L'os et le cartilage font partie des tissus conjonctifs spécialisés qui composent le système squelettique. L'os est un tissu vivant qui se renouvelle en permanence. La dureté de l'os est bien adaptée à la tâche de fournir une fonction de support mécanique, et l'élasticité du cartilage, à la capacité de mouvement des articulations. Le cartilage et l'os sont tous deux constitués de cellules spécialisées qui produisent et régulent une matrice de matériau à l'extérieur des cellules. La matrice est abondante en collagènes, protéoglycanes et protéines non collagènes. Les minéraux sont également présents dans la matrice osseuse.
La partie externe de l'os s'appelle le cortex et est un os compact. La partie interne plus spongieuse (os trabéculaire) est remplie de moelle osseuse hématopoïétique. Les parties interne et externe de l'os ont des taux de renouvellement métabolique différents, avec des conséquences importantes pour l'ostéoporose en fin de vie. L'os trabéculaire se régénère plus rapidement que l'os compact, c'est pourquoi l'ostéoporose est d'abord observée dans les corps vertébraux de la colonne vertébrale, qui ont de grandes parties trabéculaires.
L'os du crâne et d'autres sites sélectionnés se forme directement par formation osseuse (ossification intramembraneuse) sans passer par une phase intermédiaire du cartilage. Les os longs des membres se développent à partir du cartilage par un processus connu sous le nom d'ossification endochondrale. C'est ce processus qui conduit à la croissance normale des os longs, à la réparation des fractures et, à la fin de la vie adulte, à la formation unique de nouvel os dans une articulation devenue arthrosique.
L'ostéoblaste est un type de cellule osseuse responsable de la synthèse des composants de la matrice osseuse : le collagène distinct (type I) et les protéoglycanes. Les ostéoblastes synthétisent également d'autres protéines osseuses non collagènes. Certaines de ces protéines peuvent être mesurées dans le sérum pour déterminer le taux de renouvellement osseux.
L'autre cellule osseuse distincte est appelée l'ostéoclaste. L'ostéoclaste est responsable de la résorption osseuse. Dans des circonstances normales, le vieux tissu osseux est résorbé tandis que le nouveau tissu osseux est généré. L'os est résorbé par la production d'enzymes qui dissolvent les protéines. Le remodelage osseux est appelé remodelage et est normalement un processus équilibré et coordonné de résorption et de formation. Le remodelage est influencé par les hormones corporelles et par des facteurs de croissance locaux.
Les articulations mobiles (diarthrodiales) se forment là où deux os s'emboîtent. Les surfaces articulaires sont conçues pour supporter le poids et pour s'adapter à une gamme de mouvements. L'articulation est entourée d'une capsule fibreuse, dont la surface interne est une membrane synoviale, qui sécrète le liquide synovial. La surface articulaire est constituée de cartilage hyalin, sous lequel se trouve un support d'os dur (sous-chondral). Au sein de l'articulation, les ligaments, les tendons et les structures fibrocartilagineuses (ménisques dans certaines articulations, comme le genou), assurent la stabilité et un ajustement serré entre les surfaces articulaires. Les cellules spécialisées de ces composants articulaires synthétisent et maintiennent les macromolécules matricielles dont les interactions sont responsables du maintien de la résistance à la traction des ligaments et des tendons, le tissu conjonctif lâche qui soutient les vaisseaux sanguins et les éléments cellulaires de la membrane synoviale, le liquide synovial visqueux, le l'élasticité du cartilage hyalin et la rigidité de l'os sous-chondral. Ces composants communs sont interdépendants et leurs relations sont présentées dans le tableau 1.
Tableau 1. Relations structure-fonction et interdépendance des composants articulaires.
|
Composantes |
Structure |
Les fonctions |
|
Ligaments et tendons |
Tissu conjonctif dense et fibreux |
Empêche la sur-extension des articulations, offre stabilité et résistance |
|
Membrane synoviale |
Aréolaire, vasculaire et cellulaire |
Sécrète le liquide synovial, dissout (phagocytose) la matière particulaire dans le liquide synovial |
|
Liquide synovial |
Fluide visqueux |
Fournit des nutriments pour les articulations du cartilage, lubrifie le cartilage pendant le mouvement des articulations |
|
Cartilage |
Cartilage hyalin ferme |
Constitue la surface articulaire, supporte le poids, répond élastiquement à la compression |
|
Laisse de haute mer |
Cartilage calcifié |
Sépare le cartilage articulaire de l'os sous-jacent |
|
Os sous-chondral |
Os dur avec espaces médullaires |
Fournit un support pour la surface du joint ; la cavité médullaire fournit des nutriments à la base du cartilage et est la source de cellules susceptibles de former de nouveaux os |
Source : Hamerman et Taylor 1993.
Maladies sélectionnées des os et des articulations
L'ostéopénie est le terme général utilisé pour décrire la substance osseuse réduite détectée sur les rayons X. Souvent asymptomatique dans les premiers stades, elle peut éventuellement se manifester par un affaiblissement des os. La plupart des conditions énumérées ci-dessous induisent une ostéopénie, bien que les mécanismes par lesquels cela se produit diffèrent. Par exemple, un excès d'hormone parathyroïdienne favorise la résorption osseuse, tandis qu'une carence en calcium et en phosphate, qui peut avoir plusieurs causes et est souvent due à une carence en vitamine D, entraîne une minéralisation déficiente. À mesure que les gens vieillissent, il existe un déséquilibre entre la formation et la résorption osseuse. Chez les femmes autour de l'âge de la ménopause, la résorption prédomine souvent, une condition appelée ostéoporose de type I. A un âge avancé, la résorption peut à nouveau dominer et conduire à l'ostéoporose de type II. L'ostéoporose de type I affecte généralement la perte osseuse vertébrale et l'effondrement, tandis que la fracture de la hanche prédomine dans le type II.
L'arthrose (OA) est la principale maladie chronique de certaines articulations mobiles et son incidence augmente avec l'âge. À 80 ans, presque toutes les personnes ont des articulations élargies sur les doigts (nœuds de Heberden). Cela a généralement une signification clinique très limitée. Les principales articulations portantes sujettes à l'arthrose sont la hanche, le genou, les pieds et les facettes de la colonne vertébrale. L'épaule, bien qu'elle ne supporte pas de poids, peut également souffrir de divers changements arthritiques, notamment une déchirure de la coiffe des rotateurs, une subluxation de la tête humérale et un épanchement riche en enzymes protéolytiques - un tableau clinique souvent appelé « épaule de Milwaukee » et associé à douleur importante et limitation des mouvements. Le principal changement dans l'arthrose est principalement la dégradation du cartilage, mais une nouvelle formation osseuse appelée ostéophytes est généralement observée sur les rayons X.