Rachis: Innervation et Vascularisation

La colonne vertébrale protège les structures nerveuses essentielles — la moelle épinière, les racines nerveuses et les plexus veineux — grâce à son canal vertébral et ses foramens intervertébraux. Cette protection doit s'adapter en permanence aux mouvements du rachis pour préserver l'intégrité fonctionnelle du système nerveux.

Le canal vertébral est délimité en avant par la face postérieure des corps vertébraux et du ligament longitudinal postérieur, en arrière par les lames vertébrales et les ligaments jaunes, et latéralement par les pédicules. Sa forme intérieure varie selon les régions : triangulaire aux sommets arrondis en cervical, circulaire en thoracique, et triangulaire aplati en lombaire. Les zones les plus larges correspondent aux régions de grande mobilité (charnières occipito-cervicale et lombo-sacrée), tandis que la région thoracique moyenne et le hiatus sacré sont plus étroits, exposant la moelle à des risques de compression.

Les foramens intervertébraux sont 25 paires d'orifices ostéo-fibreux par lesquels transitent les nerfs rachidiens. Leur contenu comprend le nerf rachidien, les vaisseaux radiculaires et du tissu fibreux. Leurs limites sont formées en haut et en bas par les pédicules adjacents, en arrière par les apophyses articulaires, et en avant par le disque intervertébral et les corps vertébraux. Au niveau L5-S1, le foramen est le plus étroit des foramens lombaires mais livre passage au plus volumineux des nerfs rachidiens (L5), ce qui le rend particulièrement vulnérable à la compression.

La moelle épinière et les racines nerveuses spinales, logées dans le canal vertébral et les foramens, s'adaptent dynamiquement aux mouvements du rachis. En flexion forcée, le canal s'allonge : sa face postérieure s'étire, les ligaments jaunes se tendent. En extension forcée, le canal se raccourcit. La variation totale de longueur peut atteindre 50 à 90 mm entre ces positions extrêmes. L'hyperextension est bien tolérée car les racines se détendent et ondulent dans le sac dural. L'hyperflexion, en revanche, impose des tensions variables selon la région : aux zones de hypermobilité (C6 et L5), elle provoque une forte élongation des structures nerveuses, ce qui explique pourquoi l'hyperflexion forcée (traumatisme) entraîne plus facilement une lésion médullaire ou radiculaire que l'hyperextension.

L'espace épidural, situé entre le sac dural et la paroi du canal vertébral, contient des volumineux plexus veineux qui accompagnent les racines nerveuses. Ces plexus veineux jouent un rôle dans le drainage sanguin du rachis et de la moelle épinière. Ils sont largement anastomosés et constituent un système à basse pression sans sens de circulation bien défini. En cas de sténose canalaire, la compression de ces plexus peut contribuer à l'ischémie des structures nerveuses.

Le rachis reçoit une vascularisation riche et métamérique qui varie selon les régions anatomiques. Au niveau thoracique et lombaire, des artères métamériques (intercostales postérieures et artères lombaires) émettent des branches vertébro-spinales pénétrant le canal rachidien pour vasculariser la moelle épinière et les corps vertébraux. Au niveau cervical, l'artère vertébrale et ses branches assurent cette fonction.

Les artères intercostales postérieures naissent par paires de la face postérieure de l'aorte thoracique et cheminent dans les espaces intercostaux. Les artères lombaires, au nombre de cinq paires, proviennent de la face postérieure de l'aorte abdominale pour les quatre premières et de l'artère sacrale médiane pour la cinquième. Chacune émet une artère dorso-spinale qui se divise en artère vertébro-spinale (pénétrant le canal) et en artère dorsale (irriguant les muscles spinaux).

Le drainage veineux du rachis emprunte un système plexiforme complexe organisé en plexus veineux vertébraux internes (antérieur et postérieur, situés dans l'espace épidural) et externes (antérieur et postérieur, à la surface de la colonne). Ces plexus reçoivent les veines basivertébrales qui drainent les corps vertébraux. Les veines intervertébrales, situées dans les foramens intervertébraux, collectent le sang des plexus selon la région : veines intercostales postérieures en thoracique, veines lombaires en région lombaire, veines sacrales latérales en sacral.

Le système azygos comprend également la veine hémi-azygos (prolongement de la veine lombaire ascendante gauche, drainant les quatre ou cinq dernières veines intercostales postérieures gauches) et la veine hémi-azygos accessoire (drainant les six ou sept premières veines intercostales postérieures gauches). Ces veines présentent des variations anatomiques fréquentes : doublure de la veine azygos, variations de connexion des branches hémi-azygos. Le système veineux vertébral est à basse pression, sans sens de circulation vraiment défini. Cliniquement, ces plexus constituent une voie métastatique rapide pour la propagation tumorale, notamment pour les cancers du sein et de la prostate vers la colonne vertébrale.

Le rachis reçoit une innervation complexe via deux systèmes nerveux distincts : le système nerveux somatique et le système nerveux sympathique. Cette double innervation explique les différents types de douleur rachidienne observés en clinique.

Le nerf spinal est mixte (somato-moteur, sensitif et végétatif). À sa sortie du foramen intervertébral, il se divise en deux rameaux : la branche antérieure ou APD (Anterior Primary Division), plus volumineuse, destinée aux régions antérieure et latérale du tronc et aux membres, et la branche postérieure ou PPD (Posterior Primary Division), plus grêle, dirigée vers l'arrière. La PPD innerve les articulations synoviales du rachis, les ligaments jaunes, les muscles paravertébraux et la peau du vertex au coccyx.

Le nerf sinu-vertébral est formé de la jonction d'une branche spinale (issue du nerf spinal ou de l'APD/PPD) et d'une branche sympathique (issue du rameau communicant gris). Il pénètre le canal rachidien par le foramen intervertébral et innerve le corps vertébral, la partie postérieure de l'annulus fibrosus, le ligament longitudinal postérieur, la face ventrale de la dure-mère et les vaisseaux sanguins du canal vertébral. Ces terminaisons nerveuses sont des nocicepteurs sensibles à la stimulation mécanique et chimique.

Pour un disque sain, seul le tiers externe (ou la moitié externe selon les auteurs) de l'annulus fibrosus est innervé. La plus grande concentration de terminaisons nerveuses se situe en région latérale, puis postérieure, avec peu de filets en région antérieure. Deux plexus nerveux microscopiques accompagnent les ligaments : un plexus antérieur relié aux chaînes sympathiques latéro-vertébrales et un plexus postérieur issu des nerfs sinu-vertébraux accompagnant le ligament longitudinal postérieur. Ces plexus sont reliés par un plexus latéral formé par les branches des rameaux communicants gris. Pour un disque lésé, des fibres nerveuses pénètrent en profondeur dans l'annulus et le noyau, suivant les vaisseaux sanguins qui croissent dans les fissures : la fissuration de l'annulus déclenche donc la néo-vascularisation et la néo-innervation discale.

La PPD transmet les informations nociceptives en provenance des structures postérieures du rachis vers les nerfs spinaux. La stimulation des articulations zygapophysaires, des ligaments et des muscles paravertébraux provoque une douleur aiguë, bien localisée, de type somatique. En revanche, la stimulation des structures innervées par le nerf sinu-vertébral (dure-mère ventrale, ligament longitudinal postérieur, annulus postérieur) génère une douleur diffuse, mal systématisée, en barre, de type viscéral issue du système nerveux sympathique. Cette distinction est essentielle pour comprendre la physiopathologie des lombalgies et cervicalgies : les douleurs somatiques sont aiguës et bien localisées, tandis que les douleurs sympathiques sont chroniques et diffuses.