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Chapitre 4 : Le tissu osseux Docteur Anne McLEER FLORIN Année universitaire 201

Chapitre 4 : Le tissu osseux Docteur Anne McLEER FLORIN Année universitaire 2011/2012 Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés. UE2 : Histologie – Etude des tissus Le tissu osseux • Généralités • Les constituants du tissu osseux • Classification des tissus osseux • Les enveloppes du tissu osseux • Histogenèse du tissu osseux : formation, résorption – Formation du tissu osseux – Le remodelage osseux • Pathologies et effets hormonaux et nutritionnels • Conclusion Généralités (1) • Forme spécialisée de tissu conjonctif – substance fondamentale – cellules – fibres • Origine mésenchymateuse • Substance fondamentale volumétriquement prépondérante, minéralisée, calcifiée → Tissu rigide, imperméable, dur • Tissu vascularisé et innervé • En remaniement constant : remodelage osseux Généralités (2) • Participe à 2 grandes fonctions : – mécaniques : entre dans la composition des os • soutien de l’organisme • locomotion : insertion des muscles et des tendons • protection des organes vitaux – métaboliques : • rôle primordial dans le métabolisme phosphocalcique • principal réservoir d’ions minéraux de l’organisme : 99% du calcium, 88% du phosphore, 80% des carbonates et 50% du magnésium → Stockage ou libération en fonction des besoins Généralités (3) Distinction os et tissu osseux • os = association fonctionnelle de différents tissus : – tissu osseux 25% – moelle 60% – espaces conjonctivo-vasculaires 5% – périoste, endoste et cartilage articulaire 10% Poirier et al Histologie Humaine Ed Maloine 1975 Le tissu osseux • Généralités • Les constituants du tissu osseux • Classification des tissus osseux • Les enveloppes du tissu osseux • Histogenèse du tissu osseux : formation, résorption – Formation du tissu osseux – Le remodelage osseux • Pathologies et effets hormonaux et nutritionnels • Conclusion Les constituants du T.O. • Cellules – lignée ostéoblastique – lignée ostéoclastique • Matrice Extracellulaire (MEC) – matrice organique – phase minérale Les cellules • La lignée ostéoblastique – cellules bordantes – ostéoblastes – ostéocytes • Origine mésenchymateuse - + différenciation Les cellules bordantes (1) • Monocouche à la surface du TO minéralisé soumis ni à formation, ni à résorption • Cellules aplaties peu actives (ostéoblastes quiescents) Les cellules bordantes (2) • Peuvent être activées par : – contrainte mécanique – hormone – cytokine – facteur de croissance et de différenciation → proliféraƟon et diﬀérenciaƟon en ostéoblastes cellule bordante Les ostéoblastes (1) • Monocouche aux endroits où se fait l’apposition osseuse • Jamais inclus dans le T.O. ostéoblastes Les ostéoblastes (2) • Synthèse des composants organiques de la MEC: ostéoïde • Minéralisation → construction osseuse Les ostéoblastes (3) • Microscopie optique : – cubiques 20-30µm – activité de synthèse importante : • noyau rond, nucléolé • cytoplasme basophile – contours cellulaires irréguliers http://webapps.fundp.ac.be/umdb/histohuma/histohuma/index.php?g o=img&chap=30&pos=5#topimg Les ostéoblastes (4) • Microscopie électronique : – RER important – ribosomes libres nombreux – appareil de Golgi juxtanucléaire – mitochondries – lysosomes Les ostéoblastes (5) • Microscopie électronique : – nombreux prolongements – jonctions gap Les ostéoblastes (6) • Fonctions – synthèse ostéoïde – minéralisation en matrice osseuse (phosphatase alcaline) ‼ Apposition osseuse uniquement à la surface d’une matrice organique préexistante Les ostéoblastes (7) • Fonctions – régulation remodelage osseux • directement : enzymes protéolytiques • indirectement : facteurs agissant sur les ostéoclastes • nombreux récepteurs : – hormones : oestrogènes, PTH, vit D3,… – cytokines : interleukines, prostaglandines,… – facteurs de croissance et de différenciation : TGF-, BMP,… PTH = Hormone Parathyroïdienne TGF-= Transforming Growth Factor ; BMP = Bone Morphogenetic Protein Les ostéoblastes (8) • Facteurs induisant l’apposition et freinant la résorption – œstrogènes – TGF-et BMP • Facteurs stimulant la résorption et freinant l’apposition – PTH – vitamine D3 Les ostéoblastes (9) • Facteurs intervenant dans la différenciation des ostéoclastes – M-CSF (=CSF-1) • RANK Ligand (RANKL) et son antagoniste, l’ostéoprotégérine (OPG) → L’équilibre RANKL/OPG détermine l’équilibre entre la résorption et l’apposition osseuses M-CSF = Macrophage Colony Stimulating Factor ; CSF-1 = Colony Stimulating Factor-1 RANKL = Receptor Activator of NF-KB Les ostéoblastes (10) • Devenir : 3 voies : – transformation en ostéocytes – mise au repos sous la forme de cellules bordantes – mort cellulaire par apoptose Les ostéocytes (1) • Différenciation terminale des ostéoblastes • Dans une logette = ostéoplaste dans la matrice minéralisée • Ostéoplastes reliés par des canalicules Histology and cell biology, Kierszenbaum AL, Mosby ed, 2002 Les ostéocytes (2) • Microscopie optique : – forme étoilée – nombreux et fins prolongements cytoplasmiques Histology and cell biology, Kierszenbaum AL, Mosby ed, 2002 Les ostéocytes (3) • Microscopie électronique : – RER et appareil de Golgi réduits → capacité de synthèse réduite Les ostéocytes (4) • Fonctions – maintien de la matrice osseuse – régulation du remodelage osseux : mécanorécepteur • perception des variations de contraintes mécaniques transmises aux autres ostéocytes et aux ostéoblastes (jonctions communicantes) – régularisation des échanges ioniques – maintien de l’équilibre phosphocalcique Les ostéocytes (5) • Devenir – ne se divisent pas – peuvent persister plusieurs dizaines d’années ostéocytes Histologie Bases fondamentales Omnisciences 2008 http://webapps.fundp.ac.be/umdb/histohuma/histohuma /index.php?go=img&chap=30&pos=5#topimg Les constituants du T.O. • Cellules – lignée ostéoblastique – lignée ostéoclastique • Matrice Extracellulaire (MEC) – matrice organique – phase minérale RANK Préostéoclastes GM-CFU (cellule souche hématopoïétique) G-CFU M-CFU M-CSF (CSF-1) Monocytes résorption RANKL Ostéoclastes RANK OPG CSF1R Ostéoblastes stimulation inhibition (Granulocyte – Colony Forming Unit) (Granulocyte Monocyte – Colony Forming Unit) (Monocyte – Colony Forming Unit) Les ostéoclastes (1) Les ostéoclastes (2) © - 1995 Robert C. Mellors MD/PhD. CUMC • Microscopie optique ostéoclastes noyaux Les ostéoclastes (3) • Microscopie optique bordure en brosse 50-100µm chambre de résorption Histologie Bases fondamentales Omnisciences 2008 Les ostéoclastes (4) • Microscopie électronique – nombreuses mitochondries – plusieurs appareils de Golgi – peu de RE – vésicules de pinocytose – vésicules lysosomales • enzymes : – collagénase – enzymes protéolytiques – phosphatases dont TRAP (phosphatase alcaline résistante au tartrate) → organites indispensables à leur fonction de résorption du T.O. Histologie Bases fondamentales Omnisciences 2008 pinocytose = endocytose de gouttelettes de liquide extracellulaire dirigées sous forme de petites vésicules vers les lysosomes pour leur assimilation Les ostéoclastes (5) • Fonction – résorption osseuse bordure en brosse chambre de résorption Histologie Bases fondamentales Omnisciences 2008 pH acide (dissolution phase minérale, activité enzymatique favorisée) Les ostéoclastes (6) • Devenir – durée de vie = 12 jours – puis apoptose http://webapps.fundp.ac.be/umdb/histohuma/histohuma/index.php?go=img&chap=30&pos=6#topimg Les constituants du T.O. • Cellules – lignée ostéoblastique – lignée ostéoclastique • Matrice Extracellulaire (MEC) – matrice organique = ostéoïde • fibres • substance fondamentale – phase minérale Matrice organique - Fibres • 90-95% de la fraction organique de l’ostéoïde • Fibres de collagène I à 80% • Pas de collagène de type II ni de fibre élastique • Fibrilles ou faisceaux d’orientation et de disposition variables : modelées par les lignes de force Matrice organique - Substance fondamentale (1) • Faible teneur en H2O (50%) • Protéoglycanes : – fibromoduline, – biglycan, – décorine,… Matrice organique - Substance fondamentale (2) • Très nombreuses protéines – ostéonectine, ostéocalcine : minéralisation – ostéopontine : relie ostéoclastes à matrice osseuse – enzymes – facteurs de croissance (TGF-, BMP) et molécules de signalisation Phase minérale • Cristaux d’hydroxyapatite – phosphate de calcium cristallisé Ca10(PO4)6(OH)2 – petites aiguilles hexagonales • 70% du poids sec de la matrice minéralisée • Fibres de collagène participent à l’orientation des cristaux • Ions Ca et P en surface : échanges rapides Le tissu osseux • Généralités • Les constituants du tissu osseux • Classification des tissus osseux • Les enveloppes du tissu osseux • Histogenèse du tissu osseux : formation, résorption – Formation du tissu osseux – Le remodelage osseux • Pathologies et effets hormonaux et nutritionnels • Conclusion Classification des tissus osseux • Deux types de T.O. en fonction de l’organisation du collagène au sein de la matrice osseuse : – le tissu osseux réticulaire ou non lamellaire – le tissu osseux lamellaire Tissu osseux lamellaire (L) et réticulaire (R) Lumière polarisée, éosine, x120 Atlas d’Histologie Fonctionnelle de Wheater Ed de Boeck Tissu osseux réticulaire = non lamellaire (1) • Tissu osseux primaire, faiblement minéralisé • Trame collagénique orientée dans toutes les directions • Aspect d’os « tissé » en MO en lumière polarisée → mécaniquement fragile Tissu osseux lamellaire (L) et réticulaire (R) Lumière polarisée, éosine, x120 Atlas d’Histologie Fonctionnelle de Wheater Ed de Boeck Tissu osseux réticulaire = non lamellaire (2) • Fœtus : ébauches osseuses • Adulte : – osselets oreille moyenne et alvéoles dentaires – cals de fractures – reste des os : remplacé par T.O. secondaire → T.O. provisoire Tissu osseux lamellaire (L) et réticulaire (R) Lumière polarisée, éosine, x120 Atlas d’Histologie Fonctionnelle de Wheater Ed de Boeck Tissu osseux lamellaire (1) • Tissu osseux secondaire, formé à partir du T.O. primaire • Fibres de collagène parallèles, formant des lamelles → mécaniquement solide Tissu osseux lamellaire (2) • 2 types : – tissu osseux lamellaire haversien ou compact – tissu osseux lamellaire non haversien ou spongieux Ces 2 types de T.O. coexistent dans os longs (humérus, fémur,…), os courts (carpes, tarses, vertèbres,…) et os plats (côtes,…). http://histoblog.viabloga.com/texts/le-tissu-osseux--2009- Tissu osseux lamellaire uploads/Sante/ florin-mcleer-anne-p04-pdf.pdf