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Histologie : les tissus

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Table des Matières

Avant-Propos

1 - Méthodes de l'Histologie. Concept de tissu

2 - Les relations intercellulaires

3 - Les épithéliums

4 - Les tissus conjonctifs. Les tissus adipeux

5 - Les tissus squelettiques

6 - Les populations cellulaires « libres »

7 - Système nerveux et neurones

8 - Les systèmes nerveux central et périphérique

9 - Les tissus musculaires


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traduction HTML V2.8
V. Morice


Chapitre 5 - Les tissus squelettiques

 

5.2 - Le tissu osseux

 

5.2.4 Le remodelage osseux est le fait d’une coopération précise entre les ostéoclastes et les ostéoblastes

Que ce soit dans l’os compact ou trabéculaire, le tissu osseux est en constant renouvellement. Ce remodelage permanent, dans lequel s’intriquent la résorption et la formation de tissu osseux, s’effectue grâce à des unités fonctionnelles de remodelage où les ostéoclastes et ostéoblastes sont étroitement associés. L’os est ainsi formé de millions d’unités fonctionnelles de remodelage, mobiles et progressant dans le tissu osseux (les ostéoclastes étant à l’avant et les ostéoblastes à l’arrière). Les activités métaboliques de ces 2 populations cellulaires sont couplées dans l’espace et dans le temps. Un cycle de remodelage dure environ 4 mois chez l’adulte, la phase de formation étant plus longue que celle de résorption.

5.2.4.1 Phase d’activation

La surface osseuse est normalement recouverte de cellules bordantes qui empêchent l’accès des ostéoclastes à la MEC. Sous l’action de facteurs ostéorésorbants (hormone parathyroïdienne ou PTH, vitamine D3 et prostaglandine Pg E2), les cellules bordantes se rétractent et libèrent l’accès aux ostéoclastes qui peuvent adhérer à la matrice osseuse. L’afflux des ostéoclastes est favorisé par la prolifération de leurs précurseurs médullaires sous l’effet de plusieurs molécules, notamment du M-CSF. Les ostéoclastes proviennent de la fusion de préostéoclastes issus de précurseurs mononucléés, eux-mêmes issus des monocytes sous l’action du M-CSF sécrété par les ostéoblastes, notamment en réponse à la vitamine D3 et à la PTH.

Les ostéoblastes sont également indispensables à la mise en place du programme de différenciation des précurseurs ostéoclastiques en préostéoclastes puis en ostéoclastes et enfin en ostéoclastes actifs. La mise en place du programme de différenciation des précurseurs ostéoclastiques en préostéoclastes puis en ostéoclastes est principalement sous la dépendance de 3 molécules : ODF (Osteoclast Differentiating Factor), OPG (ostéoprotégérine) et RANK (receptor activator of nuclear factor kappa B).

ODF, situé dans la membrane plasmique des ostéoblastes, peut se lier à OPG, sécrétée par les ostéoblastes ou à RANK, récepteur situé dans la membrane des précurseurs ostéoclastiques. La liaison ODF/RANK stimule la différenciation ostéoclastique tandis que la liaison ODF/OPG l’inhibe.

Chez la souris, l’invalidation génique d’OPG entraîne une réduction de la masse osseuse (ostéoporose par hyperostéoclastose) alors que son hyperexpression chez des souris transgéniques entraîne une augmentation de la masse osseuse (ostéopétrose par absence d’ostéoclastes). A l’inverse, toujours chez la souris, l’invalidation du gène RANK ou du gène ODF entraîne une ostéopétrose sévère due à l’absence d’ostéoclastes. Ainsi ODF apparaît comme le facteur essentiel de l’ostéoclastogénèse, processus dans lequel les ostéoblastes (producteurs notamment de M-CSF et d’ODF) sont indispensables.

5.2.4.2 Phase de résorption du tissu osseux

Chaque ostéoclaste devenu actif se fixe à la matrice sur le lieu de résorption et la phase de résorption de la matrice commence. Elle s’effectue en deux étapes successives : 1) dissolution de la phase minérale par acidification du compartiment de résorption, 2) dégradation de la matrice organique sous l’action d’enzymes protéolytiques lysosomales.

Les caractéristiques morphologiques des ostéoclastes témoignent de leur rôle de destruction du tissu osseux (ostéoclasie). La constitution d’un anneau périphérique de scellage permet l’isolement d’une chambre de digestion étanche (ou lacune de Howship) entre la membrane de l’ostéoclaste et la surface de la MEC osseuse. Cet anneau circonférentiel de scellage est fait d’une multitude de jonctions cellules-MEC ponctuelles ou podosomes. Chaque podosome est fait d’une chaîne de molécules de la MEC (ostéopontine, sialoprotéines osseuses, thrombospondine, vitronectine et collagène I), de molécules transmembranaires (intégrines αV-β3 et α2-β1), puis de molécules intracytoplasmiques (taline, vinculine, etc.) liées aux faisceaux de filaments d’actine du cytosquelette de l’ostéoclaste disposés perpendiculairement à la surface cellulaire et entre lesquels se logent des invaginations tubulaires de la membrane plasmique. La région cytoplasmique dans laquelle se situe cet anneau d’actine (dite « zone claire ») est dépourvue d’organites de synthèse.

Le domaine apical de la membrane plasmique de l’ostéoclaste formant le toit de la chambre de digestion se différencie en une bordure en brosse au niveau de laquelle se trouve une pompe à protons qui, grâce à l’activité de l’anhydrase carbonique II, sécrète des ions H+ qui par l’acidification qu’ils entraînent dissolvent la phase minérale de la MEC du plancher de la chambre. C’est également au niveau de la bordure en brosse que les nombreux lysosomes de la cellule déversent leur contenu enzymatique (hydrolases acides et notamment phosphatase acide, cathepsine, collagénases, métalloprotéinases) destiné à digérer les constituants organiques de la MEC osseuse. La morphologie des ostéoclastes reflète leur degré d’activation : la vitamine D et la PTH, qui stimulent l’activité des ostéoclastes, augmentent leur bordure en brosse, alors que la calcitonine et la Pg E2, inhibant leur activité, la diminue. Des récepteurs à la calcitonine et des récepteurs à la prostaglandine PgE2 sont présents dans le domaine baso-latéral de la membrane plasmique des ostéoclastes.

Au total, les hormones comme la PTH et la VitD3, ainsi que certaines cytokines (IL-1, TNFalpha) induisent la sécrétion par les ostéoblastes de facteurs moléculaires locaux (M-CSF, IL-6, IL-11, Pg E2). Ces derniers, à l’exception du M-CSF, agissent en retour sur l’ostéoblaste pour induire l’expression du facteur membranaire ODF. Ce facteur interagit avec son récepteur RANK porté par le précurseur ostéoclastique et déclenche le programme de différenciation cellulaire qui aboutit à l’activation de l’ostéoclaste.


5.2.4.3 Phase d’inversion

Quand les ostéoclastes ont fini de creuser une lacune, ils meurent par apoptose et sont remplacés par des macrophages qui lissent le fond de la lacune.

5.2.4.4 Phase de formation de tissu osseux

Elle comporte 2 temps, au cours desquels les ostéoblastes jouent le rôle majeur : 1) la production de MEC par les ostéoblastes, 2) la minéralisation de cette MEC.

La production de MEC est liée à la prolifération et à l’activation des ostéoblastes
Quand la résorption osseuse est terminée, les cellules ostéoprogénitrices présentes à la surface de la matrice érodée, au fond de la lacune (appelé ligne cémentante) se divisent et se différencient en ostéoblastes. Ces ostéoblastes synthétisent une nouvelle MEC non encore minéralisée (substance pré-osseuse ou tissu ostéoïde) qui comble la lacune.
Plusieurs hormones, notamment les œstrogènes, les androgènes et la vitamine D stimulent la production de matrice osseuse. De nombreux facteurs de croissance sécrétés par les ostéoblastes, stockés dans la matrice osseuse, puis relargués sous forme active lors de la résorption, agissent dans le même sens : FGF2, TGFβ, IGF (dont la synthèse est stimulée par l’hormone de croissance GH) et les BMP (Bone Morphogenetic Protein). Les BMP jouent un rôle essentiel dans l’ostéogénèse par des effets combinés sur le recrutement, la prolifération et la différenciation des ostéoblastes et de leurs précurseurs. Chez l’homme, il a été isolé 8 gènes codant pour 8 BMP (1 à 8). Les BMP (sauf BMP-1 qui ne présente pas de propriétés ostéo-inductrices) font partie de la superfamille des TGF-β. A l’inverse, IL1 et TNF-alpha inhibent la production de matrice osseuse par les ostéoblastes.
La minéralisation se fait, dans un deuxième temps, au niveau du front de minéralisation, à la jonction entre tissu ostéoïde et tissu minéralisé
La phosphatase alcaline, enzyme synthétisée par les ostéoblastes, hydrolyse les esters phosphoriques inhibiteurs de la minéralisation. Les ostéoblastes produisent des vésicules matricielles, réservoirs de phosphatases alcalines et d’ions, qui, déversées dans le milieu extracellulaire initieraient la minéralisation du tissu ostéoïde en favorisant les concentrations locales en ions calcium et phosphates.
L’ostéocalcine augmente la concentration locale de calcium extra-cellulaire et le fixe sur le tissu ostéoïde. La vitamine D3 joue un rôle important en favorisant l’absorption intestinale du calcium et sa fixation sur l’os. La carence en vitamine D3 entraîne une augmentation de la sécrétion de PTH qui provoque une déminéralisation des os qui s’appauvrissent en calcium et en phosphore (rachitisme chez l’enfant, ostéomalacie chez l’adulte).

5.2.5 Capital osseux et perte osseuse

Jusqu’à l’âge de 20 ans, la masse osseuse augmente progressivement. A cet âge, le capital osseux est constitué ; il reste stable pendant quelques années, puis diminue lentement avec l’âge, chez la femme comme chez l’homme, les mécanismes de destruction du tissu osseux l’emportant sur les mécanismes de construction. Chez la femme, la perte osseuse s’accélère nettement à la ménopause, du fait de la carence en œstrogènes. Cette ostéoporose augmente considérablement le risque de fracture et justifie le plus souvent un traitement œstrogénique substitutif prolongé des femmes après la ménopause.

5.2.6 L’os peut se réparer spontanément après une fracture

Une fracture, comme toute blessure, entraîne une destruction tissulaire et une hémorragie. Des signaux chémo-attractants et d’angiogénèse attirent sur place les cellules impliquées dans les phases initiales du processus de réparation. Les granulocytes neutrophiles et les macrophages éliminent localement les débris cellulaires. Les cellules mésenchymateuses et les capillaires sanguins prolifèrent et permettent la formation de tissu conjonctif puis de tissu cartilagineux qui forment un cal et comblent le foyer de fracture. Parallèlement, les cellules ostéoprogénitrices (du périoste et de l’endoste) prolifèrent et se différencient en ostéoblastes qui fabriquent du tissu ostéoïde qui progressivement remplace l’ébauche cartilagineuse du cal qui se calcifie. Le cal osseux est ensuite remodelé par les ostéoclastes pour restaurer la forme originale de l’os fracturé. Ces différents événements cellulaires sont sous la dépendance de facteurs moléculaires impliqués dans la formation des os au cours du développement (en particulier, le TGF-β, les BMP et les IGF).

La réparation d’une fracture est favorisée par l’immobilisation des fragments osseux (plâtre, ostéosynthèse chirurgicale) et dure normalement 6 à 12 semaines selon le type de fracture.

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5.1 - Le tissu cartilagineux
5.2 - Le tissu osseux
5.2.1 - Le tissu osseux contient 4 types de cellules
5.2.2 - La MEC du tissu osseux est calcifiée
5.2.3 - Compact ou spongieux, le tissu osseux de l’adulte est de type lamellaire
5.2.4 - Le remodelage osseux est le fait d’une coopération précise entre les ostéoclastes et les ostéoblastes
5.2.5 - Capital osseux et perte osseuse
5.2.6 - L’os peut se réparer spontanément après une fracture
5.2.4.1 - Phase d’activation
5.2.4.2 - Phase de résorption du tissu osseux
5.2.4.3 - Phase d’inversion
5.2.4.4 - Phase de formation de tissu osseux