Scoliose idiopathique juvénile et de l'adolescent

"Faute de clou on perdit le fer ;
faute de fer, on perdit le cheval ;
faute de cheval, on perdit le cavalier ;
faute de cavalier, on perdit une bataille ;
faute de bataille, on perdit le royaume !"

Comptine folklorique

SCOLIOSE ET THEORIE DU CHAOS

Dr Jean-Claude de MAUROY

 

La scoliose idiopathique de l'adolescent présente plusieurs caractéristiques la rapprochant d'une pathologie d'évolution chaotique. Il est impossible de prédire l'évolution et l'évolutivité d'une scoliose lorsque nous la mettons en évidence précocement avec une angulation entre 10 et 25°.

Le traitement orthopédique conservateur ne permet pas d'enrayer l'évolution de toutes les scolioses et il est impossible de prévoir le succès ou l'échec de ce traitement.

Il existe des seuils biomécaniques et de croissance confirmant la non linéarité de l'évolution.

Paradoxalement, il faut être "normal" pour développer une scoliose ; les grosses pathologies telles que hémiplégie infantile et amputation congénitale provoquent peu de déviations du rachis.

Le modèle chaotique nous permet de mieux comprendre l'évolution, et les principes empiriques du traitement orthopédique conservateur de la scoliose. Il modifie sensiblement le discours avec le patient et sa famille.

1 • Introduction

La tradition populaire illustre bien le fait qu'une succession d'événements puisse atteindre un point critique au-delà duquel une petite perturbation initiale peut prendre des proportions gigantesques. Le chaos correspond à ces points critiques.

Au cours de ces 40 dernières années, mathématiciens et physiciens ont tenté d'expliquer l'aspect irrégulier de la nature, son caractère discontinu et désordonné par la théorie du chaos.

En 1963 le titre de la communication d'Edward Lorentz, la plus citée dans la bibliographie spécialisée, pose bien le problème : "Est-ce qu'un battement d'ailes de papillon au Brésil peut provoquer une tornade au Texas ?".

La théorie du chaos a permis une progression dans la compréhension de toutes les sciences.

En médecine, depuis 1986, cette théorie permet également d'expliquer l'évolution de nombreuses pathologies.

2 • Bases Paléo anthropologiques et physiologiques

La verticalisation des vertébrés a entraîné une modification considérable de la fonction du rachis avec la suppression du point d'appui au sol des membres supérieurs, c'est-à-dire le passage d'une chaîne cinétique fermée à une chaîne cinétique ouverte.

Le bassin, de vertical chez le grand singe, s'est progressivement antéversé provoquant une inclinaison de la base sacrée sur l'horizontale et une lordose lombaire (figure 1 et 2).

Cette antéversion du bassin est contrôlée par le développement des muscles fessiers qui est caractéristique de l'homo sapiens et bien représenté sur les statuettes dites "vénus magdalénienne". (figure 3)

Le développement du bassin est un compromis entre les nécessités de l'accouchement avec augmentation du volume du crâne de 400 à 1 500 cm3 et les contraintes de la marche bipède avec limitation de l'écartement des hanches selon le principe de la balance de Pauwels. En appui unipodal, si la tête fémorale s'éloigne trop de la ligne de gravité, la tension du moyen fessier devient trop forte et le cartilage articulaire ne supporte plus les pressions et évolue ves la coxarthrose (figure 4).

Le bébé va donc naître très immature et un rattrapage spécifique aura lieu à l'occasion de la croissance pubertaire qui est spécifique de l'homo sapiens. Or c'est à l'occasion de la croissance pubertaire que la fragilité du rachis est maximale.

Le rachis thoracique reste incurvé en cyphose. Pour repositionner la tête par rapport au bassin, une lordose cervicale et une médialisation du trou occipital vont centrer la tête sur le polygone de sustentation.

L'équilibre ressemble un peu à celui d'un crayon posé sur la pointe et nécessite un ajustement permanent des structures musculo-ligamen-taires sur le flexible rachidien.

L'ontogenèse de l'enfant reproduit la phylogenèse et permet de mieux comprendre les mécanismes d'équilibre. L'enfant commence à marcher vers l'âge de 1 an comme les premiers australopithèques en courant après son axe de gravité. Jusqu'au moment de la latéralisation vers 6 - 7 ans, il marche comme un Néandertal, se fatiguant vite et étant incapable de dissocier le mouvement, c'est à dire de marcher lentement lors de la consultation. Il n'existe pas de pas pelvien et de dissociation des ceinures. Lorsqu'il commence à tendre la main droite, il acquiert des mécanismes adultes avec contrôle du cerveau par modulation de fréquence et d'amplitude sur une onde porteuse de type chaotique. Ce mécanisme est automatique et repose sur l'utilisation de schémas enregistrés au niveau de l'hippocampe. Le bio feed-back est en effet beaucoup trop lent et n'intervient que dans des circonstances exceptionnelles comme les chutes ou des situations d'apprentissage.

3 • Qu'est-ce que la scoliose ?

La scoliose n'est pas une maladie, c'est un symptôme, elle n'appartient à aucune spécialité.

Classiquement, on parle de scoliose au-delà de 10° d'angulation Cobb. La gibbosité permet de différencier une attitude scoliotique d'une scoliose structurale. Ces définitions doivent être complétées.

L'attitude scoliotique est une scoliose réductible soit en décubitus, soit lorsque l'on compense une inégalité de longueur des membres inférieurs, par exemple.

Le paramorphisme est une scoliose avec gibbosité minime inférieure à 10 mm, fréquente chez le sportif, dont la convexité se situe du côté du membre dominant, sans altération osseuse apicale.

La scoliose structurale est une scoliose avec effondrement du mur postérieur concave de la vertèbre scoliotique apicale. (figure 5)

4 • Les bassins d'attraction

On peut distinguer deux "bassins d'attraction" :

1 • le bassin et le rachis peuvent alors être considéré comme un métronome, (figure 6)

2 • la tête, le rachis pouvant alors être considéré comme un pendule. (figure 7)

C'est l'ajustement concomitant de ces deux bassins d'attraction qui va permettre l'équilibre postural de la colonne vertébrale.

Si l'on enregistre les micro mouvements au niveau de la tête, on obtient un tracé de type chaotique.

L'existence d'un "attracteur étrange" musculaire, ligamentaire ou osseux, va entraîner soit une déviation vertébrale chez un enfant, soit une turbulence au niveau du rachis se traduisant cliniquement par des dorsalgies.

5 • Imprédicibilité de l'évolution

Il faut bien reconnaître que si nous connaissons relativement bien les lois de la croissance osseuse, la physiologie nerveuse et musculaire, la biomécanique vertébrale, les facteurs expérimentaux reproduisant une scoliose, les éléments cliniques péjoratifs... Nous sommes incapables de prédire l'évolutivité d'une scoliose.

Lorsqu'en 1989, Mme Duval-Beaupère recherche tous les critères pouvant servir de prédicteurs de l'évolutivité d'une scoliose en période de croissance, elle ne peut retenir qu'un seul facteur avec un intervalle de confiance de 95 % ; c'est une angulation de scoliose supérieure à 35°, c'est-à-dire une scoliose dont le mur postérieur de la vertèbre apicale s'est déjà effondré.

En pratique, il faut bien dire à un enfant présentant une scoliose de 20° à 11 ans que nous ne pouvons prédire l'évolution, et que seule la surveillance stricte au moins tous les 6 mois permettra de préciser cette évolution et d'adapter la thérapeutique. Il ne faut en aucun cas rassurer à tort, ni dramatiser en envisageant un corset préventif.

6 • La scoliose de moins de 25° évolue de façon chaotique (figure 8)

ECHEC DU "SCHOOL SCREENING" AMERICAIN

Le bilan rétrospectif du "school screening" des anglo-saxons est un échec. Il n'y a eu aucune modification du nombre d'enfants opérés dans les états qui ont pratiqué ce dépistage scolaire, par rapport aux états voisins, et ce type de dépistage a été abandonné dans les états anglo-saxons. Seule la surveillance régulière de la colonne de ces enfants par tous les partenaires de santé permet le dépistage et la prise en charge thérapeutique précoce qui a permis la forte diminution des indications chirurgicales pour ces scolioses idiopathiques au cours de ces dernières années.

IMPREDICIBILITE DE L'EVOLUTIVITE

Lorsque cette scoliose est évolutive, il nous est également impossible de prévoir en début de traitement orthopédique conservateur, si celui-ci est suffisant pour éviter l'évolution de cette scoliose. Les 17 enfants sur 931 scolioses revues 2 ans après l'ablation de l'orthèse qui sont des échecs vrais du traitement orthopédique ne présentaient pas initialement de caractéristiques particulières. On ne peut cependant pas invoquer les lois du hasard, au fur et à mesure de l'évolution vont apparaître les signes de gravité de la scoliose, dos plat, forte rotation, gibbosité angulaire, maigreur. L'évolutivité de la scoliose, bien que non prédictible n'est  pas une loterie.

 

Dès lors deux attitudes sont possibles :

1 • continuer à rechercher des critères prédictifs en les associant à l'aide de formules complexes ;

2 • admettre que l'on ne peut pas prédire l'évolutivité d'une scoliose d'angulation inférieure à 20° en période de croissance pubertaire et rechercher un autre modèle de référence.

8 • Seuils

L'évolution d'une scoliose est non linéaire et nous avons décrit avec Stagnara des discontinuités ou seuils.

Nous citerons quelques exemples caractéristiques.

Le seuil le plus simple à comprendre est le seuil biomécanique :

C'est ainsi qu'au-dessous d'un certain degré de courbure 30° qui peut correspondre à un degré de rotation de 20°, l'évolutivité de la scoliose est aléatoire même pendant la poussée pubertaire avec une évolution dans un cas sur deux ; par contre lorsqu'elle a dépassé le seuil, cette évolutivité est pratiquement constante, cette aggravation pouvant même se poursuivre lentement à l'âge adulte.

Deux éléments interviennent :

• Au niveau de la vertèbre apicale, pour un mouvement s'effectuant dans le plan sagittal, les muscles transversaires épineux sont déséquilibrés aussi du fait de la déformation des apophyses transverses et épineuses.

Pour une angulation faible, inférieure à 30°, si l'on considère le mouvement habituel de flexion du tronc dans un plan sagittal, les bras de levier des muscles de la concavité et de la convexité se situent de part et d'autre du centre de rotation du corps vertébral et permettent donc une stabilité du rachis. A ce stade toute l'activité musculaire va dans le sens de la correction de la scoliose.

Pour une angulation forte, supérieure à 30°, si l'on considère le même mouvement de flexion du tronc dans un plan sagittal, la forte rotation au niveau de la vertèbre sommet modifie les bras de levier des muscles qui se situent du même côté par rapport au centre de rotation du corps vertébral et la contraction va dans le sens d'une aggravation de la scoliose. (figure 9)

L'activité musculaire peut donc aggraver la scoliose.

• La rotation

On peut schématiser les muscles guidant le corps vertébral comme un triporteur lourdement chargé. La charge passe par les corps vertébraux, la conduite se fait par les muscles agissant sur les transverses qui constituent le guidon. Si le virage dépasse 30°, le triporteur dérape, avec accentuation de la rotation. C'est l'effet triporteur. (figure 10)

Seuil croissance

Au-dessus d'un seuil de 30° de courbure et de 20° de rotation tout devient nocif, la croissance au premier chef, mais peut-être aussi bien des exercices de musculation inconsidérés autant symétriques qu'asymétriques. Les pressions osseuses deviennent trop asymétriques au niveau de la vertèbre apicale et entraînent un cercle vicieux de la déformation osseuse. Toute rééducation isolée qui travaille sur une courbure de plus de 30° est au moins discutable. Il faut que par posture ou moyens orthopédiques on obtienne une réduction préalable au-dessous de ce seuil pour prétendre ne pas être nocif. Par contre si la croissance est terminée les facteurs biomécaniques n'ont plus du tout les mêmes conséquences, le problème est celui du suivi de toute déformation ostéo-articulaires au long cours avec en plus le cas particulier du rachis : distension ligamentaire, évolution vers des ostéophytes de traction, de pression, discopathies exagérant les désordres, dislocations et synostoses.

9 • Enfant normal

Les amputés congénitaux du membre supérieur, les hémiplégies infantiles ne développent une scoliose que dans 10 % des cas et encore s'agit-il plus d'une exagération d'un paramorphisme que d'une déviation struturale.

En fait et paradoxalement, il faut être un enfant normal pour développer une scoliose.

10 • La scoliose de plus de 25° évolue de manière linéaire

A partir de 25°, les pressions deviennent asymétriques au niveau du corps vertébral, et en période de croissance pubertaire, les lois de Wolf et Delpech expliquent la déformation progressive du corps vertébral et l'évolution linéaire bien schématisée par les courbes de DUVAL-BEAUPERE.

11 • Scoliose multifactorielle

L'étude expérimentale des scolioses montre que de nombreux facteurs peuvent provoquer une scoliose chez l'animal : facteurs osseux, musculaires, ligamentaires, neurologiques, métaboliques et chimiques, posturaux.

On admet que la scoliose est une maladie multifactorielle, mais on n'a jamais pu démontrer que l'association de plusieurs facteurs va provoquer la scoliose.

La transposition linéaire chez l'homme est décevante.

La transposition chaotique est logique.

On admet volontiers qu'une perturbation du système postural, par exemple au niveau de l'articulation temporo-mandibulaire, ou du capteur podal, puisse dérégler le système et provoquer la tornade scoliotique. Il est par contre aussi illusoire de vouloir traiter la scoliose par une semelle plantaire que d'aller à la chasse au papillon pour éviter la tornade. (figure 11)

12 • Scoliose et modélisation biomécanique

D'après Maxwell la colonne vertébrale est un système instable tel un crayon posé sur la pointe. Pour maintenir une position verticale, la colonne va osciller en permanence autour d'une ligne de gravité initialement verticale. A l'occasion d'une perturbation de ce double mouvement oscillatoire permanent, la position d'équilibre ne sera plus la verticale, et la scoliose va se constituer.

Lorsqu'il existe une pathologie, le système oscillatoire est trop perturbé. L'équilibre est obtenu dans d'autres conditions, notamment par un élargissement important du polygone de sustentation (Mackay, 1977).

13 • Scoliose   et rééducation

Aucune méthode de rééducation n'a pu faire la preuve de son efficacité linéaire jusqu'à ce jour en évitant l'évolution de toutes les scolioses de 20° traitées par cette méthode ; ce qui est logique si l'on admet la théorie du chaos.

Faut-il pour autant abandonner le rééducation de la scoliose ?

Au contraire, lorsque nous sommes dans une zone à risque sismique, nous construisons selon des normes anti-sismiques. La rééducation "anti-sismique" renforce les structures musculo-ligamentaires rachidiennes, rééquilibre ses mêmes structures et par la correction posturale évite les attitudes vicieuses. Elle limitera les conséquences de la tornade.

14 • Scoliose et mise en  place précoce d'un corset

La mise en place d'un corset à titre préventif, même élastique, même nocturne, parce que peut-être la scoliose va évoluer, est l'une des erreurs les plus fréquemment commises. Un corset a des répercussions psychologiques notables. Il n'a jamais guéri systématiquement une scoliose même mineure. C'est un dispositif anti-effondrement, un étai qui évite l'effondrement du mur vertébral en période pubertaire. L'expérience du "school screening" américain doit inciter à la prudence.

15 • En conclusion

Au contraire de la géométrie classique euclidienne la nouvelle géométrie du chaos donne de l'univers une image anguleuse et non arrondie, rugueuse et non lisse, c'est la géométrie du tordu, du disloqué qui s'applique parfaitement à la scoliose. La nature est profondément non-linéaire. Le système chaotique est stable si son caractère désordonné se maintient habituellement face à de petites perturbations comme la bille de plomb agitée au fond du bol. Ainsi un système complexe et stable comme l'équilibre du rachis peut engendrer une turbulence : la scoliose (Haken, 1990).

Si l'on accepte ce modèle, comme pour la météorologie, on peut distinguer, le ciel bleu sans scoliose, le ciel nuageux de l'attitude scoliotique ou au contraire orageux de la scoliose structurale évolutive, parfois c'est la tempête avec une évolution annuelle de plus de 15°. Il sera impossible de faire des prévisions à long terme et l'on devra se contenter de suivre attentivement la scoliose pour protéger le rachis avant que ne survienne la tornade. Le recueil d'un maximum d'informations cliniques est indispensable si l'on veut que le bulletin météo soit satisfaisant. Mais il sera également illusoire de vouloir prévenir l'évolution d'une scoliose par une pilule ou une méthode kinésithérapique miracle ou une gouttière dentaire, même si certaines bases physiologiques sont exactes. On ne peut demander à la rééducation d'éviter le tremblement de terre, mais lorsque nous sommes dans une zone à risque, il faut construire selon des normes anti-sismiques pour limiter au maximum les effets de la turbulence.

Lorsque malheureusement, le mur postéro-concave s'est effondré, seul le traitement orthopédique conservateur permettra d'éviter la poursuite de l'évolution en bloquant la turbulence et en soutenant l'élément osseux. 

RÉFÉRENCES

Gleick J.:  La théorie du chaos. Vers une nouvelle science.Flammarion éd. Paris, 1991.

Goldberger A.L., Bhargava V., West B.J. : Nonlinear dynamics of theheartbeast. Physica 1985, 17D, 207-14.

Haken H., Wunderlin A. : Le chaos déterministe. La recherche, 1990, 21, lZ48-55.

Lorentz E.N.: Deterministic nonperiodic flow. J. Atmospheric Sciences, 1963, 20, 130-41.

Lorentz E.N. : Predictability : Does the flap of ò butterfly's wings in Brazil, set up a tornado in Texas ? American Association for the Advancement of Science. Washington, 29 décembre 1979.

De Mauroy J.C. : La scoliose, traitement orthopédique conservateur. Sauramps édit. Montpellier, 1996.

Mackay M.C., Glass L.: Oscillation and chaos in physiological control systems. Science, 1977, 197, 286.

Sparrow C. : The Lorentz equations, bifurcations, chaos, and strange attractors. Springer Verlag ed. New York, 1982.

Thom R. :  Modéles mathématiques de la morphogénése. Union Générale d'éditions. Paris, 1974.

Thom R. : Paraboles et catastrophes. Flammarion édit. Paris, 1983.

Winfree A.T. : When time breaks down : the three dimensional dynamics of electrochemical wawes and cardiac arythmias. Princeton university Press. Princeton, 1987.

 

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