L’os humain

 Anatomie-Typologie

Les os, au nombre de 206 chez l’adulte et 270 chez le nourrisson, remplissent différentes fonctions dans le corps humain. Ils donnent au corps sa forme extérieure, soutiennent et protègent les parties molles, et renferment la moelle qui produit les cellules sanguines. D’un point de vue statique, les os assurent le soutien du corps et la protection des organes. D’un point de vue dynamique, ils représentent les éléments bras de levier de transmission des forces musculaires au cours du mouvement. Les os contiennent en outre les réservoirs de calcium (et autres minéraux) que l’organisme peut mobiliser par résorption, selon ses besoins. Deux méthodes fondamentales de classification servent à différencier les os du corps. Le premier système de classification est basé sur l’emplacement anatomique de l’os (axial ou appendiculaire), le second sur sa forme (long, court, plat, ou irrégulier). Les os axiaux sont les quatre-vingt os qui se répartissent le long de l’axe central, vertical du corps. Ils soutiennent et protègent la tête et le thorax et comprennent le crâne et la colonne vertébrale (rachis). Les os appendiculaires, au nombre de cent vingt-six, sont ceux qui forment les membres, c’est-à-dire les épaules et les hanches, les bras et les jambes, les mains et les pieds, les doigts et les orteils. On distingue trois grands types d’os selon leur géométrie : les os longs (fémur, tibia, fibula, ulna, …), les os plats (scapula, côtes, os iliaque, …) et les os courts (ceux du carpe et du tarse). On peut y ajouter deux autres types : les sésamoïdes (petits os trouvés près des articulations ou dans l’épaisseur des tendons) et les os dits irréguliers, comme le coxal et certains os du crâne. Chaque os est composé d’une partie périphérique dense appelée os cortical (ou os compact) et d’une partie centrale plus poreuse, appelée os trabéculaire (ou os spongieux). Structure des os longs : géométriquement, les os longs sont composés comme suit : — le corps de l’os ou la diaphyse qui est formé par un cylindre de tissu compact. Ce cylindre entoure une cavité dite cavité ou canal médullaire remplie de moelle graisseuse ; — les extrémités ou épiphyses qui sont formées de tissu spongieux recouvert d’un fine couche de tissu cortical et de cartilage au niveau des surfaces articulaires ; — les deux métaphyses, zones de jonctions entre la diaphyse et les épiphyses. Structure des os courts et plats : ils sont essentiellement composés de tissu spongieux entouré d’une membrane de tissu compact. 

Histologie

L’os un matériau qui peut s’identifier à plusieurs échelles : de la macrostructure à la subnanostructure (Figure I.1). 1.3.1 Organisation du tissu osseux On distingue pour tout os deux parties dans le tissu osseux proprement dit : l’os cortical et l’os trabéculaire. Ces deux parties sont recouvertes sur leur surface externe par une membrane appelée le périoste, et sur la surface interne par l’endoste (Figure I.2). L’os cortical (ou os compact) Il est composé d’unités cylindriques de 100 à 500 µm de diamètre orientées parallèlement à l’axe de l’os et appelées ostéons ou système de Havers (Figure I.3). Chaque unité est formée de plusieurs couches de lamelles concentriques formées de matrice osseuse. Cette matrice osseuse constitue 80% du volume total de l’os cortical. 

Un canal central ou canal de Havers est présent au centre de l’ostéon

Les canaux de Havers sont reliés perpendiculairement par les canaux de Volkmann. Ces différents canaux contiennent des nerfs et des vaisseaux sanguins qui permettent l’apport en nutriments des cellules osseuses. Autour de ces canaux de Havers, l’os est organisé en lamelles (jusqu’à 30 par ostéon [35] de quelques micromètres de large, dans lesquelles les fibres de collagène ont une orientation particulière qui varie d’une lamelle à l’autre. Entre ces structures ostéonales se trouve le tissu interstitiel composé de morceaux d’ostéons laissés par le remodelage secondaire (Partie 1.4.3, page 13) et l’os primaire non encore renouvelé (Figure I.4). Les canaux de Havers, ainsi que les canaux de Volkmann, vont constituer la majorité de la porosité intracorticale de l’os, les pores « mineurs » étant constitués des lacunes ostéocytaires (Partie 1.3.3, page 9).

L’os trabéculaire (ou os spongieux)

Il est composé de travées osseuses et on le trouve plutôt dans les épiphyses et les métaphyses des os longs ou dans les os plats, non porteurs (Figure I.2). Son rôle est principalement homéostatique (maintien de l’équilibre physiologique) mais il permet aussi de diriger les contraintes vers l’os cortical. Les travées limitent entre elles des cavités qui contiennent de la moelle osseuse. Dans les travées épaisses, on trouve quelques fois des ostéons, mais plus souvent des « paquets » osseux trabéculaire, appelés BSU pour Bone Structural Units, et du tissu interstitiel. Dans les travées moins épaisses, on trouve simplement des lamelles irrégulières, des lacunes et des canalicules contenant des ostéocytes. Le périoste Cette membrane externe à l’os est formée de : — une couche fibreuse externe composée de tissu conjonctif dense 1 ; — une couche interne ostéogène qui contient des cellules ostéoprogénitrices et des fibres de collagène. Le périoste contribue à l’innervation, à la croissance et à la cicatrisation de l’os. L’endoste Il est formé d’une seule membrane qui tapisse la cavité interne de l’os. Il contient des ostéoclastes et des cellules ostéoprogénitrices capables de se transformer en ostéoblastes. 

Composition de la matrice osseuse 

Le tissu osseux est formé de cellules osseuses et d’une matrice extracellulaire composée de constituants organiques et inorganiques. La matrice extracellulaire est composée de (Figure I.5) : — 60 à 70% d’une phase minérale inorganique composée essentiellement de cristaux d’hydroxyapatite; — 20 à 30% d’une phase organique essentiellement constituée de collagène de type I (95%) ; — 5 à 10% d’eau.

Phase organique : le collagène de type I La synthèse du collagène débute par une transcription des gènes et une traduction des ARNm (Acide RiboNucléique messager) en procollagène. Par la suite, l’assemblage de trois chaînes polypeptidiques α en procollagène, puis la maturation du procollagène en collagène et l’organisation en fibres va former la matrice organique de l’os cortical. Ce processus d’assemblage peut se détailler comme suit : — Etape 1 : Après la transcription, la molécule de procollagène présente trois chaînes polypeptidiques (deux chaînes α1 identiques et une chaîne α2); — Etape 2 : Stabilisation de la structure en une triple hélice stabilisée par des pontages disulfures;