ailleurs ce plan horizontal est toujours de nos jours le plus mal contrôlé aussi bien dans les traitements orthopédiques (non sanglants) que chirurgicaux des déformations rachidiennes.
L’évaluation statique et dynamique du patient, aussi bien que fonctionnelle (préthérapeutique ou postopératoire) ne peut, de nos jours, que s’effectuer dans les trois dimensions. Elles tournent autour de la chaîne de l’équilibre et du cône d’économie de ladite station érigée à laquelle toute la séance est consacrée.
ll faut espérer que l’imagerie moderne debout, comme avec EOS (bien différente de celle donnée avec les reconstructions scanner 3D qui pour l’instant sont couchées et très irradiantes) fasse de plus en plus prendre conscience aux chirurgiens orthopédistes que toute la réalité de la fonction érigée, quel qu’en soit le niveau (pieds, genoux, hanches, rachis…) ne peut s’étudier que debout et en 3D en se rappelant toujours que les résultat ne peuvent que s’envisager qu’avec l‘épreuve de la quatrième dimension : le temps.

Abstract
It is extremely difficult to put in mind of the physician or orthopedic surgeons such concept, because they have forgotten that X-rays are only giving a « Chinese Shadow » or a projection in 2D of an object (the skeleton) built in 3D. All proof are given to demonstrate it as for mild scoliosis in a child as for degenerative spine. Especially the view of the top « Bird or Eagle » view clinically or after 3D reconstruction in standing position as it is realized thanks to the EOS imaging system is very demonstrative and open new ways to multiple new measurements, new approach for prevention, or new techniques for treatments.

Résumé
Objectif. Définir des paramètres de référence d’analyse de l’équilibre sagittal du rachis cervical dans une population asymptomatique.
Méthode.  Etude prospective, transversale, monocentrique avec accord du comité de bioéthique et utilisation du système radiographique basse dose EOS (EOS Imaging, Paris, France) Le caractère asymptomatique était jugé par le score d’Oswestry et une échelle visuelle analogique. 106 sujets inclus dont 55,66 % masculin. Les paramètres mesurés sont : incidence pelvienne (PI), version pelvienne (PV), pente sacrée (SP) et les paramètres rachidiens de courbure thoracique et lombaire de lordose L1S1, L1L5, et cyphose T1T12 et T4T12. La position de la verticale abaissée de C7 et l’angle spino-sacré. La pente et le tilt de C7 et C2 ainsi que des nouveaux paramètres ont été mesurés : l’incidence crânienne par rapport à la ligne de Mc Gregor et la selle turcique permettant de définir version et pente crânienne. Enfin un angle de mesure intrinsèque du rachis cervical a été décrit : l’angle spino cranial (SCA).
Résultats.  Cette étude a permis de mettre en évidence une forte corrélation entre la pente de C7 et le système crânio-cervical. L’équilibre sagittal économique dans une population de sujets asymptomatiques est défini par un angle SCA constant de 83+/-9°. Pour maintenir cet équilibre, un rachis avec une forte pente de C7 sera lordosé et inversement. L’incidence crânienne était un paramètre anatomique caractéristique du complexe cranio-cervical et permettait d’analyser le positionnement spatial de la tête et de prédire la valeur souhaitable de la lordose cervicale.
Conclusion. La notion de lordose cervicale physiologique a été totalement modifiée par ce travail car un tiers de la population asymptomatique a un rachis cervical en cyphose. Les résultats de cette étude pourraient servir de base de travail à l’étude de l’équilibre sagittal avant et après un geste d’arthrodèse ou de prothèse cervicale car la position de référence du rachis cervical devrait s’intégrer dans l’ensemble de l’analyse du rachis.

Abstract
Objective. Our objective was to define reference parameters to analyse sagittal balance of the cervical spine in a population of asymptomatic volunteers.
Material and methods. After having obtained approval from the bioethics committee, we conducted a prospective, transversal, single center study using a low-dose radiographic system (EOS Imaging, Paris, France). Absence of pain was assessed using the Oswestry Disability Questionnaire and a visual analogue scale. A total of 106 subjects were included (55.66% men). The parameters measured were: pelvic incidence (PI), pelvic version (PV), sacral slope (SS), thoracic and lumbar curves, the position of the C7 plumb line and the spino-sacral angle (SSA). The C7 slope, together with new parameters, was measured: cranial incidence, defined in relation to the McGregor line and the sella turcica, made it possible to define cranial slope and version. Finally, an intrinsic angle of measurement of the cervical spine was described: the spino-cranial angle (SCA).
Results. The study evidenced a strong correlation between the C7 slope and the cranio-cervical system. Economic sagittal balance in a population of asymptomatic subjects was defined by a constant SCA angle of 83+/-9°. To maintain this balance, a spine with a marked C7 slope will present lordosis and vice versa. Cranial incidence is an anatomical parameter characteristic of the cranio-cervical complex which makes it possible to analyse the spatial positioning of the head and to predict the desired value of cervical lordosis which is strongly correlated to cranial slope.
Conclusion. The C7 slope has a predictive value of the shape of the cervical spine in the sagittal plane. Our research has completely modified the notion of physiological cervical lordosis, since one third of the asymptomatic population had kyphosis of the cervical spine. The results of our study could be used to study sagittal balance before and after arthrodesis or cervical disc prosthesis because the reference position of the cervical spine should be integrated into a complete analysis of the spine.