Os et cartilage

tissus cartilagineux permanents constituent :

pièces de soutien de l'appareil respiratoire (cloison du nez, squelette du larynx, des anneaux trachéaux et bronchiques…) ainsi que la plupart des cartilages articulaires et l'extrémité sternale des côtes

composants principaux de la substance fondamentale sont :

• eau (60-80% du poids total du cartilage)

• glycosaminoglycanes (GAG, polymères linéaires formés par répétition d'unités disaccharidiques)

• protéoglycanes (aggrécanes)

• glycoprotéines multiadhésives (comme fibronectine).

Quels composants de la matrice assurent l'amortissement du cartilage ?

• protéoglycanes : (chargé (-) attire eau)

• eau

• réseau de fibres de collagène de type II : entoure et stabilise ce gel protéoglycanique, confère rigidité et une résistance à la traction

croissance du cartilage se fait grâce à deux processus :

- Croissance interstitielle

- Croissance par apposition

croissance interstitielle

• résulte de division mitotique des chondrocytes préexistants

• c/ filles restent regroupés ds lacune (chondroplaste) → chondroblaste production MEC, gr isogénique

• expansion interne du tissu

• surtout 1ères phases de la formation du cartilage

• s’observe au niv des cartilages de conjugaison et cartilage articulaires

croissance par apposition

• résulte de la différenciation et prolifération des chondroblastes du périchondre (métaplasie)

• grandit en épaisseur (dépôt de nvlles matrice sur surface ext) et s’adaptent à croissance globale des structures qu’il soutient 

Groupement isogénique axiaux de croissance interstitielle

croissance en longueur

Groupement isogénique coronaire de croissance interstitielle

croissance en volume

Achondroplasie

dûe à mutation du gène FGFR 3

Cellules chondrogéniques

• se différencient en chondroblaste

chondroblastes qui sont emprisonnés ds lacunes (chondroplaste) deviennent

Chondrocytes

Chondrocytes âgés peu actifs

bcp de vacuoles lipidiques

Grains de glycogène

• caractéristique du cytoplasme des c/ cartilagineuses

• c/ tirent E de glycolyse anérobie

Matrice territoriale

matrice entourant chaque chondrocyte ou gr isogénique

matrice interterritoriale

matrice qui remplit espace entre les gr isogéniques et chondrocytes

Chondrocyte

• cytoplasme ayant gouttelettes lipidiques

• glycogène

• REr développé

• intégrines

• récepteur pr hormones

Chondron

unité structurale d’un chondrocyte et son envmt péricellulaire (protéoglycanes + fibrilles de collagène)

Fonctions du microenvironement du chondrocyte

• capsule péricellulaire protège chondrocyte des forces de pression

• chondron favorise communication des contraintes mécaniques

matrice cartilagineuse hyaline

• hautement hydratée : lui confère une résilience et une diffusion des petits métabolites

• haut degré d'hydratation et la circulation de l'eau dans la matrice permettent à celle-ci de répondre aux variations de pression et contribuent à sa capacité de charge

cartilage articulaire des articulations synoviales

• dépourvus de périchondre

• liquide synovial assure la nutrition du tissu cartilagineux

• formé de plusieurs couches :

  • couche superficielle à cellules aplaties et à fibres de collagène II

    fines, et orientées // à la surface articulaire; à la + forte concentration de collagène et la + faible concentration de protéoglycanes

  • couche moyenne (de transition) à chondrocytes arrondis et à fibres de collagène II orientées obliquement

  • couche profonde radiée ac c/ disposées en colonnes + grosses fibres de collagène II orientées perpendiculairement à la surface articulaire

cartilage hyalin

• modèle pour le développement du squelette du fœtus

plaque épiphysaire (ou cartilage de conjugaison ou de croissance)

cartilage élastique

• riche réseau de fibres élastiques

• possède un périchondre

• collagène de type II

• chondrocytes sont + abondants et + gros

• situé ds oreille ext, parois du méat acoustique ext, trompe d’Eustache, ailes du nez et épiglotte → cap de retrouver leur forme ap déformation

cartilages fibreux ou fibrocartilages

• riche en faisceaux de fibres de collagène de type I, sont orientées selon

  la direction des contraintes → grd résistance aux tractions/compressions

• chondrocytes sont plus petits et moins nombreux

• moins souple et peut se déchirer

• se trouve au niveau des disques intervertébraux, de la symphyse pubienne et de quelques articulations (ménisques du genou), au niveau de l'insertion des tendons

dégénérescence discale et hernie

provoquant des douleurs dus à la compression des racines nerveuses

Rôle du tissu osseux :

• Fonction mécanique

• Fonction métabolique

• Fonction hématopoïétique

Fonction mécanique du tissu osseux

• support au poids du corps

• protection

• mouvement : os agissent comme des leviers articulés mobilisés par les

  muscles

Tissu est à la fois résistant et suffisamment léger grâce à son organisation en os compact dense et en os spongieux → optimiser fonctions mécaniques tout en réduisant poids global du squelette

Fonction métabolique du tissu osseux :

• réservoir métabolique de sels minéraux : calcium et le phosphore

Fonction hématopoïétique du tissu osseux :

moelle osseuse rouge = siège de la production des cellules sanguines, contient cellules souches hématopoïétiques → hématopoïèse

Orientation 3D des travées osseuses de l’os spongieux

pas aléatoire, mais corrélée à l'amplitude et à la direction des charges exercées sur l'articulation

Selon leur forme, les os peuvent être classés en quatre groupes :

• os longs :

  • diaphyse (corps) : quasi-totalité de l'épaisseur du tissu osseux constituée de tissu compact

  • extrémités de l'os : os spongieux et l'os compact se réduit à une fine enveloppe externe

• os courts : possèdent une enveloppe d'os compact et contiennent de l'os spongieux et une cavité médullaire

• os plats : constitués de 2 couches d'os compact épaisses séparées par 1 couche d'os spongieux

• os irréguliers

Endoste

• recouvre surface interne de l’os

• tapisse l’os compact adjacent à la cavité médullaire (endoste cortical), les travées osseuses d’os spongieux qui bordent la moelle osseuse (endoste trabéculaire) ainsi que les canaux de Havers (endoste ostéonien)

• se compose de cellules ostéoprogénitrices → peuvent se différencier en ostéoblastes

cellules ostéoprogénitrices et les cellules bordantes

de forme aplatie, ac des noyaux allongés

périoste

• très innervé et vascularisé

• constitué de 2 couches :

  • périoste fibreux, externe

  • périoste cellulaire, interne (cambium/couche ostéogène)

• Chez l’adulte assure l’entretien des couches osseuses sous-jacentes, le remodelage osseux et la réparation en cas de fractures

Que permettent les ostéoblastes du périoste ?

Pdnt le dvlp et la croissance, permettent accroissement en épaisseur de l’os par des dépôts successifs d’os

4 principaux groupes de protéines non collagéniques présentes dans la matrice osseuse

• macromolécules de protéoglycanes

• glycoprotéines multiadhésives : ex : ostéonectine, ostéopontine

• protéines spécifiques de l’os : ex : ostéocalcine, qui capte calcium de la circulation sanguine, attire et stimule les ostéoclastes lors du remodelage osseux

• Facteurs de croissance et cytokines

Ostéoblastes

• produit et sécrète la matrice osseuse : collagène de type I, prot de la matrice osseuse, ostéoïde

  • prot de la matrice osseuse = ostéocalcine et l'ostéonectine (liant le calcium), glycoprotéines multiadhésives, divers protéoglycanes, phosphatase alcaline

• responsable de la calcification (minéralisation) de la matrice osseuse

  1. sécrète de petites vésicules matricielles ds la matrice qui sont riches en phosphatase alcaline

• agrégation en 1 seule couche de cellules en contact avec l'os en formation

unies par des jonctions serrées et forment une palissade le long de la matrice osseuse

Ostéoblaste en ME : 

forte teneur en euchromatine dans le noyau

prédominance du REr

dysplasie cléidocrânienne

porteur d’une mutation du gène codant pour la protéine Cbfa1

minéralisation de l’ostéoïde

1. vésicules matricielles bourgeonnant de la membrane plasmique et accumulant des ions calcium (Ca²⁺) et phosphate (PO₄³⁻)

2. protéines non collagéniques induisent nucléation minérale et favorisent sa propagation au sein et le long des fibrilles de collagène

3. phosphate de calcium et calcium ionique stockés ds les mitochondries sont transportés vers matrice extracellulaire avant de se convertir en cristaux d’hydroxyapatite

Ostéocytes

• cellule osseuse mature entourée de matrice osseuse

• processus de transformation de l'ostéoblaste en ostéocyte dure 3 jours

• matrice extracellulaire de l’os est dure et imperméable aux nutriments → ostéocytes sont reliés entre eux par prolongements cytoplasmiques qui cheminent ds des canalicules → grâce à prolongements ostéocytes voisins unis par des jonctions communicantes

• métaboliquement actives et multifonctionnelles qui réagissent aux forces mécaniques appliquées à l'os

• impliqués dans le processus de mécanotransduction (répondent aux forces)

• responsables du remodelage réversible de leur matrice osseuse péricanaliculaire et périlacunaire = remodelage ostéocytaire

• durée de vie est estimée entre 10 et 20 ans.

ostéoclastes

• cellules géantes, à noyaux multiples (10-30)

• résultent de la fusion de plusieurs monocytes sanguins

• fonction principal = résorption osseuse

Attachement ostéoclatse-surface osseuse

• zone d’adhésion est parfaitement étanche → isole fente entre l’ostéoclaste et l’os des tissus environnants

• fente = lacune de résorption ou de Howship, est le site de résorption osseuse

bordure en brosse

• membrane plasmique de la cellule qui présente de nombreux replis

• augmente de façon considérable la surface membranaire

caractéristiques clés permettant d’identifier un ostéoclaste

présence de plusieurs noyaux

abondance de mitochondries

adhésion étroite à la surface de la matrice osseuse

Schéma d'un ostéoclaste

structure de l'ostéoclaste et ses trois régions :

• bordure en brosse

• zone claire : contient de nombreux filaments d'actine, assure étanchéité entre la membrane plasmique et la matrice minéralisée

• région basolatérale.

3 molécules jouent un rôle dans la différenciation ostéoclastique

M-CSF, RANKL et de l’ostéoprotégérine

ostéopétrose

• origine = diminution du nbre d’ostéoclastes (mutation M-CSF) ou altérations de leurs fonctions

• chez enfant : densité minérale osseuse extrêmement élevée, fractures habituelles, compression du nerf optique, perte de l'audition et insuffisance médullaire avec anémie

ostéochondrodisplasie/pycnodysostose

• dû à mutations dans le gène codant pour la cathepsine K

• nanisme, crâne volumineux et des fractures spontanées