Anatomie macroscopique de l'os

La structure d'un os long permet la meilleure visualisation de toutes les parties d'un os (Figure 6.7). Un os long a deux parties : la diaphyse (diaphysis) et l'épiphyse (epiphysis). La diaphyse est la tige tubulaire qui s'étend entre les extrémités proximale et distale de l'os. La région creuse de la diaphyse est appelée la cavité médullaire (medullary cavity), qui est remplie de moelle jaune. Les parois de la diaphyse sont composées d'os compact (compact bone) dense et dur.

Figure 6.7 Anatomie d'un os long Un os long typique présente les caractéristiques anatomiques macroscopiques de l'os.

La section plus large à chaque extrémité de l'os est appelée l'épiphyse (pluriel = épiphyses), qui est remplie d'os spongieux. La moelle rouge remplit les espaces de l'os spongieux. Chaque épiphyse rencontre la diaphyse au niveau de la métaphyse, la zone étroite qui contient la plaque épiphysaire (epiphyseal plate) (plaque de croissance), une couche de cartilage hyalin (transparent) dans un os en croissance. Lorsque l'os cesse de croître au début de l'âge adulte (environ 18-21 ans), le cartilage est remplacé par du tissu osseux et la plaque épiphysaire devient une ligne épiphysaire.

La cavité médullaire est revêtue d'une délicate membrane appelée l'endoste (endosteum) (end- = « intérieur » ; oste- = « os »), où se produisent la croissance, la réparation et le remodelage osseux. La surface externe de l'os est recouverte d'une membrane fibreuse appelée le périoste (periosteum) (péri- = « autour » ou « entourant »). Le périoste contient des vaisseaux sanguins, des nerfs et des vaisseaux lymphatiques qui nourrissent l'os compact. Les tendons et les ligaments s'attachent également aux os au niveau du périoste. Le périoste recouvre toute la surface externe, sauf là où les épiphyses rencontrent d'autres os pour former des articulations (Figure 6.8). Dans cette région, les épiphyses sont recouvertes de cartilage articulaire (articular cartilage), une fine couche de cartilage qui réduit la friction et agit comme un amortisseur.

Figure 6.8 Périoste et endoste Le périoste forme la surface externe de l'os, et l'endoste tapisse la cavité médullaire.

Les os plats, comme ceux du crâne, sont constitués d'une couche de diploë (diploë) (os spongieux), tapissée de chaque côté par une couche d'os compact (Figure 6.9). Les deux couches d'os compact et l'os spongieux intérieur travaillent ensemble pour protéger les organes internes. Si la couche externe d'un os crânien se fracture, le cerveau est toujours protégé par la couche interne intacte.

Figure 6.9 Anatomie d'un os plat Cette coupe transversale d'un os plat montre l'os spongieux (diploë) tapissé de chaque côté par une couche d'os compact.

Marques osseuses

Les caractéristiques de surface des os varient considérablement, en fonction de leur fonction et de leur emplacement dans le corps. Le Tableau 6.2 décrit les marques osseuses, qui sont illustrées dans (Figure 6.10). Il existe trois classes générales de marques osseuses : (1) les articulations, (2) les projections et (3) les orifices. Comme son nom l'indique, une articulation (articulation) est l'endroit où deux surfaces osseuses se rejoignent (articulus = « joint »). Ces surfaces ont tendance à s'adapter l'une à l'autre, l'une étant arrondie et l'autre en forme de cupule, pour faciliter la fonction de l'articulation. Une projection (projection) est une zone d'un os qui fait saillie au-dessus de la surface de l'os. Ce sont les points d'attache des tendons et des ligaments. En général, leur taille et leur forme sont une indication des forces exercées par l'attachement à l'os. Un orifice (hole) est une ouverture ou une rainure dans l'os qui permet aux vaisseaux sanguins et aux nerfs de pénétrer dans l'os. Comme pour les autres marques, leur taille et leur forme reflètent la taille des vaisseaux et des nerfs qui pénètrent l'os à ces points.

Figure 6.10 Caractéristiques osseuses Les caractéristiques de surface des os dépendent de leur fonction, de leur emplacement, de l'attachement des ligaments et des tendons, ou de la pénétration des vaisseaux sanguins et des nerfs.

Cellules et tissu osseux

L'os contient un nombre relativement faible de cellules enchâssées dans une matrice de fibres de collagène qui fournit une surface pour l'adhésion des cristaux de sels inorganiques. Ces cristaux de sels se forment lorsque le phosphate de calcium et le carbonate de calcium se combinent pour créer de l'hydroxyapatite, qui incorpore d'autres sels inorganiques comme l'hydroxyde de magnésium, le fluorure et le sulfate lorsqu'elle cristallise, ou se calcifie, sur les fibres de collagène. Les cristaux d'hydroxyapatite confèrent aux os leur dureté et leur résistance, tandis que les fibres de collagène leur procurent une flexibilité afin qu'ils ne soient pas cassants.

Bien que les cellules osseuses ne représentent qu'une petite partie du volume osseux, elles sont cruciales pour la fonction des os. Quatre types de cellules se trouvent dans le tissu osseux : les ostéoblastes, les ostéocytes, les cellules ostéogéniques et les ostéoclastes (Figure 6.11).

Figure 6.11 Cellules osseuses Quatre types de cellules se trouvent dans le tissu osseux. Les cellules ostéogéniques sont indifférenciées et se développent en ostéoblastes. Lorsque les ostéoblastes sont piégés dans la matrice calcifiée, leur structure et leur fonction changent, et ils deviennent des ostéocytes. Les ostéoclastes se développent à partir de monocytes et de macrophages et diffèrent en apparence des autres cellules osseuses.

L'ostéoblaste (osteoblast) est la cellule osseuse responsable de la formation de nouvel os et se trouve dans les parties en croissance de l'os, y compris le périoste et l'endoste. Les ostéoblastes, qui ne se divisent pas, synthétisent et sécrètent la matrice de collagène et les sels de calcium. À mesure que la matrice sécrétée entourant l'ostéoblaste se calcifie, l'ostéoblaste y est piégé ; en conséquence, il change de structure et devient un ostéocyte (osteocyte), la cellule primaire de l'os mature et le type de cellule osseuse le plus courant. Chaque ostéocyte est situé dans un espace appelé lacune (lacuna) et est entouré de tissu osseux. Les ostéocytes maintiennent la concentration minérale de la matrice via la sécrétion d'enzymes. Comme les ostéoblastes, les ostéocytes n'ont pas d'activité mitotique. Ils peuvent communiquer entre eux et recevoir des nutriments via de longs processus cytoplasmiques qui s'étendent à travers les canalicules (canaliculi) (singulier = canaliculus), des canaux au sein de la matrice osseuse.

Si les ostéoblastes et les ostéocytes sont incapables de mitose, comment sont-ils renouvelés lorsque les anciens meurent ? La réponse réside dans les propriétés d'une troisième catégorie de cellules osseuses : la cellule ostéogénique (osteogenic cell). Ces cellules ostéogéniques sont indifférenciées avec une activité mitotique élevée et sont les seules cellules osseuses à se diviser. Les cellules ostéogéniques immatures se trouvent dans les couches profondes du périoste et de la moelle. Elles se différencient et se développent en ostéoblastes.

La nature dynamique de l'os signifie que de nouveaux tissus sont constamment formés, et que l'os ancien, blessé ou inutile est dissous pour la réparation ou la libération de calcium. La cellule responsable de la résorption osseuse, ou dégradation, est l'ostéoclaste (osteoclast). Ils se trouvent sur les surfaces osseuses, sont multinucléés et proviennent des monocytes et des macrophages, deux types de globules blancs, et non des cellules ostéogéniques. Les ostéoclastes dégradent continuellement l'os ancien tandis que les ostéoblastes forment continuellement de l'os nouveau. L'équilibre continu entre les ostéoblastes et les ostéoclastes est responsable du remodelage constant mais subtil de l'os. Le Tableau 6.3 passe en revue les cellules osseuses, leurs fonctions et leurs emplacements.

Os compact et spongieux

Les différences entre l'os compact et l'os spongieux sont mieux explorées par leur histologie. La plupart des os contiennent du tissu osseux compact et spongieux, mais leur distribution et leur concentration varient en fonction de la fonction globale de l'os. L'os compact est dense afin de pouvoir résister aux forces de compression, tandis que l'os spongieux (trabéculaire) a des espaces ouverts et supporte les changements de répartition du poids.

Os compact

L'os compact est le plus dense et le plus résistant des deux types de tissu osseux (Figure 6.12). On le trouve sous le périoste et dans les diaphyses des os longs, où il assure soutien et protection.

Figure 6.12 Diagramme de l'os compact (a) Cette vue en coupe transversale de l'os compact montre l'unité structurelle de base, l'ostéon. (b) Dans cette micrographie de l'ostéon, on peut clairement voir les lamelles concentriques et les canaux centraux. LM × 40. (Micrographie fournie par les régents de la faculté de médecine de l'Université du Michigan © 2012)

L'unité structurelle microscopique de l'os compact est appelée ostéon (osteon), ou système de Havers. Chaque ostéon est composé d'anneaux concentriques de matrice calcifiée appelés lamelles (singulier = lamelle). Au centre de chaque ostéon se trouve le canal central (central canal), ou canal de Havers, qui contient des vaisseaux sanguins, des nerfs et des vaisseaux lymphatiques. Ces vaisseaux et nerfs se ramifient à angle droit à travers un canal perforant (perforating canal), également connu sous le nom de canaux de Volkmann, pour s'étendre jusqu'au périoste et à l'endoste.

Les ostéocytes sont situés à l'intérieur d'espaces appelés lacunes (singulier = lacuna), trouvés aux limites des lamelles adjacentes. Comme décrit précédemment, les canalicules se connectent aux canalicules d'autres lacunes et finalement au canal central. Ce système permet aux nutriments d'être transportés vers les ostéocytes et aux déchets d'être éliminés d'eux.

Os spongieux (trabéculaire)

Comme l'os compact, l'os spongieux (spongy bone), également connu sous le nom d'os trabéculaire, contient des ostéocytes logés dans des lacunes, mais ils ne sont pas disposés en cercles concentriques. Au lieu de cela, les lacunes et les ostéocytes se trouvent dans un réseau en forme de treillis de spicules matriciels appelés trabécules (trabeculae) (singulier = trabecula) (Figure 6.13). Les trabécules peuvent apparaître comme un réseau aléatoire, mais chaque trabécule se forme le long des lignes de contrainte pour conférer de la résistance à l'os. Les espaces du réseau trabéculaire équilibrent l'os compact dense et lourd en rendant les os plus légers afin que les muscles puissent les déplacer plus facilement. De plus, les espaces de certains os spongieux contiennent de la moelle rouge, protégée par les trabécules, où se produit l'hématopoïèse.

Figure 6.13 Diagramme de l'os spongieux L'os spongieux est composé de trabécules qui contiennent les ostéocytes. La moelle rouge remplit les espaces de certains os.

Vieillissement et le...

Système squelettique : Maladie de Paget

La maladie de Paget survient généralement chez les adultes de plus de 40 ans. C'est un trouble du processus de remodelage osseux qui commence par des ostéoclastes hyperactifs. Cela signifie que plus d'os est résorbé qu'il n'est déposé. Les ostéoblastes tentent de compenser, mais le nouvel os qu'ils déposent est faible et cassant, et donc sujet aux fractures.

Alors que certaines personnes atteintes de la maladie de Paget n'ont pas de symptômes, d'autres ressentent de la douleur, des fractures osseuses et des déformations osseuses (Figure 6.14). Les os du bassin, du crâne, de la colonne vertébrale et des jambes sont les plus fréquemment touchés. Lorsqu'elle survient dans le crâne, la maladie de Paget peut provoquer des maux de tête et une perte auditive.

Figure 6.14 Maladie de Paget Les os des jambes normaux sont relativement droits, mais ceux affectés par la maladie de Paget sont poreux et courbés.

Qu'est-ce qui pousse les ostéoclastes à devenir hyperactifs ? La réponse est encore inconnue, mais des facteurs héréditaires semblent jouer un rôle. Certains scientifiques pensent que la maladie de Paget est due à un virus encore non identifié.

La maladie de Paget est diagnostiquée par des études d'imagerie et des tests de laboratoire. Les rayons X peuvent montrer des déformations osseuses ou des zones de résorption osseuse. Les scintigraphies osseuses sont également utiles. Dans ces études, un colorant contenant un ion radioactif est injecté dans le corps. Les zones de résorption osseuse ont une affinité pour l'ion, elles s'illumineront donc sur le scan si les ions sont absorbés. De plus, les taux sanguins d'une enzyme appelée phosphatase alcaline sont généralement élevés chez les personnes atteintes de la maladie de Paget.

Les bisphosphonates, des médicaments qui diminuent l'activité des ostéoclastes, sont souvent utilisés dans le traitement de la maladie de Paget. Cependant, dans un faible pourcentage de cas, les bisphosphonates eux-mêmes ont été liés à un risque accru de fractures car l'os ancien qui reste après l'administration de bisphosphonates devient usé et cassant. Néanmoins, la plupart des médecins estiment que les bénéfices des bisphosphonates l'emportent largement sur les risques ; le professionnel de la santé doit évaluer les bénéfices et les risques au cas par cas. Le traitement par bisphosphonates peut réduire le risque global de déformations ou de fractures, ce qui à son tour réduit le risque de réparation chirurgicale et ses risques et complications associés.

Apport sanguin et nerveux

L'os spongieux et la cavité médullaire reçoivent leur nourriture des artères qui traversent l'os compact. Les artères pénètrent par le foramen nourricier (nutrient foramen) (pluriel = foramina), de petites ouvertures dans la diaphyse (Figure 6.15). Les ostéocytes de l'os spongieux sont nourris par les vaisseaux sanguins du périoste qui pénètrent l'os spongieux et par le sang qui circule dans les cavités médullaires. Lorsque le sang traverse les cavités médullaires, il est collecté par les veines, qui sortent ensuite de l'os par les foramina.

En plus des vaisseaux sanguins, les nerfs suivent les mêmes chemins dans l'os où ils ont tendance à se concentrer dans les régions de l'os les plus métaboliquement actives. Les nerfs perçoivent la douleur, et il semble qu'ils jouent également un rôle dans la régulation de l'approvisionnement sanguin et dans la croissance osseuse, d'où leurs concentrations dans les sites métaboliquement actifs de l'os.

Figure 6.15 Diagramme de l'apport sanguin et nerveux à l'os Les vaisseaux sanguins et les nerfs pénètrent dans l'os par le foramen nourricier.