Les soudaines douleurs dorsales sont souvent provoquées par des hernies discales. Les disques intervertébraux agissent comme des coussinets-amortisseurs et sont constamment sollicités tout au long de la vie. S’ils se font friables et se fêlent, une partie de leur tissu peut se déloger et comprimer un nerf ou le canal rachidien. Il peut en résulter de violentes douleurs. Les vertèbres lombaires sont les plus exposées. Le traitement par médicaments antidouleurs et anti-inflammatoires suffit souvent à mettre fin à ces épisodes. Dans les cas graves, toutefois, il faut opérer.

Le second type d’opération consiste à fixer entre elles les vertèbres en cause en y insérant des vis solidarisées par une pièce métallique. On y recourt en particulier lorsque les mouvements du sujet provoquent un important déplacement relatif des deux vertèbres. Il s’agit cependant d’une intervention très invasive et risquée qui, parfois, ne fait que déplacer le problème, les vertèbres suivantes se trouvant surchargées et pouvant céder à leur tour.

Pour décider du type d’intervention, les médecins font appel à la radiographie. Ils prennent généralement deux images du sujet, lequel se tient tout d’abord droit, puis penché en avant. Lorsque les vertèbres en cause apparaissent fortement décalées, voire ont sensiblement pivoté l’une part rapport à l’autre, il est nécessaire de les solidariser. Si ce n’est pas le cas, une décompression peut suffire. Cependant, plusieurs études ont montré que la comparaison de deux images fixes pouvait être insuffisante: près d’un tiers des patients ayant subi l’opération la plus simple devaient être réopérés. Il y a également lieu de croire que les patients dont on a solidarisé les vertèbres n’auraient pas tous vraiment eu besoin d’une telle intervention. Le problème est que les images ne montrent que la position initiale et finale des vertèbres, et non ce qui se passe réellement lors du mouvement.

La dynamique du mouvement est déterminante

Des chercheurs du Mechanical System Engineering Lab de l’Empa et du Département des interventions orthopédiques de l’Université de Pittsburgh ont montré que, en cours de mouvement, les vertèbres ne se déplaçaient pas linéairement. "Bien au contraire, la manière dont elles se déplacent varient beaucoup d’un patient à l’autre", explique Ameet Aiyangar, chercheur à l’Empa et co-responsable du projet. Pour réaliser l’étude qui leur a valu le prix 2018 en sciences de bio-ingénierie de l’ISSLS, les chercheurs ont réalisé des radiographies dynamiques continues de sept patients souffrant de hernies discales et de sept personnes-témoins du même groupe d’âge se penchant progressivement en avant. Les données leur ont permis de calculer la rotation sagittale relative et le décalage plan relatif des vertèbres. Leurs résultats sont surprenants:

On s’attendrait à ce que, lors du mouvement, l’angle de rotation sagittale et le déplacement vertical varient de concert, ce qui s’est confirmé sur la majorité des personnes-témoins sans problème de dos.

Paradoxalement, chez l’un des patients, les vertèbres se sont tout d’abord décalées en sens inverse du mouvement puis ont regagné leur position médiane. Leur position initiale et finale semblait indiquer qu’elles étaient stables alors que, en mouvement, elles étaient éminemment instables. Chez ce patient, une simple décompression n’aurait pas servi à grand chose, il fallait solidariser les deux vertèbres. Dans ce cas, l’analyse classique aurait donc gravement sous-estimé la situation. Un risque que les chiffres reflètent: la comparaison par la méthode des images initiales et finales des cas étudiés fait état d’un déplacement moyen de 0,4 mm alors que, calculée sur l’intégralité du mouvement, la moyenne des déplacements est de 4,6 mm, soit onze fois plus.

Chez d’autres patients, les vertèbres se sont à peine décalées, mais ont commencé par une nette rotation en sens inverse pour ensuite revenir en place. Seuls deux patients ont présenté un mouvement correspondant approximativement à l’attente. Finalement, chacun des patients étudiés présentait un déplacement égal ou supérieur à 1,8 mm, alors que la méthode clinique habituelle indiquait moins de 0,4 mm pour trois des sept patients.

Une technologie non encore adaptée à la clinique

Ces observations indiquent que les bases sur lesquelles on choisit actuellement le type d’intervention sont souvent insuffisantes. La situation devrait être évaluée dynamiquement. Suffirait-il donc de remplacer les équipements de radiologie à images fixes par des appareils à images dynamiques? Ce n’est malheureusement pas aussi simple: la technologie nécessaire dite „Dynamic Stereo X-Ray“ (DSX) est encore très peu répandue et les calculs nécessaires pour reconstituer les mouvements très complexes. "Pour le moment, cette technologie en est au stade de la recherche. Nous sommes toutefois à l’aube d’un processus de transition, ces appareils pourraient un jour appartenir au quotidien clinique", explique Aiyangar. Dans l’attente, il propose de ne pas se contenter de deux images mais de prendre une petite série d’images statiques à différents moments du mouvement et de les comparer.

Thérapie ou opération?

Aiyangar a déjà d’autres idées: il souhaite étudier l’approche thérapeutique des hernies discales. Les mouvements de stabilisation du dos font appel à 200 faisceaux musculaires différents. Impossible d’en mesurer simultanément l’état pour ensuite en déduire la thérapie la plus indiquée. "La modélisation des systèmes complexes pourrait ici s’avérer très utile au choix de la meilleure intervention de première ligne". Et dans bien des cas, pense-t-il, une thérapie bien choisie pourrait permettre d’éviter une opération.

Le meilleur traitement pour la hernie discale