GTS501 Cours 3Histophysiologie ostéo-articulaire.
Articulations.Cartilage.
Histophysiologie ostéo-articulaire
Os et tissus osseux On distingue :
- la colonne vertébrale- le sternum et les côtes- la tête- les membres supérieurs- les membres inférieurs
Os et tissus osseux Suivant la forme de
l’os :Les os platsLes os courtsLes os irréguliersLes os longs :
Diaphyse Les épiphyses Les métaphyses
STAPS, 2002
Os et tissus osseux Éléments du tissus osseux :
Périoste et endosteOstéoblastes et ostéoclastesOstéocytesMatrice extracellulaire :
Substance fondamentale : liquide et protéines Fibres : collagène et élastiques Sels minéraux : calcium et phosphore
Rappel : tissus conjonctifs
Os et tissus osseux
Nordin & Frankel, 2001
Os et tissus osseuxMode de formation et de résorption du tissus
osseux :Ostéoblastes Tissus ostéoïde + Vit. D
Calcification du tissu
Hormone parathyroïdienne
OstéoclastesDestruction du tissu
Calcium + phosphore dans les liquides
interstitiels
Os et tissu osseuxStructure du tissu
osseux :Tissu osseux compact (os
cortical, cortical bone) =80% de la masse osseuse
Tissu osseux spongieux (cancellous bone, trabecular bone)
Différences os long vs. os courts, irréguliers, plats :Canal médullaire vs.
diploéMoelle jaune vs. rougeOstéon vs. travées
Nordin & Frankel, 2001
Os et tissu osseuxCroissance de d’os :
Épaisseur : ostéoblastesLongueur : cartilage de conjugaison
Facteurs d’influence :GénétiquesMécaniquesVasculairesMétaboliques = phosphore, calcium et
vitamine DHormonaux
Os et tissu osseuxRemodelage osseux :
Modulé par les contraintes mécaniques : loi de Wolff
Résistance et rigidité : Affectés par
l’immobilisation Affectés par les
implants Nordin & Frankel, 2001
Os et tissu osseux
Effet de l’âge :Réduction de l’os
spongieuxAmincissement de l’os
cortical
Nordin & Frankel, 2001
Os et tissu osseux - résuméL’os est un composite bi-phasiqueL’unité structurale de l’os est l’ostéonLe squelette est composé d’os cortical et
spongieuxRemodelage suivant les contraintes
appliquéesEffet de l’âge, du sexe, des hormones, de
l’alimentation, etc.
ArticulationsOrgane d’union de
deux ou plusieurs pièces osseuses :Fibreuses (sutures)Cartilagineuses
(symphyses)Synoviales (cartilage,
cavité articulaire, capsule articulaire, liquide synovial, ligaments)
STAPS, 2002
Cartilage
Cartilage articulaire (hyaline articular cartilage) Tissu très différentiéAvascularisé – physiologiquement isoléCellules : chondrocytesComposé de fibres collagène et de la
substance fondamentale2 fonctions :
(1) distribuer la charge sur une grande surface(2) permettre le mouvement relatif avec une
friction et une usure minimale
Cartilage articulaire Composition et structure :
Chondrocytes (1-10% du volume tissulaire)
Collagène (15-22%)Protéoglycanes (4-7%)Eau, sels, protéines, lipides (60-85%)
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire Collagène :
Unité de base : tropocollagène
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaireCollagène :
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaire Collagène :
Distribution non homogène
Atlas de l'arthrose, J.P. Pujol, 1995
Hauteur
5-10%
40-45%
40-45%
5-10%
Parallèles
Obliques
Perpendi-culaires
Cartilage articulaire Collagène :
Type II : structure de base des fibrillesType XI : à l’intérieur des fibrilles lié de façon
covalente au collagène de type IIType IX : extérieur des fibrillesType VI : à la surface et dans l’espace
péricellulaireType X : tapis autour des chondrocytes
Cartilage articulairePropriétés mécaniques du collagène :
Résistance élevée en tensionRésistance faible en compressionAnisotropique :
Arrangements variés des fibres de collagène Variation des interactions entre PG et collagène
Cartilage articulaire Les chondrocytes :
Cartilage articulaireLes protéoglycanes :
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaireEau :
Concentré au niveau de la surface articulaireNa+, K+, Ca2+
Circulation des gaz, éléments nutritifs et déchets entre chondrocytes et fluide synovial
70% de déplacement d’eau sous charge : contrôle le comportement mécanique + lubrification
Cartilage articulaireInteractions
structurelles et physiques entre les composantes :Forces répulsives :
pressions de gonflement
Chargement : augmentation des forces répulsives
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaireInteractions :
Force compressiveDéformation des molécules PG
Pression interne excède la pression de gonflement
Liquide sort
Augmentation de la concentration en PG
Augmentation de la pression de gonflement
Équilibre avec la force externe
Cartilage articulaire Interactions :
La résistance à la compression du cartilage provient de deux sources
1. La pression osmotique de gonflement associés aux groupes ioniques fixés au GAG
2. La résistance à la compression du tissu collagénique en lui même
Cartilage articulaireComportement
mécanique :Viscoélasticité :
Fluage Relaxation de la
contrainte
stotal=ssolide+sfluide
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaireLubrification mixte :
Lubrification limite hors charges : glycoprotéineWeeping lubrification ou boosted lubrification en
charge
Nordin & Frankel, 2001
Cartilage articulaireHypothèses sur la biomécanique de la
dégénérescence du cartilage :Amplitude des contrainte imposéesNombre de pics de contraintesChangements dans la structure moléculaire et
microscopique de la matrice de collagène Changements dans les propriétés mécaniques
du tissu
Cartilage articulaire
Cartilage normal
Perte de PG
Dommage au collagène
Progression de l’arthrose
densité de charges fixes pression
traînée de friction perméabilité hydraulique
Agit pour diminuer les propriétés de support de charge du cartilage
déformation
Exudation de fluide
Arthrose Cartilage
Déformation de la matrice plus importante
Échanges de fluides plus importants
Cartilage articulaire - résuméFonction du cartilage : augmentation de la
distribution des charges (diminuant ainsi les contraintes) et fournir une surface de support lisse et résistante à l’usure
Matériau multiphasique ou triphasique ?Résistance à la friction au flux de fluide
interstitiel et propriétés intrinsèques de la matrice solide
Dommages causés au cartilage : altération des propriétés mécaniques
Cartilage articulaire - résumé
Nordin & Frankel, 2001
AffichesFormation des équipes
Définition du sujet