histologie de l’appareil locomoteur

16/03/2021

03 2021 - DFGSM2, UM FacMédecine Montpellier-Nîmes Dr F. BERNEX 1

Dr Florence BERNEX

Réseau d’Histologie Expérimentale de Montpellier

INSERM U1194, Institut de Cancérologie de Montpelier

[email protected]

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HISTOLOGIE DE L’APPAREIL LOCOMOTEUR

Mars 2021


Objectifs de l'UE

• § Connaître l’anatomie descriptive et topographique des membres supérieurs et inférieurs

• § Connaître les aspects fondamentaux (histologiques, métaboliques, biomécaniques) des tissus osseux et cartilagineux

• § Situer l’intérêt et la place des examens d’exploration biologique et d’imagerie en pathologie ostéoarticulaire (radiologie, scintigraphie, TEP, densitométrie)

• § Intégrer les éléments sémiologiques pertinents dans l’analyse des situations cliniques en rhumatologie et traumatologie (entorses, fractures, douleurs rachidiennes ou des membres)

• § Caractériser les bases pharmacologiques de pathologies rhumatologiques spécifiques (ostéopathies raréfiantes, inflammation articulaire)

• § Analyser l’altération de la fonction de la marche et intégrer les principes de sa restaurationfonctionnelle

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o Fonctions du squelette

o Origine embryologique

o Le cartilage

o L’os

o L’articulation

o Le reste : tendon, ligament, bourses…

Révisions de PACES et ajouts complémentaires liés aux conséquences cliniques




o Le cartilage

o L’os

o L’articulation

o Le reste : tendon, ligament et bourses

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FONCTION DU SQUELETTE HUMAIN

o Charpente de l’organisme: os (n=203) + cartilage, tendons, ligaments

o Protection des organes internes (crâne, thorax, bassin)

o Mobilité du corps grâce aux articulations et aux muscles

o Réserve importante de sels: calcium, phosphore

o Lieu de fabrication des cellules sanguines : la moelle osseuse

LE SQUELETTE, structure

o Formé par les os et les cartilages

o NB :

o Les poissons les plus primitifs sont cartilagineux (ex requins)

o Au cours du développement humain, le squelette est d’abord cartilagineux :

=> On dit que l’ontogénèse récapitule la phylogenèse

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Les Tissus Conjonctifs

Gel T Conj

Lâche TC Mucoïde mésenchyme embryonnaire.

TC Adipeux blanc & brun

T Conjonctivo-vasculaire

T Réticulé

Dense fibres :

Non orienté capsules, cloisons, …

Orienté unitendu tendon, ligament

bitendu aponévrose

Solide T SQUELETTIQUE

Non minéralisé, non vascularisé CARTILAGE

Minéralisé + Vascularisé OS

Primaire : fibres sans orientation préf-> FRAGILE

Secondaire : fibres orientées -> RESISTANT

MEC

CELLULES

MEC

Prédominance :




o Le cartilage

o L’os

o L’articulation


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Squelette axial et muscles dérivent des mésodermes axial et paraxial

- La formation du mésoderme suit l’évolution et la fermeture du tube neural - Le mésoderme axial forme la notochorde- Le mésoderme paraxial forme les somites

Somite

Somite

Plaque neurale

Gouttièreneurale

Tube neural

Epiderme

Notochorde

Squelette axial et muscles dérivent des mésodermes axial et paraxial

- Formation des somites

- Subdivision du somite

• Sclérotome -> vertèbres + côtes

• Dermamyotome� Dermatome -> derme� Myotome -> muscle strié squelettique

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ChordeMyotome

La partie rostrale du premier sclérotome cervicalcontribue à la formation de la base de l’osoccipitalo La partie caudale du 1er sclérotome cervicalcontribue à la formation de la partie rostrale dela 1ère vertèbre cervicale.o Etc.o Le territoire d'innervation motrice ou sensitivequi dépend d'un nerf rachidien est appelémétamère.

=>les deux parties du disque intervertébral

Vertèbres et disque intervertébral

Du tube neural (future moelle épinière)émergent les nerfs spinaux qui traversent lessclérotomes pour gagner le territoiremusculaire

Tube neural

Vertèbres et nerfs spinaux

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o Le cartilage

o L’os

o L’articulation


LE CARTILAGE

o Tissu cartilagineux = tissu squelettiqueo MEC solideo déformable et élastiqueo translucideo non minéralisé, non vascularisé, non innervé

o Rôleso supporto ossificationo articulation

o Localisationo foetus : constitue la plus grande partie du squeletteo enfant : diminue d’importanceo adulte : tissu localisé

o articulations, côtes, pièces de l’appareil respiratoire, face

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COMPOSITION DU CARTILAGE

Cellules

MEC

COMPOSITION DU CARTILAGE : LES CELLULES

Chondroblaste/chondrocyte

o Origine : cellule souche mésenchymateuse

Chondrocyte

o Cellule active

o Synthétise la MEC, mais aussi facteurs de croissance, etc.

o Logé dans le chondroplaste

CHONDROBLASTE cellules souches du périchondre

CHONDROCYTE piégé dans CHONDROPLASTE

Croissance

appositionnelle

Croissance

interstitielle

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• Les chondrocytes : 1-10% du volume du cartilage– Cellules mésenchymateuses

– De grande taille, 30-40 µm, sphériques à ovoïdes

– Gros noyau rond nucléolé

– Cytoplasme: Mitochondries+++, lysosomes++

– Synthétisent une MEC dense

– Densité diminue de surface vers profondeur

– Vie en anaérobiose en surface 10%O2-> profondeur 1% d’O2 hypoxie

• Nutrition cellulaire– Cartilage avasculaire

– Diffusion des molécules

– Petites molécules pénètrent

– Glucose : principal substrat énergétique

• Fonction cellulaire– Maintien de l‘homéostasie du cartilage notamment du cartilage articulaire

– Synthèse et dégradation des protéines structurales de la matrice cartilagineuse

– Régulation par contraintes mécaniques et facteurs de croissance (TGFb, FGFb, IGF)

LES CHONDROCYTES

FIBRES : COLLAGENE II Cartilage hyalin C costaux, articulaires, …Éventuellement associé à

COLLAGENE I Fibrocartilage ménisque, noyaux fibreux du DV, …

ELASTINE Cartilage élastique épiglotte, C alaire, pav. auriculaire

SUBSTANCE FONDAMENTALE :

protéoglycanes & glycosaminoglycanes (GAG) glycoprotéines et protéines non collagéniques

COMPOSITION DU CARTILAGE LA MATRICE EXTRACELLULAIRE

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II

I et II

Fibres de collagène II

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Le cartilage articulaire

Le cartilage articulaire est nourri via le liquide synovial.

Matrice extracellulaire

• Les collagènes

• Les protéoglycanes et glycosaminoglycanes

• Les glycoprotéines et protéines non collagéniques

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Collagènes

• Produits par le condrocyte, sous forme de pro-collagène

• Collagène de type II, 95%

– Cartilage, cornée; disque

– 3 chaines alphapolypeptidiques enroulées en triple hélice

– Chaque chaine domaine collagénique + domaines non-collagéniques

• Collagènes mineurs 5%

– Type V, role dans l’adhésion cellule-matrice

– Type IX stabilise le réseau

– Type X minéralisation extracellulaire

– Type XI armature du coll II

• En pathologie: 50aine de mutations des gènes du collagènes

-> dysplasies = arthroses précoces

Glycoprotéines et autres protéines non collagéniques

o Role dans le maintien tridimensionnel de la MEC, colle biologique

o Fibronectine, fibromoduline, chodroadhérine

Protéoglycanes, PG

• Agrécanes 90%

Macroprotéoglycanes

GAG =>PG=>macro PG

PG de petit PM 10%Décorinefibromoduline

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GAG

o Glycosaminoglycanes : GAGs =,

o longues chaînes polysaccharidiques formées par la répétition de disaccharides composés d’un sucre aminé et d’un hexuronate

o charges négatives, hydrophiles � forment un gel hydraté

o Libre : acide hyaluronique : non sulfaté, non lié de manière covalente à des protéines

o Lié à des protéines de manière covalente : protéoglycanes

o chondroïtine sulfate

o kératane sulfate

Au final

o Tissu cartilagineux o MEC solide

o déformable et élastique

o translucide

o non minéralisé, non vascularisé, non innervé

o => Nutrition passive

o Par les capillaires du périchondreo Ou par le liquide synovial

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o Le cartilage

o L’os

o L’articulation


LE TISSU OSSEUX- Os long, court, plat, irrégulier

Définition :- TC spécialisé dont la MEC est calcifiée, ce qui lui confère rigidité et solidité, - jouant un rôle mécanique et un rôle métabolique général

(homéostasie calcique, interaction avec l’hématopoïèse…)

L’os est remodelé en permanence : ce remodelage est constitué de la - résorption osseuse : os focalement détruit par des ostéoblastes – formation osseuse via les ostéoblastes.=> 10 % renouvelé/an

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LE TISSU OSSEUX-

L’os est remodelé en permanence : ce remodelage est constitué de la - résorption osseuse : os focalement détruit par des ostéoblastes – formation osseuse via les ostéoblastes.

Equilibre fragile

OstéoPOROSELa formation de l’os et la cicatrisation osseuse sont des processus ralentis lors du vieillissement.L’ostéoporose est une maladie liée à l'âge de perte de masse ou de densité osseuse.

Ostéo PETROSE

LE TISSU OSSEUX- Os long, court, plat, irrégulier

Définition :- TC spécialisé dont la MEC est calcifiée, ce qui lui confère rigidité et solidité, - jouant un rôle mécanique et un rôle métabolique général

(homéostasie calcique, interaction avec l’hématopoïèse…)

Cellules :- TC (cellules mésenchymateuses souches locales pluripotentes = cellules ostéoprogénitrices)

donne les 3 premiers types, qui sont ostéoformateurs :- ostéoblastes (surface)- cellules bordantes (surface)- ostéocytes (intérieur)

- et lignée hématopoïétique, qui donne le dernier type, qui est ostéorésorbant : - ostéoclastes (surface)

MEC : fibres : collagène ISubstance Fondamentaleprotéines de structureminéralisation : hydroxyapatite : Ca5(PO4)3(OH)

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L’ostéoblaste

- surface interne et externe de l’os (pas exclusivement)- alignée avec ses voisines formant la ligne ostéogène

- cellule métaboliquement active : - synthétise tous les constituants de la MEC

- polarisée : avec un pôle synthétique tourné vers l’os et le noyau au pôle opposé

- prolongements grêles : contact possible avec les ostéocytes.

10% des ostéoblastes se laissent enfermer dans la MEC calcifiée et deviennent des ostéocytes (dans des ostéoplastes). Les autres restent en périphérie de l’os et continuent à apposer des couches successives de MEC.

Leur métabolisme peut se ralentir : elles deviennent alors des cellules bordantes.

Matrice ostéoïde,

non encore minéralisée

L’ostéocyte

- dans une logette, l’ostéoplaste- contact avec ostéoblastes, cellules bordantes et ostéocytes

(jonctions communicantes)

= canalicules de Holmgren

- participe au maintien de la matrice osseuse - et contribue à l'homéostasie de la calcémie.

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L’ostéoclaste- grande cellule (50-100 µ), plurinucléée (jusqu’à 30-50 noyaux), mobile- origine : cellule hématopoïétique de nature monocytaire- nombreux lysosomes (surtout I), rôle important de « digestion » osseuse- polarisée avec microvillosités sur la face osseuse- ostéoclaste fixé à l’os (protéines de la matrice osseuse) via intégrines spécifiques,

formant le podosome.

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Mechanism of osteoclast-mediated bone resorption

Costa, A. G. et al. (2011) Cathepsin K: its skeletal actions and role as a therapeutic target in osteoporosisNat. Rev. Rheumatol. doi:10.1038/nrrheum.2011.77

This schematic depiction shows the sealing zone created by integrin αvβ3. The osteoclast, as a result, adheres to the bone. Hydrochloric acid and proteases, including cathepsin K, MMP-9, and MMP-13, are secreted into this zone, which leads to the degradation of the organic collagen matrix. Approximately 90% of the organic matrix of bone is composed of type I collagen.Abbreviations: Cath K, cathepsin K; MMP, matrix metalloproteinase.

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Les protons produits par l’anhydrase carbonique de type II (CAII) passent dans les compartiments intracytoplasmiques grâce à la pompe proton-ATPase vacuolaire (V-ATPase). Cette V-ATPase est associée au canal chlore ClC7 qui permet par passage des ions Cl–, de compenser les différences de potentiel membranaire. Ces ions Cl– entrent dans la cellule grâce à l’échangeur HCO3–/Cl–.

Lorsque l’ostéoclaste se polarise au contact de l’os, V-ATPase et ClC7, présents sur la membrane des compartiments intracytoplasmiques, sont relocalisés au niveau de la membrane plissée par fusion exocytosique, grâce à des interactions avec le cytosquelette, permettant ainsi l’acidification de la lacune de résorption.

Mécanismes d’acidification de la lacune de résorption.

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ENDOCONJONCTIVE ENDOCHONDRALE

A partir d’une Cellule « Conjonctive » A partir du Cartilage HYALIN

�C. Mésenchymateuse <= PERIOSTE

�Fibroblaste Embryonnaire

Evolution « classique » :

- Hypertrophie

- Minéralisation/Nécrose

- Envahissement / BCV

C. MésenchymateuseOSTEOBLASTE

OS PRIMAIRE

OS SECONDAIRE

Fibres de collagène I NON ORIENTEES : jamais de lamelles

Cristaux non structurés (ostéonectine) : PEU RESISTANT

Envahi / BMU

Fibres de collagène I ORIENTEES : organisées en lamelles

Cristaux structurés / Col I (ostéonectine) : RESISTANT

Rappels comment s’effectue l’ossification ?

- compact

- spongieux (ou trabéculaire)

Ostéoformation de l’os primaire

L’ossification endoconjonctive

À partir du TC ou mésenchyme embryonnaire- cellules mésenchymateuses => ostéoblastes

élaborent substance pré-osseuse =

matrice ostéoïde

- certains s’enferment dans la MEC et se transforment en ostéocytes,

- formant ainsi un os primaire, non lamellaire = fibrillaire

- fibres multidirectionnelles.

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L’ossification enchondrale(ou endochondrale ou endocartilagineuse)

- à partir du cartilage hyalin- chondroblastes prolifèrent - puis s’hypertrophient - chondroplastes s’élargissent- la matrice cartilagineuse est réduite à de fines travées

et se calcifie. - chondrocytes meurent par apoptose - la MEC est envahie par des BCV

(bourgeons conjonctivo-vasculaires)

Bourgeons conjonctivo-vasculaires (BCV)

- gros capillaires entourés de conjonctif- ostéoclastes qui digèrent la matrice calcifiée- cellules mésenchymateuses ostéoblastes- dépôt de matrice ostéoïde sur les parois - aboutit à la formation d’un os primaire non lamellaire.

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Transformation de l’os primaire en os secondaire

- irruption dans l’os primaire de bourgeons conjonctivo-vasculaires- donne un os d’architecture lamellaire

- chaque couche de fibres : orientations légèrement différentes en fonction des contraintes.

Unité fondamentale d’ossification = B.M.U. (Bone Multicellular Unit)

Ostéoclastes, Bourgeons ConjonctivoVasculaires, Ostéoblastes

- arrivée de vagues successives de cellules mésenchymateuses - se transformant en ostéoblastes puis, pour une part d’entre elles en ostéocytes. - les ostéoblastes résiduels vont donner des cellules bordantes, peu actives,

et protégeant la substance osseuse sous-jacente

Formation des os (Ostéogenèse)

Exemple des os longs :

- ossification endoconjonctive : diaphyse médiane= virole périchondrale, qui va devenir le périoste

- ossification endocartilagineuse par pénétration de BCV

- premier foyer d’ossification : diaphyse - centre secondaires d’ossification : épiphyses

- zones de cartilage hyalin résiduel :- en regard de l’articulation, et - si jeune, à la jonction épiphyse-diaphyse

(cartilage de conjugaison / cartilage de croissance).

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Croissance de l’os

- en épaisseur : ossification endoconjonctive à partir du périoste

- en longueur : à partir du cartilage de conjugaison- ossification endochondrale primaire :

la formation de groupes isogéniques axiaux explique l’allongement de l’os

La prolifération des chondroblastes est stimulée par - l’hormone de croissance (GH)- les oestrogènes et androgènes

Après la puberté le cartilage de conjugaison disparaît, entraînant l’arrêt de la croissance.

Les différents types de tissu osseux

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L’os compactconstitué d'ostéones ou systèmes de Havers

- un ostéone = 4 - 20 lamelles osseuses concentriques autour du canal de Havers

- lamelles séparées par un mince film de SF,

où l’orientation des fibres de collagène varie d’une couche à l’autre

- canal de Havers contient un gros capillaire et un nerf

- espace conjonctif = endoste

- canaux transversaux, perpendiculaires à l’axe de l’ostéone = canaux de Volkmann,

laissent passer les vaisseaux et les nerfs

L’os compactconstitué d'ostéones ou systèmes de Havers

- un ostéone = 4 - 20 lamelles osseuses concentriques autour du canal de Havers

- lamelles séparées par un mince film de SF,

où l’orientation des fibres de collagène varie d’une couche à l’autre

- Le canal de Havers contient un gros capillaire et un nerf

- espace conjonctif = endoste

- canaux transversaux, perpendiculaires à l’axe de l’ostéone = canaux de Volkmann,

laissent passer les vaisseaux et les nerfs

- entre les ostéones : systèmes interstitiels de lamelles (reliquats d’ostéones)

- grandes lamelles concentriques entourant l’os en périphérie et à la limite de la

cavité centrale = les systèmes fondamentaux externe et interne.

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Os compact

L’os spongieux ou trabéculaire

- même principe de lamelles concentriques- groupes de lamelles ramifiés et anastomosés- séparés par un labyrinthe de grands espaces intercommunicants (multi-orientés) contenant moelle osseuse (plutôt de type moelle rouge) et vaisseaux

- surface importante de contact entre os et moelle osseuse- structure en éponge à larges mailles

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LE TISSU OSSEUX-


Equilibre fragile


Ostéo PETROSE

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TISSU OSSEUX Sensibilité Hormonale

OSTEOCLASTE

Ostéoblastes

Calcitonine Parathormone (PTH)

GH

T3 / T4Estrogène

Androgène

Aromatase(Chondrocyte)1, 25 (OH)2 D3

PGE2

Ca++ �

Rétraction des C. bordantes

Ostéogenèse

Ostéoporose

Post ménauposique

Hypocalcémiant Hypercalcémiant

Le remodelage osseux est un processus physiologique qui assure le renouvellement de la matrice osseuse, et le maintien de la quantité et de la qualité du tissu osseux.Ce processus débute par une phase de résorption, caractérisée par la différenciation de cellules mononucléées et leur fusion en ostéoclastes matures qui adhèrent à la matrice osseuse et creusent une lacune de résorption. À la fin de cette phase de résorption, l’ostéoclaste meurt par apoptose.Des pré-ostéoblastes se différencient et synthétisent une nouvelle matrice osseuse qui se minéralise progressivement au niveau de la lacune de résorption. Ce mécanisme physiologique permet le remplacement progressif du tissu osseux par un nouvel os dont les propriétés mécaniques sont optimales.

Le remodelage osseux

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Pré-ostéoclaste

Pré-ostéoclaste

Étapes de la différenciation ostéoclastique. Les ostéoclastes sont issus de précurseurs de la lignée myélomonocytaire.

Deux facteurs sont essentiels à l’ostéoclastogenèse, M-CSF (macrophage-colony stimulating factor) et RANK-L

(receptor activator of nuclear factor κB ligand). Ces facteurs sont synthétisés par les cellules du microenvironnement osseux et se fixent sur leurs récepteurs respectifs c-FMS et RANK, à la surface des préostéoclastes.

Ceux-ci fusionnent pour donner des ostéoclastes multinucléés qui se polarisent au contact de l’os en formant une membrane plissée, siège de la résorption osseuse. L’ostéoprotégérine (OPG) agit comme régulateur de l’ostéoclastogenèse en se fixant à RANK-L et en bloquant son effet sur RANK.

Système RANKL/RANK/OPG

OPG (Ostéoprotégérine)Récepteur leurre se liant à RANKL

Famille des récepteur du TNF

Synthétisée par les ostéoblastes

↓Inactivation de la

Différentiation, Maturation, survie ostéoclastes

RANKRécepteur transmembranaire de RANKL

Famille des récepteurs du TNF

Expression uniquedans les ostéoclastes

↓Différenciation

Survieostéoclastes

RANKLProtéine liée à la membrane cellulaire

Synthétisée parles cellules du stroma médullaire,les ostéoblastes, les ostéoclastes

↓Différenciation

Maturation ostéoclastes

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16/03/2021


Impact de l’âge et de la ménopause sur l’os : l’ostéoporose

A droite, vertèbre ostéoporotique, à gauche vertèbre normale

L’ostéoporose est caractérisée par une diminution de la masse osseuse et de la qualité osseuse, aboutissant à une fragilisation du tissu osseux et à une augmentation du risque de fractures.

La capacité de remplacement de la matrice osseuse par les ostéoblastes diminue avec l’âge, ce qui induit un déficit de dépôt de matrice et un amincissement des travées osseuses. La déficience en oestrogènes à la ménopause induit une accélération rapide et importante du remodelage osseux : le nombre de sites de résorption augmente, ce qui amplifie le déficit entre résorption et formation osseuses, et induit une perte de connexion intertrabéculaire, avec pour conséquence une diminution de la résistance mécanique et une augmentation du risque de fractures.À cet effet, au niveau de l’os trabéculaire, s’ajoute également un amincissement de l’os cortical par résorption endostée qui contribue à diminuer la résistance mécanique de l’os.

Femmes ménopausées : augmentation de RANKL => déséquilibre entre OPG et RANKL Une diminution du rapport OPG/RANKL induit une augmentation de la résorption de l’os dans de nombreuses pathologies osseuses, dont l’ostéoporose post-ménopausique

=> développer de nouvelles thérapies ciblant directement le système RANK/RANKL. En se fondant sur ces données, de nouvelles stratégies thérapeutiques ont été développées afin de normaliser le système OPG/RANKL, ce qui permet de rééquilibrer le métabolisme osseux et de prévenir la perte osseuse dans l’ostéoporose

Traitement de l’ostéoporose

L’ostéoporose estune maladie qui progresse rapidement, vu levieillissementdes populations. Les douleurs et les fractures qu’elle occasionne, qui peuvent conduire à une impotence, sont à l’origine d’uneforte diminution de la qualité de vie et d’une augmentation de la mortalité. En effet, 20 à 50 % des personnes victimes d’une fracture du col du fémur décèdentdans l’année qui suit, en fonction de l’âge auquel survient l’accident. La prévention de la perte osseuse est donc un problème de santé publique majeur.

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Les cellules tumorales disséminées au sein de la moelle osseuse synthétisent la parathyroid hormone-related protein (PTHrP), qui se fixe sur le récepteur de type 1 de la PTH (PTH1R) des cellules du lignage ostéoblastique.

La fixation récepteur/ligand PTHrP:PTH1R augmente l’expression du RANKL (receptor activator of NFκ-B (RANK) ligand (RANKL) par les ostéoblastes, qui fixe le RANK des précurseurs ostéoclastiques pour favoriser la formation/différenciation des ostéoclastes.

Les ostéoclastes résorbent la matrice osseuse relarguant du transforming growth factor-β (TGF-β),ce qui stimule la proliferationcellulaire tumorale et la production de PTHrP, ce qui renouvlle le cycle de l’ostéolyse.

Mécanismes de la destruction osseuse induite par une tumeur.

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OS

Réparation osseuses : implants et bioimpression

• Implants dans l’os

• Bioimpression assistée par laser :

imprime in situ des cellules osseuses et les agence afin d’améliorer et controler la réparation osseuse in vivo

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LE TISSU OSSEUX-


Equilibre fragile


Ostéo PETROSE

Ostéopétrose

= Des défauts de résorption osseuse qui se traduisent par l’apparition d’une augmentation de la densité osseuse.

1- Osteopetrose liée à un défaut de differenciation des osteoclastes

2- Osteopetrose liée à un défaut de la fonction des osteoclastes

=> apport des modèles murins

Radiographies du squelette d’une souris ostéosclérotique oc/oc et d’un patient atteint d’ostéopétrose maligne

infantile.

L’analyse comparative par radiographie du squelette d’une souris oc/oc et d’une souris normale âgées de 15 jours met en évidence chez la souris oc/oc un retard de croissance, une augmentation de la densité osseuse et une absence de cavité médullaire dans les os longs. Ces anomalies des os longs sont retrouvées sur la radiographie du squelette d’un enfant atteint d’ostéopétrose maligne infantile, en comparaison avec un enfant sain du même âge (2 semaines).

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Modèles d’ostéopétrose décrits chez la souris et leur correspondance, quand elle existe, chez l’homme. L’invalidation ou la mutation spontanée des gènes décrits dans ce tableau entraîne le développement d’une ostéopétrose qui peut

être soit sévère, avec une absence de résorption osseuse se traduisant par une augmentation généralisée de la densité osseuse, une absence d’éruption dentaire et une létalité précoce, soit modérée, avec une diminution de la résorption osseuse se

manifestant par une augmentation modérée de la densité osseuse, sans létalité.




o Le cartilage

o L’os

o L’articulation


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L’articulation

o Articulation = structure qui relie deux parties du squelette

Type Localisation

Sans cavité articulaire

Synarthrose Immobile Os du crâne

Amphiarthrose Semi-mobile Articulations inter-vertébrales

Avec cavité articulaire

Diarthrose Mobile Articulation des membres

Types d’articulations

• Articulations immobiles

= synarthroses

• Articulations semi-mobiles

= amphiarthroses

• Articulations mobiles

= diarthroses

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1- Articulations immobiles ou synarthroses

o Articulation fixe, solide, o Fibreuseo Non cavitaire, pas d’espace articulaireo Intégrité structurelle o Pas voire peu de mouvements

o Sutures crâniennes o entre les os du crâneo renforcée par des bords crénelés emboîtéso contribution à une certaine élasticitéo à la naissance les sutures ne sont pas fermées

(croissance de l’encéphale): fontanelleso � craniosténose (fermeture prématurée des

sutures)

o ossification avec l’âge

o Entre dent et mâchoire

2- Articulations semi-mobiles ou amphiarthroses

o = articulations peu mobiles

o surfaces articulaires totalement reliées par du tissu conjonctif dense ou du cartilage (= pas de cavité articulaire = articulation cartilagineuse)

o exemples:

o symphyse pubienne

o carpe et tarse

o articulations chondro-costales

o articulations intervertébrales

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o Symphyse pubienne

o mobilité augmentée à la fin de la γ (cartilage fibreux)


o Articulations chondro-costales (synchondroses)

o cartilage hyalin


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Le Disque InterVertébral ou DIV : articulation semi-mobile (amphiarthrose)

Le disque intervertébral, articulation semi-mobile

Méd

ecine/scien

ces 2014 ; 30 : 1091-100

o Anneau fibreux, externe, formé de cartilage fibreux, annulusfibrosus

o Noyau pulpeux, interne, mou, gélatineux : nucleus pulposus, qui se déforme sans se laisser comprimer

o Les plateaux cartilagineux des vertèbres sus- et sous-jacentes

o A la périphérie : nerfs sensitifs, détecteurs des défauts de fonctionnement

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Origine embryologique de l’appareil locomoteur : le mésoderme axial et paraxial

1Description- Formation des somites suivant un gradient rostrocaudal

somite

Plaque neurale

Gouttièreneurale

Tube neural

Epiderme

Notochorde

Notochorde

Le disque intervertébral : Le noyau pulpeux

o Noyau Pulpeuxo Cellules notochordales

o Nucléopulpocytes

o Collagène type II

o Eau

o Protéoglycanes

o Ac hyaluronique

o Noyau fibreuxo Fibroblastes

o Collagène type I

o Protégoglycanes

Méd

ecine/scien

ces 2014 ; 30 : 1091-100

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Le disque intervertébral : rôle d’amortisseur fibro-hydraulique

grande résistance aux contraintes mécaniques, par le noyau pulpeux = structure gélatineuse hautement hydratée

Médecine/sciences 2014 ; 30 : 1091-100

Histopathologie du disque intervertébral

o Subit au cours de la vie un processus de dégénérescence

o Atteintes des cellules

o Atteinte de la MEC

o => Diminution des capacités de résistance aux contraintes mécaniques

o Rupture du noyau fibreux

=> expulsion du noyau pulpeux + aplatissement du disque concerné

=> Le DIV va glisser entre les vertèbres = déplacement = hernie discale

=> compression des racines nerveuses : troubles neurologiques et douleur

o Dégénérescence du DIV multifactorielle : génétique, biomécanique, environnementale

o Douleurs lombaires = problème majeur de santé publique,

mal du XXIème siècle pour l’OMS

-> 40% des cas dégénérescence du DIV

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Avec l’âge, dégénérescence du DIV


DIV sain

DIV dégénéré, sec, fibreux

Rôle clé des cellules du Noyau Pulpeux : - Disparition des cellules notochordales puis des nucléopulpocytes- Atteinte qualitative et quantitative des composants de la MEC

- Protéoglycanes- Déshydratation de la MEC

Disparition des cellules du noyau pulpeux, élément clef de la dégénérescence du DIV


=> médecine régénératrice, approche thérapeutique prometteuse

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3- Articulation mobile ou diarthrose

La diarthrose permet un mouvement libre dans une variété de direction : épaule, coude, hanche, genou, cheville…Par exemple

circumduction


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LES COMPOSANTS

Muscle

Cavité articulaire

Bourse

Caspule articulaire+ synoviale

Tendon

EnthèseEnthèse

Ligament

Cartilage

Os

Enthèse


o Présence d’une cavité articulaire

o Surfaces de contact = o cartilage articulaire, sans périchondre ; o Membrane synoviale

o Parfois adaptation par une pièce de fibrocartilage (ménisques)

o Lubrification par liquide synovial

o Capsule articulaire en continuité avec le périoste

=> Double fonction :

assurer le maintien de la posture : l’articulation travaille alors en compression

permettre le mouvement : l’articulation travaille alors en glissement.


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Cartilage articulaire

Fonctions• Amortisseur élastique• Surface mécanique résistante aux

poids

Mais• Pas de vascularisation sanguine• Pas de drainage lymphatique• Pas d’innervation


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Le cartilage articulaire

Le cartilage articulaire est nourri via le liquide synovial.

Lésions problématiques Arthrose, dégénérescence du cartilageArthrite, infection

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Arthrose

Arthrose

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Evaluation de lésions de dégénérescence du cartila ge articulaire : ARTHROSE

1302-0056 : souris arthrosique 1302-0084 : souris arthrosique + MSCToupet et al., Arthritis & Rheumatism 2014

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LES COMPOSANTS D’UNE ARTICULATION

Muscle

Cavité articulaire

Bourse

Caspule articulaire+ synoviale

Tendon

EnthèseEnthèse

Ligament

Cartilage

Os

Enthèse

MENISQUE

o Fibrocartilage

o Ménisques :

o insertion sur la capsule articulaire

o augmentation de la surface de contact:

o meilleure répartition des forces

o diminue les fortes pressions susceptibles de léser cartilage et os

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LA CAPSULE ARTICULAIRE

o Capsule fibreuse:

o en continuité avec le périoste

o tissu conjonctif dense, non orienté (NB : tendon et ligaments = orientés)

o fibres de collagène type I

o Fibroblastes

o Parfois renforcé par des épaississements: ligaments intra-capsulaires

MEMBRANE SYNOVIALE

o La membrane synoviale tapisse l’intérieur :

o des capsules articulaires des diarthroses SAUF les zones de cartilage articulaire

o des bourses séreuses

o des gaines tendineuses

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Physiologie-Histologie de la membrane synoviale nor male

Synoviocytes

Vaisseau

Adipocytes

Histologie de la membrane synoviale normale

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LIQUIDE SYNOVIAL (I) synthétisé par les synoviocytes

o Liquide synovial:o peu abondant,

o clair, transparent

o très visqueux,

o ultrafiltrat du plasma : composition ionique identique

o Riche en acide hyaluronique : secrété par les synoviocytes de type B

=> lubrifiant + nutrition du cart. articulaire + rétention d’eau

o Pauvre en protéines: 3 fois moins dans LS/sang

o Faible concentration en sucres

o Pauvre en cellules : quelques synoviocytes, quelques cellules sanguines (macrophages, lymphocytes)

LIQUIDE SYNOVIAL (II)

o Acide hyaluroniqueo Macromolécule polysaccharidique de la famille des

glycosaminoglycanes

o Propriétés viscoélastiques:

o avec l’eau, forme un gel déformable élastique.

o Rôle de lubrification et d’absorption de choc.

o Propriétés antalgiques et anti-inflammatoires

o par inhibition des prostaglandines E2

o Propriétés chondroprotectrices

o en stimulant l’activité métabolique du chondrocyte.

o Propriétés sur la cicatrisation

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Synoviocytes

Vaisseau

Adipocytes

Histologie de la membrane synoviale normale

Histo-Physiologie de la membrane synoviale normale

L’intima

Epaisseur : 20 à 40 µm.

La membrane synoviale est recouverte de synoviocytes , cellules cubiques,constituant 1 à 4 couches de cellules

Les cellules synthétisent l’acide hyaluronique et des protéines variées

Pas de membrane basale sous les synoviocytes, ce qui facilite les échanges rapidesentre sang et le liquide synovial

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L’intima

Synoviocytes de type A ( de type macrophagique )

Nombreuses

Appareil de Golgi développé

Grandes vacuoles et lysosomes (fonction phagocytaires)

Vésicules localisées prés des membranes plasmiques

=> Rôle de défense

Synoviocytes de type B ( de type fibroblastique )

Moins nombreuses

Forme massive avec peu de prolongements cytoplasmiques

Appareil de Golgi réduit

Mitochondries et vacuoles peu abondantes

Ergastoplasme très développé


La subintima

Couche vascularisée. Nombreux capillaires, artérioles et vaisseaux lymphatiques.

Riche en cellules: fibroblastes (50%), histiocytes, mastocytes.

Fibres de collagènes.

Substance fondamentale du milieu intercellulaire riche en mucopolysaccharides.

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La subsynoviale

Peu de cellules: cellules conjonctives banales et cellules adipeuses.

Substance fondamentale riche en mucopolysaccharides et en fibres collagènes lâches.

Se confond avec les éléments capsuloligamentaires sous-jacents.

Appréciation de l’articulation

= Observation macroscopique si possible

+Etude du cartilage

+Etude du liquide articulaire si épanchement => ponction

analyse bactériologique, cellulairecristaux….but : diagnostic et thérapeutique

+Etude de la synovie Biopsie synoviale

Aide diagnostique

Exploration de choix devant

→ une monoarthrite inexpliquée

→ un processus tumoral

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Le syndrome Ehlers-Danlos

> Le syndrome d’Ehlers-Danlos constitue un groupe hétérogène de maladies génétiques du

tissu conjonctif.

Il est caractérisé par une peau hyper-extensible, des articulations anormalement mobiles et des vaisseaux fragiles.

Les anomalies moléculaires responsables de cette maladie portent souvent sur les collagènes et les enzymes assurant leur maturation. La forme classique du syndrome, qui sera principalement discutée dans cet article, est majoritairement due à des mutations du collagène V, un collagène fibrillaire

présent en petite quantité dans les tissus affectés. Cependant, des anomalies moléculaires

du collagène I ou de la ténascine peuvent aussi etre responsables de ce syndrome

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o Le cartilage

o L’os

o L’articulation

o Le reste : tendon, ligament, bourses…

LE TENDON

o Élément de l'unité musculotendineuse

o Intermédiaire entre les fibres musculaires et la surface osseuse

o Tissu conjonctif fibreux, dense, orienté

o Faiblement vascularisé

http

://ww

w.lab

rha.co

m/ten

do

ns.asp

x

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LE TENDON

o Composition:o 30% de faisceaux de fibres de

collagène de type I

o 2% d'élastine

o 68% MEC : 2/3 d'eau

et 1/3 de ténocytes

Ténocytes, cellules conjonctives spécialisées (~fibroblastes) plaqués entre les faisceaux de fibres

LE TENDON

o Étirement physiologique et pathologique/rupture

o Capacité de réparation moindre que le muscle

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w.lab

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m/ten

do

ns.asp

x

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LE LIGAMENT

o On distingue les ligaments

o intra-capsulaires : renforcement de la capsule articulaire

o extra capsulaires : permet une meilleure stabilité de l’articulation (insertion (enthèse) en amont et en aval)

o Tissu conjonctif fibreux, dense, orienté

o Faiblement vascularisé

LES BOURSES SEREUSES

o Cavité fermée

o Histologie : tissu proche de la membrane synoviale, très vascularisé

o Contient du liquide synovial

o Lubrification � glissement : entre muscles, tendons, os, peau, etc.

o Double importance fonctionnelle

- réduction de la friction, de l'échauffement et de l'érosion résultant du mouvement des articulations

- lubrification des structures voisines (muscles et tendons en mouvement quand l'articulation fonctionne)

o Pathologies :

o douleurs

o hygroma ou bursite : inflammation et épanchement de synovie

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LES GAINES TENDINEUSES OU SYNOVIALES

Les gaines synoviales ne peuvent être séparées des tendons qu’elles entourent sur une partie de leur trajet.

Les deux feuillets ménagent une véritable cavité synoviale contenant un mince film de liquide très voisin du liquide synovial normal dont la viscosité est assurée par l’ acide hyaluronique.

La gaine ténosynoviale assure au tendon un glissement doux en le protégeant, mais l’atteinte de la gaine, selon sa forme anatomique, empêchera le glissement du tendon ou finira par l’altérer jusqu’à son éventuelle rupture.

La structure de la gaine tendineuse est voisine de celle de la synoviale articulaire dont elle partage les atteintes.

Exemples :

- Gaines synoviales de la main, du poignet, de la cheville

=> si inflammation= ténosynovite, peut accompagner ou révéler une atteinte articulaire de même étiologie.

Dr Florence BERNEX

Réseau d’Histologie Expérimentale de Montpellier

INSERM U1194, Institut de Cancérologie de Montpelier

[email protected]

[email protected]


Connaissances de l’HistologieLa structure explique la fonction

=>Fonction de soutienMétabolisme phosphocalcique Statut hormonal et vitaminique

LésionsArthroseArthriteOsteoporose….

16/03/2021


Merci pour votre attention !

Bon courage,

Prenez soin de vous et des vôtres

Et soyez exigeants!

histologie de l’appareil locomoteur

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