La moelle épinière est protégée par la colonne cervicale, qui fournit un support à la tête et permet une importante amplitude de mouvement (ROM). Sept vertèbres cervicales, empilées verticalement, constituent la partie squelettique de la colonne vertébrale. Chaque vertèbre (à l’exception de C1 et C2) possède un corps commun à l’avant et un anneau osseux formé par les lamines et les pédicules à l’arrière. Cet anneau osseux protecteur forme le canal rachidien, qui entoure et protège la moelle épinière. Les tissus qui entourent la moelle et le liquide céphalo-rachidien remplissent l’espace restant. La vertèbre C1, ou atlas, est en forme d’anneau, possède de grandes masses latérales et s’attache aux condyles occipitaux du crâne, assurant ainsi un soutien. Voir les images ci-dessous.
Cadre osseux de la tête et du cou. 
Vertèbres cervicales, l’atlas et l’axis. 
Vertèbres cervicales. 
Jonction atlanto-occipitale. Le ligament transverse se situe en avant entre les 2 masses latérales de C1 et juste en arrière du processus odontoïde de la vertèbre C2, ou axe (voir l’image ci-dessous). Se projetant vers le haut à partir du corps de C2, le processus odontoïde est contenu entre l’arc antérieur de C1 et le ligament transverse. Le déplacement de C1 et C2 peut être associé à la rupture de ce ligament, ce qui peut entraîner une lésion de la moelle épinière.
Ligaments craniocervicaux internes. Les autres vertèbres cervicales (C3-C7) sont similaires en fonction et en apparence. Les corps vertébraux ovoïdes sont plus larges que hauts. Les processus uncinés bilatéraux surélevés situés postéro-latéralement correspondent à des surfaces biseautées similaires sur la face inférieure du corps vertébral supérieur. Ces articulations de Luschka, également connues sous le nom d’articulations uncovertebral, ne sont pas présentes lors du développement embryologique de la colonne cervicale mais apparaissent à la suite des modifications dégénératives et adaptatives du tissu annulaire aux contraintes et aux charges.
Les articulations zygapophysaires cervicales sont de nature synoviale. Leurs surfaces articulaires sont recouvertes de cartilage hyalin, et leurs capsules fibreuses sont tapissées de synovie. L’orientation des articulations cervicales zygapophysaires leur permet de jouer un rôle d’appui et de résistance à la translation antérieure. Comme la facette C2-C3 se situe entre les parties supérieure et inférieure de la colonne cervicale qui se déplacent différemment, elle est considérée comme transitoire sur le plan anatomique et biomécanique.
La partie inférieure du rachis cervical se plie et s’étend, et l’articulation atlantoaxiale se déplace en rotation. Pendant la flexion latérale, les apophyses épineuses se déplacent vers la convexité de la courbe (les apophyses épineuses se déplacent vers la droite pendant la flexion latérale gauche) dans les régions cervicales moyennes et inférieures. La flexion latérale couplée se produit dans la direction opposée à la rotation axiale appliquée au-dessus du niveau C2-C3. La flexion latérale de C2-C3 vers le bas est toujours couplée à une rotation dans la même direction en raison de l’inclinaison d’environ 45° des articulations zygapophysaires cervicales. L’obliquité des surfaces articulaires dans le plan frontal détermine la quantité relative de flexion latérale ou de rotation qui se produit. Plus la surface articulaire est verticale, plus la flexion latérale est couplée ; plus la surface articulaire est horizontale, plus la rotation est couplée.
Des changements régressifs se produisent dans les ménisques zygapophysaires cervicaux avec l’âge. Le ménisque se rétracte et se rétrécit entre l’enfance et la quatrième décennie de la vie. Le ménisque contribue à augmenter la surface de contact lorsque les facettes articulaires se rencontrent, aidant ainsi à transmettre une partie de la charge.
Les nombreuses articulations entre les vertèbres cervicales rendent possible l’importante ROM du rachis cervical. Cependant, cette grande ROM se fait au détriment de la stabilité. La stabilité du rachis cervical est assurée par une combinaison des articulations zygapophysaires et de nombreux ligaments et muscles. L’extension, la flexion, la flexion latérale et la rotation sont permises par l’orientation des articulations zygapophysaires et des ligaments. Le positionnement de la tête rend nécessaire la combinaison de ces mouvements. Chez une personne jeune, la flexion et l’extension cervicales sont d’environ 100°. La rotation bilatérale est d’environ 80°, environ 50 % de cette amplitude se situant entre C1 et C2. L’amplitude de la flexion latérale est d’environ 30-50°. Les personnes âgées ont généralement des ROMs finales réduites car la mobilité cervicale diminue généralement avec l’âge.
Les disques intervertébraux sont situés entre chacune des vertèbres cervicales de C2 à C7. Ces disques sont constitués d’une partie centrale contenant de l’eau, le nucleus pulposus, et d’un anneau extérieur fibreux résistant, l’annulus fibrosis. Les disques sont soumis à une charge prolongée et répétitive due aux forces musculaires qui agissent sur eux et au poids de la tête. Grâce à leur partie centrale visqueuse, les disques intervertébraux sont capables de transmettre ces forces entre les plaques terminales des corps vertébraux adjacents. Ces disques biconvexes épousent la concavité des corps vertébraux et contribuent également à la lordose cervicale normale car ils sont plus épais dans leur partie antérieure. Chez l’adulte, seul le tiers à la moitié de la fibrose de l’anneau reçoit un apport vasculaire. Le reste de l’annulus et l’ensemble du nucleus pulposus sont avasculaires.
Les fibres annulaires sont constituées de 10 à 20 lamelles collagéniques circonférentielles. Les fibres à l’intérieur de chaque lamelle sont orientées à 35° par rapport à l’horizontale, bien que la direction de l’inclinaison alterne avec chaque lamelle. Par conséquent, la rotation et la translation sont plus susceptibles d’endommager l’anneau car la résistance ne peut être offerte que par la moitié des lamelles dont les fibres sont orientées dans la direction du mouvement.
Les fonctions d’un ligament sont : (1) d’assurer la stabilité de l’articulation, (2) d’absorber l’énergie lors d’un traumatisme, et (3) d’agir comme un transducteur de position de l’articulation lors des mouvements physiologiques. Les ligaments, ainsi que les muscles paracervicaux de la colonne cervicale, empêchent les mouvements entre les vertèbres qui pourraient blesser la moelle épinière ou les racines nerveuses. Les ligaments du rachis cervical ont des interrelations nombreuses et complexes (voir les images ci-dessous).
Ligaments craniocervicaux externes. Ligaments craniocervicaux internes. S’étendant verticalement le long des aspects antérieurs et postérieurs des corps vertébraux, les ligaments longitudinaux antérieurs et postérieurs s’attachent également aux disques. Le ligament longitudinal postérieur, étroitement attaché, est épais dans sa partie centrale, ce qui permet d’éviter qu’une hernie discale n’appuie directement sur la moelle épinière en arrière. Les ligaments interépineux sont également situés à l’arrière mais ne sont pas aussi bien développés dans la région cervicale.
Le ligamentum flavum, une membrane élastique jaunâtre, recouvre l’espace entre les lamelles des vertèbres adjacentes et les arcs neuraux. La position postérieure du ligamentum flavum permet de retenir l’hyperflexion. Le ligamentum flavum se raccourcit et s’épaissit en hyperextension et s’allonge et s’amincit en hyperflexion. Pendant l’hyperextension, il peut faire saillie dans le canal cervical jusqu’à 3,5 mm. L’empiètement sur la moelle épinière pendant l’extension est normalement empêché par les propriétés élastiques du ligament ; cependant, l’hypertrophie du ligamentum flavum ou la perte d’élasticité par dégénérescence peut conduire à un rétrécissement du canal ou à un empiètement sur la moelle.
Les ligaments capsulaires, orientés approximativement orthogonalement aux facettes articulaires, offrent une efficacité mécanique maximale pour résister à la distraction des facettes mais une résistance relativement faible au cisaillement. Le ligament longitudinal postérieur limite la flexion et la distraction, la membrane tectoriale limite la flexion et l’extension, et les ligaments supra-épineux et inter-épineux limitent la flexion et le déplacement horizontal antérieur.
La principale fonction des ligaments alaires est de limiter la rotation. Les ligaments alaires proviennent de la face postéro-latérale du dens de C2 et s’insèrent sur les surfaces médiales des condyles occipitaux. Lorsqu’un seul ligament alaire est sectionné, la rotation axiale augmente de manière significative des deux côtés ; les deux ligaments doivent donc être intacts pour limiter le mouvement. Les ligaments alaires sont les plus étirés lorsque la tête est tournée et fléchie ensemble, et les ligaments sont détendus pendant l’extension. La face antérieure du ligament transverse agit comme le pivot autour duquel C1 (c’est-à-dire l’atlas) tourne.
En maintenant le processus odontoïde de C2 contre l’anneau antérieur de l’atlas, le ligament transverse fonctionne comme une bande de retenue sur le dens. La flexion et le déplacement antérieur de l’atlas sont limités par son orientation. Les capsules des articulations facettaires sont des structures fibreuses solides qui contribuent à la stabilité postérieure.
Une lésion ou une réaction musculaire d’un certain degré est associée à presque toutes les blessures cervicales. La musculature du cou est vulnérable aux mêmes types de blessures qui affectent les muscles ailleurs dans le corps. Le rôle des muscles est de stabiliser la colonne vertébrale, de porter des charges et de produire des mouvements. L’action des forces musculaires intervertébrales est de rétablir les mouvements intervertébraux d’une colonne vertébrale blessée à ses valeurs intactes.
Les muscles fléchisseurs du capital comprennent les suivants :
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Longus capitis
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Rectus capitis antérieur et latéral
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Muscles sus-hyoïdien et hyoïdien
Les muscles extenseurs capitaux comprennent les suivants :
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Splenius capitis
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Semispinalis capitis
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Longissimus capitis
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Obliquus capitis inférieur et supérieur
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Rectus capitis posterior majeur et mineur
Les muscles fléchisseurs cervicaux comprennent les suivants :
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Scalène antérieur
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Scalène moyen
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SCM
Les muscles extenseurs cervicaux comprennent les suivants :
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Semispinalis cervicis
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Longissimus cervicis
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Splenius cervicis
Parce que l’essentiel des groupes musculaires fléchisseurs se situe au niveau C4-.C5 et que la masse principale des groupes musculaires extenseurs recouvre les niveaux C6-T1 ainsi que la zone atlantoaxiale, ces groupes musculaires sont probablement des sites de contraintes majeures. Les groupes musculaires qui assurent la flexion latérale et la rotation de la colonne cervicale sont les suivants :
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Rectus capitis lateralis
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Obliquus capitis inferior et superior
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Intertransversarii
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Multifidi
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Iliocostalis cervicis
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Longus colli
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Levator scapulae
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Longissimus capitis
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Splenius cervicis
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Splenius capitis
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SCM
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Muscles scalènes
Les images ci-dessous illustrent plusieurs vues des muscles du cou.
Vue latérale des muscles du cou. 
Vue antérieure des muscles du cou. 
Muscles infrahyoïdien et suprahyoïdien. 
Muscles scalènes et prévertébraux.