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Extrait du rapport de neurochirurgie Lille 2006

HOMINISATION  CEPHALIQUE  ET  PESANTEUR

 

Raphaël FENART

La caractéristique la plus notable de l’évolution des Mammifères et des Primates est l’avènement  de la station érigée de l’espèce humaine. Ella se traduit par des modifications qui intéressent toutes les parties du corps : libération de la main, adaptation du pied à un polygone de sustentation réduit, changement de direction de la colonne, acquisition par celle-ci de courbures lui procurant une élasticité décuplée, rotation du bassin dont les éléments fondamentaux se modèlent en fonction de nouvelles contraintes mécaniques avec notamment la naissance de la zone « glutéale » de l’ilion donnant attache aux extenseurs lombaires et aux muscles fessiers. C’est à ce propos que le célèbre naturaliste, Buffon, en 1750, caractérisait l’espèce humaine, non pas par son cerveau, mais par le fait qu’elle était la seule à « avoir des fesses » ! Un singe n’a pas de fesses.  Bien entendu, d’importantes modifications accompagnent aussi les processus d’hominisation au niveau céphalique. Elles seront l’objet essentiel de notre intervention.

 

 

La gravitation universelle a accompagné l’évolution ; on peut même dire qu’elle l’a « canalisée » en lui imposant des contraintes absolues. Dans la tête existe  un « capteur » de la pesanteur : le labyrinthe de l’oreille, avec notamment ses 3 canaux semi-circulaires.

Les labyrinthes s’observent dès que les Vertébrés font leur première apparition, comme le montre ce Céphalapsis, tout petit Poisson fossile qui vivait au Spitsberg il y a presque un demi milliard d’années. Mais il ne possédait que 2 canaux ; le troisième apparaîtra plus tard, en même temps que les mâchoires.

On retrouvera les labyrinthes tout au long de l’évolution, chez tous les Vertébrés, comme le montre ce perroquet et, bien sûr, chez les Mammifères…

         …Cheval

Par exemple chez ce cheval.

La signification physiologique du labyrinthe a été à l’origine de son choix  comme  système de repérage de tous les constituants de la tête, tant pour le squelette que pour les parties molles, préférentiellement à bien d’autres. C’est un O.R.L. Louis Girard qui, le premier, en 1910, a préconisé son utilisation. Cette figure est tirée de son travail. Pourquoi ne pas adopter, en anatomie, comme indicateur d’horizontalité, l’élément qui fournit cette même notion en physiologie ? La méthode « vestibulaire » était née. Elle a été reprise en 1922 par Fernando Perez, puis, après un hiatus de 30 années, à Lille, par celui qui fut mon maître : le Professeur Antoine Delattre.

Actuellement, beaucoup d’autres référentiels sont utilisés, tels que le plan de Francfort. Mais outre le fait qu’il s’agit d’une convention, certaines conditions à une application universelle ne sont pas réalisées, notamment l’indépendance vis à vis de tout point de la tête. D ’importants changements s’observent : tant phylogéniques qu’ontogéniques, entre le Francfort et le vestibule, comme vous pouvez le voir.

L’orientation vestibulaire, conçue à l’origine pour des applications anthropologiques et paléontologiques, offre aussi un intérêt pour tous ceux qui ont besoin de repérages précis et de superpositions dans des axes communs : en orthopédie dento-faciale, chirurgie crânienne et faciale, anatomie comparée et applications artistiques. A l’inverse de ce qui se fait  habituellement, l’orientation vestibulaire renseigne d’abord sur la position spatiale de tous les points, d’où découlent secondairement : la forme et la taille des os et des organes étudiés.

         Tout point de la tête se trouve défini avec exactitude par ses 3 coordonnées rectangulaires : x, y, z, orientées positivement vers le haut, l’arrière et la gauche (comme en Anthropologie et en numismatique).

Pour mettre en évidence les axes, les techniques ont beaucoup évolué depuis les premières  applications en Anthropologie. La dissection faisant apparaître le canal semi-circulaire externe apportait l’horizontale. Une perpendiculaire au milieu du canal fournissait la direction vertico-frontale.

Puis vint le temps de la tomographie que l’on superposait à un télé-profil dans une zone réservée par un cache de plomb. Le scanner puis l’I.R.M. ont apporté leurs images du canal.

IRM dans le plan parasagittal du vestibion

L’essentiel étant de retrouver celle de la section crânienne para-sagittale du crâne, ici représentée.

         L’orientation bilatérale permet de définir un plan médian, utilisable lors de la recherche d’une symétrie. Il s’agit du plan « médio-labyrinthique », médiateur de l’axe transverse (de Perez), unissant les centres des 2 labyrinthes. Bien entendu, ce plan de symétrie exclut tous les autres, par définition !  Par cohérence avec le principe de l’orientation vestibulaire, et par simple logique, le plan médio-labyrinthique a été préféré à ceux déterminés par 3 points impairs

Avant d’évoquer quelques applications, il convient de s’interroger sur la signification de l’horizontale vestibulaire « in vivo », la notion d’horizontalité étant liée à celle de la verticalité  pour le lieu considéré.

Mais la tête de l’animal et  de l’Homme est mobile par rapport à cette dernière.

Son orientation ne peut être qualifiée de « normale » car si l’on demande à quelqu’un de se tenir normalement, il va se mettre au « garde à vous », surtout s’il a fait son service militaire !

L’orientation vestibulaire n’est ni « habituelle », ni « moyenne », ni « équilibrée », ni « conventionnelle » ! Diverses expérimentations chez l’animal ont confirmé les propos de Girard qui écrivait, en 1943, que la position « ortho-vestibulaire » répondait à une situation « d’alerte » pour l’attaque, la recherche de la nourriture et la défense du territoire. Dans ces conditions, les organes des sens ont leur maximum d’efficacité.

Des relations existent d’ailleurs entre ceux-ci, surtout avec la vue. Selon Djuim (un auteur hollandais), on observe chez les Oiseaux une « zone rubanée » de la rétine, parallèle au canal semi-circulaire horizontal, mais chez l’Homme, on ne la retrouve pas.

Il est illusoire de se fier à la position de la tête lorsqu’on observe l’horizon ou que l’on se regarde dans un miroir car un clinomètre enregistreur placé sur un patient dont l’orientation vestibulaire est connue montre que le regard peut rester fixe malgré une variation angulaire importante de la position céphalique.

Si, pour quelque raison que ce soit (expérimentale ou pathologique, comme une scoliose) le crâne était amené en situation inadéquate, les labyrinthes se repositionneraient pour obéir à nouveau à la direction de la pesanteur, en mettant en jeu des réflexes qui vont progressivement agir, par les muscles « sustentateurs », sur les éléments osseux du crâne. Des déformations crâniennes en résulteront. Cette nouvelle morphologie  économise l’énergie mise en jeu par ces réflexes.

En ce qui concerne les résultats obtenus par nous, en appliquant la méthode vestibulaire, c’est une gageure que de tenter de résumer succinctement, plus d’un demi- siècle de recherches. En se concentrant sur l’essentiel, évoquons d’abord l’ontogenèse du crâne humain. Chaque point craniométrique, défini par ses 3 coordonnées vestibulaires, décrit, dans l’espace, un trajet représenté par une courbe qu’on peut projeter sur chacun des 3 plans : sagittal, horizontal, et vertico-frontal.

Trajets ontogéniques

Sagittalement où les faits sont les plus démonstratifs, on voit que, pour le neurocrâne, l’incurvation des trajets augmente pour les points les plus postérieurs (exemple pour l’inion ou protubérance occipitale). C’est ce qu’on a nommé la « rotation positive ». Au contraire, tous les éléments splanchnocrâniens tournent dans l’autre sens.

Ce rappel de résultats est l’objet d’une récente publication de crâniogrammes représentant,en grandeur naturelle, 9 stades ontogéniques orientés, du fœtus de 5 mois à l’adulte, statistiquement calculés, pour plus de 150 points, médians et latéraux. Pour chaque tranche d’âge sont apportées les projections en 6 incidences vestibulaires principales : latérale, médiane, supérieure, inférieure, antérieure et postérieure, avec et sans mandibule.

Les parties molles, notamment encéphaliques telles que les espaces liquidiens et les principales scissures ont aussi été positionnées, au moins chez l’adulte.

Vitesses de croissances  entre 8,5 mois et 2 ans

 

Connaissant les positions successives d’un point, par celles de ses coordonnées, on peut savoir, durant une période définie, quelle est la distance parcourue dans l’espace, par ce point, et quelle est sa vitesse moyenne (exprimée en millimètres par an). Par exemple, chez l’enfant, entre 8 mois et demi et 2 ans, la répartition des points selon 5 catégories de vitesses montre des zones de croissance : de la plus faible (en vert) à la plus élevée (en bleu).

Cette figure résume bien l’ontogenèse du crâne de l’Homme avec, en rouge, la rotation occipitale, positive, liée à la verticalisation de la colonne, contrastant avec la quasi-fixité des directions faciales.

Les faits précédents doivent maintenant être comparés à ceux observables chez les Mammifères, et plus particulièrement chez les Primates, en utilisant la même méthodologie. On constate que, chez ces Anthropomorphes, la rotation du postéro-crâne s’effectue en sens inverse de celle l’Homme. Elle est dite « négative ».

L’analyse rigoureuse du trajet d’un point tel que l’inion, effectuée chez de nombreuses espèces, montre, surtout chez les Primates, qu’après une période infantile plus ou moins courte, à rotation positive, il se produit une inversion, la rotation devenant négative. Ainsi, plus on considère un stade jeune, plus les espèces se ressemblent. C’est la loi de Haeckel, qui contredit celle de la foetalisation, de Bolk. L’Homme est le seul à poursuivre sa courbe dans le sens positif et à effectuer la totalité du trajet le menant à la station droite. Les fossiles pré-humains ont leur place dans l’éventail resté ouvert entre le singe actuel le plus évolué : le Bonobo, et l’Homme.

Dans une espèce donnée, des différences existent d’ailleurs, selon le sexe. Chez la femme, le massif facial est plus reculé que dans le sexe masculin.

Après la croissance vient la sénescence. La tête subit l’affaissement de la colonne, mais le postéro-crâne maintient sa forme, contrairement à toute la zone pré-vestibulaire qui, subissant l’action de la pesanteur, chute de plus d’un centimètre, surtout dans ses éléments latéraux.

La phylogenèse, résultant d’une suite ininterrompue d’ontogenèses, est la séquence des adultes d’espèces de plus en plus évoluées, menant à l’hominisation, sans que cela implique une notion de filiation. Passant du Quadrupède au Primate, et de celui-ci à l’Homme, la rotation occipitale positive est retrouvée, lors du redressement du corps, s’accompagnant (ici, en noir) d’un développement neurocrânien postérieur. Une « brisure » de la base du crâne en résulte, au niveau de la selle turcique. Le splanchnocrâne se réduit, s’élève et recule en conservant son orientation générale.

Une superposition orientée, entre l’Homme et le gorille, par exemple,  démontre que les modifications neurocrâniennes sont effectivement occipitales, et non pas frontales comme voudrait le faire croire l’expression : « front fuyant » employée par les habituels intervenants des médias. C’est une question de présentation  d’un crâne en ignorant aussi la table osseuse endocrânienne.

Lors de la phylogenèse, bien d’autres modifications s’observent depuis les Mammifères quadrupèdes, par exemple l’émergence du rocher.

En effet, l’os pétreux est originellement caché par le squamosal.

 

Cette figure compare la section horizontale vestibulaire du crâne d’un chien et d’un Homme, avec alignement des axes de Perez. On observe l’élargissement crânien, la bascule occipitale, le recul facial, l’ascension hypophysaire et la formation des 3 étages de la base crânienne.

Lorsqu’on veut comparer des incidences horizontales ou vertico-frontales entre espèces de tailles très différentes, il ne suffit pas d’avoir un système d’axes commun, mais il faut encore posséder une base de réduction à grandeur commune. Celle utilisée est la largeur moyenne comprise entre les centres des condyles mandibulaires qui reculent. Par exemple une telle projection horizontale permet de voir, entre un Carnivore et l’Homme, que le nasion se fixe, que le point orbitaire interne recule, ce qui donne naissance au dos du nez et provoque la « frontalisation » orbitaire.

Un trajet phylogénique vertical est suivi, du chien à l’homme, par l’hypophyse et par le centre du crible ethmoïdal et celui du trou occipital, malgré la rotation de ces deux derniers éléments.

De nombreuses recherches ont porté sur la face et la mandibule. Sans pouvoir entrer dans les détails, disons que les changements phylogéniques qui s’y produisent se font par des translations selon des directions bien déterminées, (alors que nous avons vu que ceux du postéro-crâne étaient des rotations). De simples glissements de ces droites permettent de passer d’une espèce de Primate à une autre, et ce ceux-ci à l’Homme. Le menton se forme par recul de la région alvéolaire, et non par avancée de la partie basse de la symphyse.

La direction faciale la plus caractéristique est celle des plans manducateurs, à 30 degrés sous l’horizontale vestibulaire. A part de très rares exceptions, cet angle se vérifie chez l’ensemble des Mammifères.

 

Grâce à ces directions notables, nous avons analysé le degré de prognathisme et son mode de réduction phylogénique, en considérant d’abord une « endo-face » positionnant l’ensemble manducateur relativement au point antérieur du crible ethmoïdal, puis une « exo-face » constituée par la périphérie faciale, et qui est le prolongement de l’exo-crâne.

La disjonction entre ces 2 ensembles faciaux engendre le sinus frontal, parfois important comme chez le gorille.

Les directions manducatrices paraissent « suspendues » aux labyrinthes car elles gardent leurs caractéristiques même dans des cas extrêmes : pathologiques, ethniques, intentionnelles.

Même dans l’oreille, les influences phylogéniques liées à la station érigée sont rencontrées. Dans le labyrinthe, les 2 canaux verticaux tournent relativement au canal horizontal. La cochlée et les fenêtres ronde et ovale suivent ce mouvement. Ce fait apporte une condition « nécessaire mais non suffisante » (comme on dit en mathématique !) pour le blocage stapédien. L’otospongiose, affection spécifique à l’Homme, fait partie des diverses « rançons » de l’érection du corps (avec les ptoses, les varices, les lombalgies…et autres ennuis).

Les osselets de l’ouïe présentent aussi la rotation phylogénique. Le marteau, par son manche subit, en plus, l’influence du recul facial ; son incurvation s’inverse chez l’Homme par rapport à celle observable chez  toutes les autres espèces mammaliennes.

La phylogenèse peut encore être étudiée en projection vertico-frontale vestibulaire, toujours à largeur commune de l’articulation temporo-mandibulaire qui s’élève. Ici sont figurés : un Carnivore, un macaque, un gorille et un Homme. On voit nettement que ce dernier est le seul dont le cerveau dépasse, en largeur, le niveau de cette articulation. Le condyle mandibulaire recule et s’élève durant l’évolution phylogénique. Il refoule vers le haut la surface sous-temporale qui est encore pratiquement plane chez le chimpanzé…

Les phénomènes rotatoires décrits pour le squelette se répercutent sur les parties molles. Bien entendu, la loge cérébelleuse suit la destinée du trou occipital. Mais en plus, on voit ici que la scissure de Sylvius bascule vers l’arrière pendant que le pôle temporal tourne sur place.

La rotation se manifeste aussi sur les ventricules latéraux.

Ils perdent un prolongement dans le bulbe olfactif et n’acquièrent une corne occipitale qu’à partir des Primates.

Dans l’ontogenèse humaine, la rotation ventriculaire positive est retrouvée.

Il est intéressant de se demander maintenant quelles relations existent, au cours de l’évolution, entre le déterminisme de la station droite et le développement céphalique. Est-ce que le redressement du corps, entraînant la rotation occipitale, ouvre dans le postéro-crâne un espace nouveau permettant un plus grand développement de l’encéphale ? Ou bien, à l’inverse, est-ce que l’augmentation volumétrique du cerveau refoule l’occipital en provoquant la verticalisation de la colonne ?

Quelques expérimentations ont tenté de répondre à ces questions. Tout d’abord, on a pu constater que des rats dépourvus de membres antérieurs avaient une incidence perturbée de leur colonne cervicale, réagissant sur l’occipital. Rétablissant les labyrinthes dans une orientation en accord avec la direction de la pesanteur, la forme du crâne a été modifiée, mais sans influence sur son volume.

Par ailleurs, une hydrocéphalie à développement lent, compatible avec la survie, a été analysée par ses répercussions, chez divers Mammifères. Leur orientation occipitale est restée normale. Ainsi, aucune des 2 hypothèses n’est donc vérifiée. Le déterminisme génétique de l’évolution de cette zone pourrait faire intervenir  séparément 2 tendances (développement cérébral et redressement corporel) qui présenteraient une levée d’inhibition, de façon alternative; un progrès volumétrique conditionnerait un progrès de la verticalisation, et inversement ?

Pour terminer cet exposé, à la fois trop long et trop succinct, on peut se poser la question  de savoir si l’hominisation  est terminée ? (En supposant, bien entendu, que se poursuivraient les mêmes processus que ceux qui l’ont régie jusqu’ici). De nombreux arguments anatomiques plaident en faveur de l’obtention actuelle d’un équilibre des formes. Cela est déjà acquis. Par exemple, entre le chat et l’Homme, la voûte bipariétale a complété sa sphérisation, du côté astérisque.

Par ailleurs chez l’Homme adulte, le plan d’occlusion arrive à être exactement tangent à la sphère bi-pariétale, à l’endroit où aboutit le rayon de celle-ci passant par le centre du trou occipital. Cet état n’est pas encore réalisé chez l’enfant car la face n’a pas terminé sa croissance et il est loin de l’être chez un chimpanzé. Toute poursuite d’un tel processus mènerait à un nouvel état de déséquilibre morphologique allant à l’inverse du concept d’évolution.

Une plus forte plicature de la base du crâne ferait, en outre, monter la fosse hypophysaire, diminuant ainsi le volume que le cerveau pourrait éventuellement gagner. Une pince ne peut se fermer au-delà d’une certaine limite, et encore faudrait-il qu’entre la rotation occipitale (entraînant la colonne cervicale) d’une part le recul  de la face, d’autre part un espace demeure pour le passage de la voie aéro-digestive. Contrairement à l’opinion de certains, je suis persuadé que « l’Homo futurus » n’existera pas. C’est déjà chacun de nous. Et avant d’escompter l’arrivée de nouveaux neurones, encore faudrait-il que nous soyons capables de bien utiliser les nôtres !

L’Homme a inventé de nombreux dispositifs qui lui permettent déjà d’aller bien au-delà de ce que la Nature l’a doté. Il pense aussi pouvoir s’échapper vers de lointaines planètes en espérant peut-être s’y reproduire. Mais a-t-il songé que, ce faisant, il se priverait immédiatement du seul facteur extra-génétique constant qui a guidé son évolution depuis le début des temps : la direction de la gravitation universelle ?  Il trouvera là sa limite.

 

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