Etude bibliographique

Les connaissances sur le développement osseux sont permises grâce à l’expérimentation sur des modèles animaux. L’utilisation de souris Knockout génétiquement modifiées pour inactiver un ou plusieurs gènes, permet d’identifier et d’étudier le rôle de gènes d’intérêt dans le développement osseux. Ainsi, l’étude et la compréhension de pathologies touchant le squelette telles que la dysostose (malformation congénitale grave et très rare d’un ou de plusieurs os, responsables d’une anomalie du développement de l’os (Olszta et al., 2007), (Olsen et al., 2000)) ont pu être réalisées. C’est entre autre, grâce à cela, que la structure et les différents constituants du tissu osseux, tout comme leurs fonctions ont pu être identifiés et communément admis. Dans cette partie, après avoir succinctement rappelé la définition et les fonctions d’un tissu osseux sain, la description et les analyses de l’interaction cellules osseuses/biomatériaux seront présentées. La connaissance du tissu osseux et de son mécanisme de régénération sont l’objet de beaucoup d’attention. En dehors des aspects pathologiques, la macro et microstructure ainsi que la composition chimique des os sont affectées par des contraintes mécaniques, la génétique, le métabolisme et le degré de calcification de l’os. Ceci est à l’origine d’une importante diversité entre différents individus (Bigi et al., 1997), (Barrère et al., 2006). Toujours est-il que des généralités sont communément admises sur le tissu osseux. La composition et la fonction du tissu osseux sont connues depuis de nombreuses décennies. Il s’agit d’un tissu vivant conjonctif en perpétuel renouvellement (Manolagas, 2000), (Couret, 2004).

Morphologie du tissu osseux

Tous les os sont constitués d’une double couche variant en épaisseur en fonction de leur rôle. Une couche externe lisse dense et continue recouvre l’os. C’est l’os cortical ou compact. A l’intérieur se trouve l’os spongieux ou trabéculaire renfermant de nombreux espaces, les pores, qui renferment la moelle osseuse mais aussi des vaisseaux sanguins. L’os compact est formé de plusieurs sous-unités qui sont formées de lamelles osseuses concentriques appelées les ostéons. Au cœur de ces ostéons se trouvent des cavités, les canaux de Havers contenant des vaisseaux sanguins (Barrère et al., 2006), (Figure 1). l’endoste. L’endoste tapisse l’os compact (endoste cortical), les travées osseuses de l’os spongieux qui bordent la moelle osseuse (endoste trabéculaire) ainsi que les canaux de Havers. Le système de Havers correspond au canal nourricier de l’os; il comprend les vaisseaux nourriciers de l’os et les nerfs afférents. Ce système se trouve au milieu de l’ostéon, qui est une structure de l’os compact, formée d’une demi-douzaine de lamelles osseuses concentriques.

Constituant majeur du squelette avec le cartilage, le tissu osseux est un tissu conjonctif. C’est un tissu vascularisé, minéralisé et dynamique. Ce dernier est composé des cellules osseuses : La partie organique est composée de 90% de protéines collagéniques principalement de type I et de 10% des protéines non collagéniques telles que la sialoprotéine osseuse/bone sialoprotein (BSP), l’ostéocalcine (OSC), l’ostéopontine (OSP), l’ostéonectine (ONN) et la fibronectine (FN). Une faible quantité de lipide compose également la MEC (Anselme, 2000), (Manolagas, 2000), (LeGeros, 2008), (Karageorgiou and Kaplan, 2005). La phase non organique et minérale est constituée principalement de cristaux d’apatites dont la taille est de l’ordre de la centaine de nanomètres (Weiner and Price, 1986). Ces cristaux sont semblables aux cristaux d’hydroxyapatite de formule : Ca10(PO4)6(OH)2, mais l’apatite naturelle osseuse n’est pas une hydroxyapatite stœchiométrique pure et contient des traces d’autres éléments tels que du carbonate (CO3) en majorité, mais aussi du magnésium (Mg), du sodium (Na), du chlore (Cl)…(Bigi et al., 1997), (Anselme, 2000), (Olszta et al., 2007), (LeGeros, 2008). Le caractère non stœchiométrique de l’apatite affecte notamment ses propriétés thermodynamiques et donc sa solubilité en lien avec sa résorbabilité. Concernant les substitutions, Les ions silicates peuvent également être retrouvés en faible quantité dans les os matures en phase de calcification. Malgré son abondance en géologie, (huitième élément le plus abondant du système solaire et 27,7 % massique de la couche terrestre), le silicium est très peu retrouvé en biologie (<0.01% massique dans l’os humain, 5-20 µM dans le plasma). La quantité de silicium dans l’os varie avec l’âge et le genre d’un individu. Il varie également en fonction du type d’os (Henstock et al., 2015). Le silicium n’est pas distribué de façon homogène dans les sites d’ossification.