Le tissu osseux

I- définition

- le tissu osseux (TO) et un tissu squelettique

comme le tissu cartilagineux qui fait parti de tissus conjonctifs : tissu conjonctif spécialisé

tissu mésenchymateux

MEC solide

TO :cellule spécifique + MEC (organique et minérale)

II- fonction du tissu osseux

.mécanique :

tissu le + résistant

Rôle : soutien de corps et protection des organes

.métabolique :

tissu dynamique, constamment en renouvellement sous l'action des pressions mécaniques : libération ou stockage des sels minéraux.

contrôle du métabolisme phosphocalcique (conjointement avec les reins et intestin)

.hématopoïtique :

la modullaire de l'os renferme la moelle hématopoïtique

cellule souche> trois lignés sanguines (plaquettes, GR, GB)

A. matrice extracellulaire

1.matrice extracellulaire erg organique

30 à 35 % du poids constitué de :

-collagène de type 1+++ (90 % de Mac cellulaire) de type cinq

-protéine non collagénique

+ ostéocalcine, spécifique du TO

+ ostéonactine +++

+ sialoproteines (ostéopontine) : adhesion des cellules à la matrice via les integrines.

+ fibronéctine

GAG : chondroitine sulfate heparane sulfate

La MEC organique est dites préosseuses ou calcaffine en raison de son affinité pour les sels de ca2+

2. MEC minerale :

65 à 70 du poids sec les principaux minéraux :

+ Calcium : 1200g (98% ca2+ de l’organisme)

+ Phosphore : 600 g (85 %)

+ Sodium : 18 g (25 %)

+ Potassium : 6 g (7 %)

+ Magnésium : 3 g (50 %)

-La matrice extracellulaire minérale est sous forme de cristaux d’hydroxyapatite de phosphate de de ca2+

( Ca10(Po4)6 (OH)² )

Ces cristaux participent aux échanges rapides avec le liquide interstitiel et le sang.

-A4 ME les cristaux ont la forme d'aiguilles et 60 nm de longueur

Cellules osseuses

Quatre types de cellules :

1 ostéocyte

2 ostéoblaste

3 cellules bordantes

4 ostéoclaste ( ostéoresorbantes)

Les ostéocytes sont situés à l'intérieur (d’os) de la MEC osseuse

Les ostéoblastes, trois et quatre à la surface des plages du tissu osseux

1. Ostéocytes

Origine : provient de la différenciation d'ostéoblaste

Morphologie :

-Cellule logée dans une cavité creusée dans la matrice extracellulaire, l'ostéoblaste

-Cellule fusionnée longue de 30 µm

-Possède de nombreux prolongements qui chemine dans des canalicules irradiants à partir de l'ostéoplaste

Certains prolongements sont en contact avec ceux des cellules voisines par l'intermédiaire de jonction GAP permettant le passage de métabolites d'une cellule à l'autre étant donné que la plupart d'entre elles sont plus ou moins éloignées des vaisseaux sanguins

L’ostéocyte n'est pas en contact direct avec matrice minéralisée mais il en est séparé par une fine couche riche en GAG et protéoglycanesLa gaine limitante

Fonction à une activité de synthèse réduite, participe principalement à l'entretien de la matrice osseuse

- (L’ostéocyte ne se divise pas)

2. ostéoblaste :

Origine :

Cellules mysenchymateuses totipotente pro-ostéoblasteostéoblaste

Morphologie :

Cellules cubiques : 20 à 30 µm situés à la surface externe et intermédiaire du tissu osseux en croissance. Ils sont reliés entre eux et avec les ostéocytes par des jonctions communicantes membranes plasmique possède de microvillosités et renferme des phosphatases alcalines(PAL)

Cytoplasme : riche en organite (élabore les constituants organiques de la MEC)

Fonction :

Activité ostéoformatrice (Production des MEC organique : collagène1, protéoglycanes, ostéocalcine et ostéonectine)

Production de phosphatase alcaline (membrane plasmique) qui favorise la libération des ions phosphates (glycolyse) à partir de G6P et leur fixation sur les fibres de collagène.

Ces ions phosphates vont se relier au Ca2+ pour former les cristaux d’hydroxyapatite =Nucléation

GBP(Glycolyse,PAL)Pse fixe surfibre de collPL CALLcristaux hydroxyapatite

Devenir des ostéoblastes

-s'entourer de MEC ostéocyte

-repos cellule bordante

-Apoptose (mort cellulaire)

cellules cancéreuses sont éternelles n'entre pas dans la propose contrairement aux cellules normales

3. Ostéoclaste :

Origine :

Précurseur médullaire commun avec le monocyte

Appartient au système de phagocytes mononuclées

Morphologie :

Cellule mobile, très volumineuse (20 à 100 microns de diamètre) et plurinucléé (jusqu'aux 30 noyaux)

Activation développer son appareil lysosomial et polarise fortement :

Membrane plasmique se différencie en 2 domaines séparés par un Annan étranche de jonction MEC - cellules

Par l'intermédiaire des intégrines (un domaine apical en contact avec la matrice osseuse qui se développe en bordure en brosse, et un domaine bas o latéral situé à l'opposé)

L’Annan de jonction (intégrine) va créer un compartiment de résorption (microenvironnement) dont le PH acide et favorable à la dissolution de la phase minérale osseuse

Fonction :

Dissolution de la phase minérale :

Par acidification du compartiment de résorption, cette acidification se fait grâce à une pompe à protons de molécules

Les protons sont produits par l'anydrase carbonique à partir de CO2 et H2O

dégradation de la phase organique

Grâce à la sécrétion des elysosomales et des métallos protéase (capables de dégrader le collagène)

4. Cellules bordantes

Origine : ostéoblaste au repos

Morphologie :

Petite cellule allongée, aplatie, pauvre en organites et qui revêtent les surfaces osseuses en dehors de toute formation osseuse ou une résorption

Reliées en elle et avec les ostéocytes par des jonctions communicantes

III- structures du tissu osseux

A. organisations de base

1. tissu osseux lamellaire ou secondaire :

Tissu osseux définitif, constitué d'une superposition de lamelles de 150 µm d'épaisseur (lamelle= fibres de collagène parallèles) entre les lamelles on trouve des ostéocytes

2. tissu non lamellaires ou primaires :

Retrouvé au cours de l'ossification et sera remplacé par l'os lamellaire (réapparition à l'occasion d'une fracture ou une tumeur osseuse)

Constitué d’ostéocytes (+ nombreux mais - allongés) et de fibres de collagène sans orientation particulière

B. Variétés architecturales et leur répartition :

Il existe 2 variétés architecturales

L’os compact : dense et continu. La MEC 90 %

L’os spongieux : + aéré ,ME représente 20 %

N.B. : les deux types sont constitués d'os lamellaire chez l'adulte

1. répartition topographique :

Os longs :

diaphyse : os compact haversion entourée d'une couche d'os périostite puis de périostite

- épiphise : os spongieux entouré d'une fine couche d’os périostique à l'exception des surfaces articulaires

Os court :

os spongieux entouré d’os périostique et de périoste

Os plat :

Diploé : os spongieux

table externe et tables interne: grosse périostique doublée de périostite de côté externe et de dure-mère de côté interne

2. variété architecturale

a. l’os compact :

sur une coupe transversale d'un diaphyse, on distingue à partir de la corticale

les péristes (périoste)

ces une membrane conjonctive richement vascularisés responsable de la croissance en longueur mais surtout sur circonféronciellede l'os+++, constitué de 3 couches :

superficielle : fibreuse peut cellulaire

myo : fibro-élastiques

profonde : ostéogénèse, contenant une rangée d'ostéoblastes au voisinage de l'os, traversé par faisceaux fibreux arciforme qui proviennent de la couche fibreuse, les fibres de Sharpey et pénètre profondément dans le tissu osseux

système de lamelles fondamentales externes : lamelle osseuse parallèle au périoste, proviennent de l'activité de ce dernier.

Le système de Havers ou ostéone et : un cylindre parallèle à l'axe de l'os, creusé en son centre par un canal de 20 à 100 microns de diamètre, le canal de Havers, qui contient un vaisseau sanguin et une fibre nerveuse amyélinique noyées dans un tissu conjonctif renferment quelques cellules (fibroblaste, ostéoblastes, quiescents…)

la paroi de l’ostéone est constituée par cinq à 20 lamelles osseuses concentriques entre lesquelles ostéocytes sont logés dans les ostéoplastes

la périphérie de l’ostéone est marquée par la présence d'une fine couche de matrice osseuse (hyper minéralisée)

la Ligne lementonte

le système de lamelles intermédiaires : il s'agit soit d’ostéone incomplet (reste d’ostéone), soit de cette travées parallèles au périoste (reste os périoste vestiges des phénomènes de remaniement osseux)

le système de lamelles fondamentales internes se sont de lamelles parallèles a l’endoste, élaboré par ce dernier

L’endoste : couche monocellulaire d’ostéoblastes quiescents

le canal médullaire: une coupe longitudinale montre que les canaux de Havers voisins communiquent par les canaux de Volkman où cheminent les vaisseaux (et les fibres nerveuses) provenant des périoste, à l'origine des vaisseaux de canaux de Havers

b. l’os spongieux :

lamelles osseuses délimitant des cavités médullaires très nombreuses et irrégulières

ces cavités sont occupés par de la moelle osseuse et comportent de l'endoste à la périphérie, au contact de l'os

IV- Formation du tissu osseux

A. Notions fondamentales

1. le terrain d'ossification :

milieu conjonctif : ossification conjonctive

A noter que l’ossification périostique et d'un type conjonctif particulier, où la construction se fait par couches concentriques successives aboutissant à des os de membrane : (os de la face, clavicule, de la voûte crânienne)

milieu cartilagineux : ossification enchondrale : Os des membres , de la ceinture, vert, de la base du crâne

2. remodelage osseux : renouvelement osseux :

c'est un processus qui permet le renouvellement osseux

ce renouvellement est plus important en phase de croissance et s'accompagne de modifications architecturales (pas de modifications architecturales en dehors de la phase de croissance moins chez l'adulte)

le remodelage le résultat de 2 activités opposées

- élaboration

- destruction/respiration

B. Processus élaborateurs :

1. es éléments qui participent

a. les travées directrices :

travées de collagène en milieu conjonctif

travées cartilagineuses en milieu cartilagineux

b. les ostéoblastes

2. histogenèse :

a. en milieu conjonctif :

des cellule d'origine mésenchymateuse prédifférenciés se rangent le long d'une fibre de collagène, se différencient en ostéoblastes et se mettent à élaborer de la substance près osseuse organique (basophiles en MO) tout d'abord au contact de la travée directrice, ensuite à la périphérie

de nouvelles rangées d'ostéoblastes se placent autour de la substance néosynthétisée pour élaborer une nouvelle couche de matrice extracellulaire organique et ainsi de suite

pendant ce temps, la première couche élaborée va se minéralisée (substance minéralisée acidophile en MO) ce qui s'accompagne de la différenciation progressive des ostéoblastes en en ostéocytes

N.B. la minéralisation de la substance osseuse est le résultat de la précipitation de sels minéraux et de nucléation (formation des cristaux d’hydroxypatite)

b. en milieu cartilagineux

on observe les même processus élaborateurs qu'en milieu conjonctif sauf que pour le processus élaborateur en milieu cartilagineux se fait sur une travée directrice cartilagineuse qui est le résultat d'un processus de résorption (un reste de la matrice cartilagineuse - cartilage hyalin - voit être progressivement envahis et détruit par des ostéoclastes accompagnés de bourgeons conjonctivo- vasculaires pour obtenir une travée cartilagineuse - travée directrice.

C. processus destructeurs = résorption :

2. éléments y intervient :

+les ostéoclastes

+bourgeons conjonctivo-vasculaire

C’est 2 éléments sont retrouvés groupés dans des lacunes osseuses : lacune de Havship

L’ostéoclaste

Le Bourgeon conjonctivo-vascullaire (BCV) capillaires sanguins, à l'extrémité borgne, qui accompagne un tissu cartilagineux contenant quelques fibres de collagène et de mésenchymateuse chez ma thèse ainsi que les ostéoclastes

le BCV participe à la fois à la resorption osseuse (ostéoclastes) et à l'élaboration (cellule mésenchymateuse se transforme en ostéoblastes)

D. Régulation de la formation osseuse :

se fait à 3 niveaux par des facteurs qui vont agir :

+ostéoblastes (nivaux fabrique l’os)

+ ostéoclastes (cellule qui détruit)

+la minéralisation

les facteurs agissant sur l’ostéoblaste

.FGF2 ( fibroblaste growthe )

synthétisée par l'ostéoblastes et va agir sur l'ostéoblaste lui-même inhibition de synthèse de collagène et de l'activité de la phosphatase alcaline

.GH

Agit directement sur prolifération et différenciation des ostéoblastes par stimulation par simulation de la synthèse de IGF1 et IGF (insuline like growth factor) par le foie

.PTH (Parathormone)

Stimule synthèses de IL6 (interleukine) par l’ostéoblaste inhibent synthèse de collagène

.les stéroïdes sexuels à l'heure (endrogènes, œstrogène et progestérone)

a une activité sur ostéoblaste

.vitamine D

Le 1,25 dihydrocalciférol (métabolites de vitamine D) se fixe sur des récépteurs au niveau de l'intestin et de l'os et stimule la synthèse: collagène, ostéocalcine, ostéonéctine, fibronéctine et les phosphatases alcalines par l'ostéoblastes

2. facteurs agissant sur l'ostéoclaste

.l’ostéoblaste : synthétise des facteurs agissant sur l’ostéoclaste

A leur tour les ostéoclastes synthétise à la fin de la résorption des facteurs comme la TGFB (transforming Growth Factor) qui stimule la prolifération des ostéoblastes

3. facteurs agissant sur la minéralisation

.PTH

A côté de son role stimulateur des ostéoclastes en se fixant sur des récepteurs membranaires, elle possède une activité métabolique :

-augmentation de l'absorption intestinale de Ca2+ (vitamine D)

-augmentation de la résorption rénale de Ca2+

-favorise la résorption osseuse (libération du Ca2+)

.La calcitonine :

-inhibe l’activité des ostéoclastes (fixation sur des récepteurs membranaire)

-inhibe la libération du Ca2+ au niveau de l'os pathologique = l'ostéoporose

V- croissance d'un os long

l'architecture définitive des os est le résultat des phénomènes d'ossification primaire et secondaire

A.ossification primaire

les premiers événements du déroulement d'abord dans la diaphyse puis au niveau de l'épiphyse

1.ossification diaphysaire : 2 types

.ossification périostique

permet la croissance du diamètre osseux

embryologie :

vers 65D le mésenchyme se différencie en « pièces de cartilage hyalin », entouré par le périchondre, vers la 8-9 SD le périchondre se différencie en périoste

élaboration des premiers travées osseuse périostique non lamellaire : virole osseuse péridiaphysaire

N.B. ossification périostique cesse vers l’age 18 ans et peut réapparaître à l'occasion d'une fracture

.ossification enchondrale :

commence dans la région centro diaphysaire et progresse vers les 2 extrémités

« elle permet la croissance l’os en longueur »

Elle se déroule selon les étapes suivantes :

a- Apparition du « point d'ossification »

se traduit par premier hypertrophie des chondrocytes de la région moyenne de la pièce cartilagineuse (les chondrocytes se chargent en glycogène, par conséquent le chondroplaste augmente de paille est la matrice extracellulaire se réduit)

b. Ebauche « la cavité médullaire » = cavité médullaire primaire

le point d’ossification se trouve envahi par des bourgeons C-V qui se ramifient à partir d'un vaisseau qui traverse le périoste

ils apporte les ions Ca2+ et deux phosphates qui se précipitent au niveau de la matrice extracellulaire cartilagineuse sous forme de cristaux d’hydroxypatite ( Nucléation) constituent les premiers gene pour la diffusion des substances destinées aux chondrocyte qui entraîne leur dégénérescence

la matrice extracellulaire restante est résorbée par des ostéoclastes qui accompagnent les bourgeons C-V

Les chondroplastes vont confluer pour laisser place à la cavité médullaire primaire.

C. Apparitions de « la ligne d'érosion »

les BCV, qui avait une disposition radiaire, prennent première direction axiale et attaquent le frant, ce qui traduit par un allongement de la cavité médullaire vers les extrémités

Rapidement, au niveau des 2 extrémités on voit l'apparition des travées cartilagineuse résiduelle (nom detruites) travée directrice, Le long duquel se rangent des ostéoblastes (qui proviennent de différenciation des cellules mésenchymateuse des bourgeons C-V) qui déposent la substance près osseuse organique qui va se minéraliser dans un premier deuxième temps = (apparition du processus élaborateurs)

la ligne d'érosion correspond à la ligne de front des bourgeons C-V et des ostéoclastes, progressivement en assiste au déplacement des deux lignes d'érosion diaphysaire (allongement la osseuse)

différents structures observées au niveau de la ligne d'érosion :

en partant de l'extrémité vers la cavité médullaire, on retrouve :

+cartilage hyalin de réserve

+cartilage se rit, ou des chondroblastes se divisent selon le mode isogénique axial/série

+cartilage hypertrophié (le collagène X. est spécifique de cette zone)

+le cartilage hypertrophié calcifié

+la ligne d'érosion proprement dite (ou ligne de destruction du cartilage)

+la zone osteide au niveau de laquelle les ostéoblastes déposent de la substance près osseuse organique le langue des travées directrice cartilagineuse

+la zone ossiforme ou la matrice organique et minéralisée dans lesquelles les ostéoblastes piégés se différencient en ostéocyte

2. ossifications épiphysaire

.ossification périostique

Tout simplement une prolongation de l'ossification périostique diaphysaire

.ossification enchondrale

Se déroule selon le même processus que l'ossification enchondrale diaphysaire avec quelques différences

.point d'ossification : apparition à des ages variées (à la naissance, seuls les points d’ossification de l'extrémité distale du fémur et l'extrémité proximale du tibia sont présents, d'ailleurs visible sur des clichés radiologiques : importants pour apprécier l’age osseux sur des clichés radiologiques

.Ebanche de la cavité médullaire primitive épiphysaire serre au niveau apiphysaire

.formation de la ligne d'érosion :

centrifuge (pas axiale : diaphyse), séparée de la qualité médullaire diaphysaire par le cartilage de croissance (restra fertile jusqu'à la fin de croissance avant de subir une ossification)

cette ligne d'érosion respectera une fine couche superficielle cartilagineuse (cartilage articulaire)

B. ossifications secondaires

permet de remplacer un tissu osseux non lamellaire (tissu de l'ossification primaire) par un tissu osseux lamellaire

1. dans la diaphyse :

.en surface :

S’ajoutent de nouvelles couches d'os périostique

.en profondeur :

les couches les plus profondes vont subir un remodelage grâce au couplage (formation résorption)

impliquant les bourgeons C-V( Conjonctivo-Vasculaire), les ostéoclastes et les ostéoblastes

les ostéoblastes vont résorber l’os anciens et creuser des tunels en lacunes : lacunes de Howship parallèle à l’axe de l'os. La reconstruction à la périphérie de ces tunnels de résorption aboutit à la formation d’ostéone de première génération

Le processus ne s'arrête pas là, mais se poursuit de la même manière avec formation d’ostéone du deuxième troisième génération

entre les ostéones, les lamelles osseuse d'origine périostique et les ostéones des générations précédentes partiellement résorbées constituent les systèmes intermédiaires

à la fin de la croissance : les lamelle circonféroncielles les plus internes ne sont pas remaniées, elle constituent le systéme fondamentales

2. dans les epiphyses

Le tissu non lamellaire est remplacé par de l'os lamellaire trabéculaire : lot spongieux

le mécanisme est identique au précédent, au lieu d'avoir une seule cavité médullaire, on a plusieurs espaces médullaires

5.conclusions

malgré son apparence minérale le tissu osseux est parfaitement vivant et en perpétuel remaniement

la croissance de l'os ne peut se faire que par opposition de la matrice et le renouvellement implique une destruction préalable du tissu osseux