Anatomie de la moelle épinière

Cette section présente, sauf précision spécifique, les informations relatives à la moelle épinière humaine. Une brève revue concernant la moelle épinière et le rachis porcin, qui sera utilisé comme modèle dans une partie de ce rapport, est également présentée.

Anatomie générale de la moelle et du rachis

Le rachis ou colonne vertébrale est une structure osseuse formée d’un empilement de vertèbres et constitue l’axe central autour duquel s’articule le corps des vertébrés. Ses principales fonctions sont d’assurer un support physique à l’ensemble du corps, ainsi que de contrôler et limiter les mouvements de compression et de rotation. De plus, la rigidité de la structure apporte une protection efficace à la moelle épinière, tissu mou particulièrement sensible à des compressions résultant de l’application de forces externes.

Chez l’homme, on répertorie 33 vertèbres réparties en 5 catégories  . Bien que chaque catégorie présente des spécificités structurelles propres à sa fonction, ainsi que des variations au sein d’une même catégorie (Zhou et al. (2000), Datir & Mitra (2004), Singh et al. (2011)) une géométrie générale (à l’exception des deux premières vertèbres cervicales (Goldberg & Kershah, 2010)) , Le corps vertébral assure une structure solide sur la face antérieure, et la face postérieure est composée de lames et d’un processus épineux situé à environ 2 cm sous la surface de la peau, bien que cette valeur varie grandement avec la corpulence et le niveau vertébral (Brinkley & Masters, 1967). Une cavité se présente au centre, et constitue le canal rachidien ou canal vertébral par la superposition de l’ensemble des vertèbres. De dimensions antéropostérieure et médio-latérale variables selon la hauteur vertébrale (Singh et al. (2011), Tan et al. (2004), Porter et al. (1978), Fradet et al. (2014)), son rôle est de contenir la moelle épinière. Dommisse (1974) précise que la dimension transversale est liée à l’importance de la perfusion dans le niveau vertébral correspondant. Par ailleurs, l’ensemble des ligaments, tendons et muscles alentour contribuent à la stabilité de l’ensemble. Les vertèbres sont séparées entre elles par un disque intervertébral, composé d’un noyau gélatineux et d’un anneau fibreux. Il contribue essentiellement à l’amortissement des chocs sur le rachis et à sa mobilité.

Le prolongement du bulbe rachidien, contenu dans le canal rachidien, se prolonge généralement jusqu’au niveau de la première vertèbre lombaire chez l’homme adulte (Saifuddin et al., 1998), où le cône médullaire se divise et forme la queue de cheval ou cauda equina, pour constituer la moelle épinière. Sa longueur est d’environ 40 cm (McCotter (1915), Boonpirak & Apinhasmit (1994), Goto & Otsuka (1997)), et sa longueur médio-latérale est plus importante que la longueur antéro-postérieure (Ko et al., 2004), formant une ellipse de diamètres moyens respectifs de 8 mm et 7 mm. La section cervicale est la plus importante (Barson & Sands (1977), Kameyama et al. (1996), Ko et al. (2004)). La forme de la moelle épinière ainsi que ses composantes (matières grise et blanche) est également variable selon la hauteur vertébrale, mais bien que les dimensions varient entre les individus, les proportions semblent être conservées (Kameyama et al., 1996).

Trois membranes enveloppent et protègent la moelle épinière. La pie-mère est directement au contact du tissu nerveux, la majorité des vaisseaux sanguins circulent à sa surface afin de lui apporter les nutriments nécessaires et ainsi assurer sa fonctionnalité. Elle est successivement liée par des ligaments à l’arachnoïde et à la dure-mère, et l’ensemble est également protégé par l’espace épidural qui le sépare des vertèbres. Le volume délimité par la pie-mère et l’arach-noïde, ou espace subarachnoïdien, est constitué de liquide céphalo-rachidien (LCR), dont la fonction est d’une part d’amortir physiquement les chocs qui pourraient être appliqués à la moelle épinière, et d’autre part de participer au transfert et à l’élimination de molécules associées au fonctionnement des tissus. Un rôle similaire est rempli par le canal épendymaire également composé de LCR parcourant toute la longueur de la moelle en son centre. Les échanges avec le tissu nerveux ainsi que la mise en mouvement du LCR sont réalisés par l’intermédiaire d’épendymocytes.

Connectée à l’encéphale, la principale fonction de la moelle épinière est de transmettre et recevoir des signaux provenant des terminaisons nerveuses présentes dans l’ensemble du corps, par l’intermédiaire de neurones (estimés à un nombre de 100 millions). L’ensemble des terminaisons nerveuses du corps se regroupent au sein de nerfs spinaux reliés à la moelle épinière, de chaque côté de la moelle sur son axe médio-latéral. Chez l’homme, on compte une paire de nerfs spinaux par niveau vertébral, pour un total de 31 paires. Globalement, la section cervicale de la moelle épinière commande les membres supérieurs du corps, la section lombaire (cône médullaire et queue de cheval) est connectée aux membres inférieurs, et la section thoracique est reliée au tronc ainsi que partiellement au niveau des membres supérieurs . Pour chacun des nerfs spinaux, on compte deux racines, une sur la face antérieure (motrice) et l’autre sur la face postérieure (sensorielle) de la moelle. Cette structure nerveuse est complétée par la présence d’un ganglion spinal sur chaque racine dorsale, qui renferme les corps cellulaires des neurones associés aux signaux sensoriels.

On retrouve au centre de la moelle épinière la matière grise, qui se présente sous la forme d’un papillon sur une coupe transverse, contenant principalement les corps cellulaires des neurones et leurs dendrites. Le rôle fonctionnel des différentes régions de la matière grise dépend à la fois de la position vertébrale   et de la position sur un plan transversal de la moelle. La matière blanche, quant à elle, contient les axones des neurones et sert à relier différentes régions de la matière grise, en particulier entre la moelle épinière et l’encéphale, et doit son nom à la coloration due à la myéline entourant les axones. On y trouve les mêmes cellules gliales que dans la matière grise. Les axones liés aux fonctions motrices prennent leur origine au sein de l’encéphale et ciblent une extrémité nerveuse du corps. Par conséquent, il s’agit de voies motrices descendantes dans la moelle épinière. A l’inverse, les voies sensorielles trouvent leur origine à une extrémité nerveuse du corps pour se propager vers l’encéphale, il s’agit donc de voies ascendantes.

Vascularisation

Afin d’assurer les nombreuses fonctionnalités apportées par la moelle épinière, un réseau vasculaire dense est requis sur toute sa longueur, dont la géométrie et la densité locales sont évalués comme étant dirigées par les besoins métaboliques minimum des régions vascularisées. La terminologie des vaisseaux la plus couramment utilisée dans la littérature sera utilisée dans cette thèse, cependant il est possible de trouver de nombreuses autres appellations (Amato & Stolf, 2015). On peut distinguer deux grandes catégories de vaisseaux, sur un plan transverse au sein de la moelle épinière d’une part, et d’autre part un réseau parcourant la moelle sur sa longueur et relié aux autres vaisseaux extra-médullaires  . Les artères et les veines sont situés dans l’espace subarachnoïdien. Dans le cas des artères centrales pénétrant la moelle épinière, elles sont accompagnées de la pie-mère et de l’arachnoïde jusque dans la substance grise (Woollam et al., 1958).