Le tissu osseux : Histologie et structure
1- Rôles :
Soutien du corps.
Protection du système nerveux central.
Mouvement.
Contrôle du métabolisme phosphocalcique.
Lieu de l’hématopoïèse.
2- Anatomie du tissu osseux : On distingue plusieurs types de pièces osseuses : os long, os plat, os court, os irrégulier, os sésamoïde.
3- Histologie du tissu osseux :
a- Les cellules :
Il existe 2 lignées de cellules osseuses : les cellules ostéoformatrices(ostéoblastes, cellules bordantes et ostéocytes) et les cellules ostéorésorbantes (ostéoclastes).Les ostéoblastes, les cellules bordantes et les ostéoclastes se trouvent à la surface des plages du tissu osseux, alors que les ostéocytes sont situés à l’intérieur de la matrice osseuse.
*Les ostéoblastes : Les ostéoblastes dérivent des cellules mésenchymateuses ou des cellules bordantes. C’est des cellules jeunes, de forme ovoïde et allongée. Leur cytoplasme, fortement basophile, présente un REG très développé. Les ostéoblastes élaborent les précurseurs protéiques de la matrice préosseuse, qu’ils déposent autour d’eux. Dès que la substance préosseuse atteint sa maturité, elle se calcifie. Durant la calcification, l’ostéoblaste élabore le phosphate-tricalcique (Ca3 (Po4)2), qu’il expulse par exocytose dans la matrice préosseuse sous la forme de cristaux d’hydroxyapathite. Ces derniers se déposent au niveau des bandes claires des fibres de collagène.
La matrice préosseuse devient à la fin une matrice osseuse.
*Les cellules bordantes : Ce sont des cellules aplaties et allongées. Ce sont des ostéoblastes au repos, susceptibles, s’ils sont sollicités, de devenir des ostéoblastes actifs. L’ostéoblaste peu etre devenir par la suite une cellule bordante (cellules métaboliquement inactives) pour les besoins
tissulaires. Elles revêtent les surfaces osseuses et protègent l’os contre une attaque par les ostéoclastes.
*Les ostéocytes : Les ostéocytes sont des cellules incapables de se diviser. Ce sont des ostéoblastes emmurés dans la matrice osseuse minéralisée. Chaque ostéocyte est situé dans une logette ovalaire ou ostéoplaste d’où partent des canalicules anastomosés contenants des prolongements cytoplasmiques, fins, nombreux et plus ou moins longs. Leur corps cellulaire fusiforme, de plus petite taille que celui des ostéoblastes, possèdent moins d’organites. Ils élaborent une très faible quantité de précurseurs protéiques de la matrice préosseuse qu’ils calcifient.
*Les ostéoclastes : Le tissu osseux formé à partir des ostéoblastes et des ostéocytes est constamment renouvelé par résorption à partir des ostéoclastes. Ces derniers détruisent le tissu osseux ancien lequel sera très vite remplacé par l’activité des cellules ostéo formatrices. Les ostéoclastes sont des cellules géantes multinuclées (100μm), dérivant de la lignée hématopoïétique monocytaire. Elles sont hautement mobiles et se déplacent à la surface des travées osseuses creusant des cylindres appelées “lacunes de Howship”. Le pôle basal de la cellule en contact avec l’os, présente une MP en bordure en brosse dont la surface permet d’augmenter la surface d’échange. Le cytoplasme est riche en lysosomes et en hydrolases capables de résorber la matrice osseuse minéralisée. Ce processus est appelé ostéoclasie, il se déroule comme suit :
Exocytose des acides et des hydrolases.
Résorption de la matrice osseuse.
Phagocytose grâce à la bordure en brosse.
Digestion grâce aux lysosomes.
Exocytose des produits digérés.
b- La matrice extracellulaire : La MEC se caractérise par des fibres de collagène de type I et par une substance fondamentale de consistance solide et rigide. La substance fondamentale regroupe une fraction organique et une fraction minérale.La fraction organique est composée de :
– Ostéopontine qui permet l’adhésion des ostéoclastes à la matrice osseuse.
– Ostéonectine intervenant dans la minéralisation par son affinité pour les molécules de tropocollagène et le calcium.
– Ostéocalcine qui inhibe la formation osseuse.
– Facteurs de croissance assurant un rôle fondamental dans la régulation du remodelage et laminéralisation du tissu osseux.
– GAG sulfatés tels que l’héparane, la kératane et la chondroitine sulfate.La fraction minérale est composée de :
– Cristaux d’hydroxyapatites (phosphate-tricalcique cristallisé) en très grande quantité.
– Eau en très faible quantité.
4- Variétés tissulaires des pièces osseuses : Une pièce osseuse est formée par 3 types de tissus ; le tissu conjonctif, le tissu cartilagineux et le tissu osseux.
– Il y’a 3 types de tissus conjonctifs ; le périoste, l’endoste et les moelles osseuses.
– Il y’a 2 types de cartilage ; le cartilage articulaire et le cartilage de conjugaison (voir cours du tissu cartilagineux).
– Il y’a 2 types de tissus osseux ; le tissu osseux réticulaire (non lamellaire) et le tissu osseux lamellaire.
a- Le périoste : Le périoste est une lame de tissu conjonctif périphérique qui recouvre toutes les pièces osseuses sauf au niveau des surfaces articulaires. Le périoste est constitué de 2 couches.Une couche externe tendini forme (fibreuse)vascularisée riche en fibres de collagène et en vaisseaux sanguins et d’une couche interne ostéogène d’Ollier. Dans la couche interne on note la présence de cellules mésenchymateuses,d’ostéoblastes et de faisceaux de fibres de collagène arciformes, appelées fibres de Scharpey. Les ostéoblastes dérivent des cellules mésenchymateuses. Le périoste assure un rôle de nutrition et un rôle fondamental dans la croissance appositionnelle des os par l’apposition des plaques de tissu osseux périostique.
b- L’endoste : Le périoste et l’endoste sont de structure identique. L’endoste est une très fine membrane de tissu conjonctif qui borde la cavité médullaire des os longs. L’endoste assure les mêmes rôles que le périoste, notamment l’élaboration du système fondamental interne.
c- Les moelles osseuses : Les moelles osseuses sont des tissus d’origine mésenchymateuse occupant soit les aréoles de l’os spongieux, soit la cavité médullaire de la diaphyse des os longs.La structure des moelles varie en fonction de leur localisation et de l’âge du sujet, ainsi on distingue 4 variétés de moelles osseuses :
La moelle osseuse rouge hématogène (M.O.R.H) observée au niveau de tous les os.Elle comprend un tissu conjonctif réticulé qui réalise une charpente entre la matrice osseuse et la paroi des vaisseaux sanguins. Elle est le siège de l’hématopoïèse.
La moelle osseuse rouge ostéogène (M.O.R.O) qui apparaît dans les foyers d’ossification au cours de l’ostéogénèse, de la croissance ou de la réparation osseuse. Elle est constituée de tissu conjonctif réticulaire dont les éléments cellulaires se multiplient et se différencient en ostéoblastes.
La moelle osseuse jaune qui est très riche en adipocytes. Elle résulte de la transformation graisseuse des moelles rouges. Tout au long de la croissance de l’individu la moelle rouges’enrichie en adipocytes. Cette transformation graisseuse est réversible notamment au cours de la réparation des fractures et de certaines maladies du sang.
La moelle osseuse grise apparaît chez les personnes âgées. La moelle osseuse jaune subit une dégénérescence fibreuse non réversible et se transforme en une moelle grise constituée par un tissu conjonctif fibreux. Chez le vieillard, les adipocyte perdent leurs vacuoles graisseuses.
d- Tissu osseux reticulaire (non lamellaire) : C’est le 1er tissu osseux élaboré chez le fœtus (il constitue les ébauches osseuses). C’est un tissu osseux primaire, faiblement minéralisé formé par une trame collagénique sans orientation. C’est un os mécaniquement fragile. Chez l’adulte on le trouve au niveau des osselets de l’oreille moyenne et des cals de fractures. Par ailleurs au niveau des autres pièces osseuses il est remplacé par le tissu osseux lamellaire ou secondaire.
e- Tissu osseux lamellaire : Il est formé à partir du tissu osseux réticulaire (primaire). Les fibres de collagène sont parallèles entre elles, ce qui donne un aspect lamellaire du tissu. C’est un tissu mécaniquement solide représenté par :
Le tissu osseux périostique : Il se situe à la périphérie des pièces osseuses en dehors des surfaces articulaires et autour de la cavité médullaire de l’os long. Au niveau de l’os plat, le tissu osseux périostique constitue les tables externe et interne. Au niveau de l’os court il demeure le tissu osseux périostique.
Le tissu osseux haversien dense : Il est spécifique à la diaphyse. Il est situé entre les systèmes fondamentaux externe et interne. C’est un tissu constitué par un ensemble de système de havers (ou ostéones) ayant chacun 8 à 15 lamelles concentriques. Les systèmes de havers sont des structures cylindriques, parallèles entre elles et occupant l’axe longitudinal de la diaphyse. Au centre du système de havers circulent des capillaires et des nerfs. Les ostéocytes sont reliés entre eux grâce à des canalicules. Dans la diaphyse il existe des systèmes intermédiaires qui sont des systèmes de havers non entièrement résorbés. Il existe aussi des canaux perpendiculaires aux systèmes de havers appelés canaux de Wolkman. Ces derniers sont de même diamètre que les systèmes de havers. Les canaux de Wolkman sont parcourus par des vaisseaux sanguins ; ils font communiquer le périoste et la cavité médullaire.
Le tissu osseux haversien aréolaire : Il est localisé au niveau des épiphyses des os longs,des os courts et des os plats. C’est un tissu formé par un ensemble de lames osseuses,multidirectionnelles, à l’intérieur desquelles les systèmes de havers sont parallèles entre eux. Les lames osseuses sont anastomosées et déterminent des aréoles contenant de la moelle osseuse.
Le tissu osseux : ossification
1- Ossification et remaniement du tissu osseux : L’ossification est un processus, de construction, de destruction, de croissance et de remaniement du tissu osseux. Elle se déroule en 2 étapes successives :
– L’ossification primaire : elle se traduit par la formation d’un tissu osseux primaire. Elle peut être endoconjonctive et endochondrale. L’ossification endoconjonctive assure la formation d’un manchon d’os périostique à partir du périoste. L’ossification endochondrale permet la formation d’un tissu osseux endochondral à partir du cartilage hyalin.A la fin de l’ossification primaire, le modèle s’allonge, le TO Iaire est fibreux, non lamellaire,temporaire et le modèle se creuse d’une cavité.
– L’ossification secondaire : elle se traduit par la formation d’un tissu osseux secondaire lamellaire et définitif.
*Remarque : Les phénomènes d’ossification primaire et secondaire se distinguent par leur processus fondamental répété caractérisé par :
La différentiation des cellules mésenchymateuses en ostéoblastes.
La synthèse de la substance préosseuse.
La calcification de la substance préosseuse qui devient osseuse.
La transformation des ostéoblastes en ostéocytes.
L’ostéoclasie de la substance osseuse.
2- Ossification d’un os long :
Au niveau de la diaphyse :
a- Ossification primaire : L’ossification primaire d’un os long débute au niveau de la diaphyse chez l’embryon et se poursuit au niveau des épiphyses juste après la naissance. Elle démarre par une ossification endoconjonctive et se termine par une ossification endochondrale (ossification en chondrale).
*Ossification endoconjonctive : se déroule comme suit :
Le périchondre se transforme en périoste de la diaphyse aux épiphyses.
Le périoste élabore un manchon d’os périostique (os I aire) autour du cartilage hyalin.
Formation des ostéoclastes et des chondroclastes au niveau du périoste.
Les ostéoclastes creusent des canaux dans le manchon d’os périostique.
Les chondroclastes creusent une petite cavité dans le cartilage hyalin.
Les BCV (vaisseaux sanguins et TC du périoste) pénètrent à travers ces canaux dans la cavité.
Les chondrocytes du cartilage hyalin s’hypertrophient (cartilage hypertrophié).
La matrice cartilagineuse se calcifie (cartilage hypertrophié calcifié).
Atrophie des chondrocytes (privés d’éléments nutritifs) : cartilage artrophié calcifié.
Mort des chondrocytes et formation de cavités vides.
Chondroclasie du plancher cartilagineux des cavités.
Formation de couloirs (dans l’axe longitudinal de la diaphyse) dans lesquels pénètrent les BCV.
Déclenchement du processus fondamental de l’ossification.Ce phénomène se poursuit jusqu’à atteindre les jonctions diaphyso-épiphysaires supérieur et inférieur ; zone où vont former les cartilages de conjugaison. A la fin de l’ossification endoconjonctive, il se forme une cavité médullaire primaire et des BCV qui constituent le centre
d’ossification primaire.
*Ossification endochondrale (enchondrale) : Elle a lieu au niveau cartilage de conjugaison inferieur et supérieur. Les chondrocytes proches des B.C.V reçoivent directement les éléments nutritifs : nutrition des chondrocytes. Cette ossification se déroule comme suit :
Formation de groupes isogèniques axiaux : cartilage série.
Hypertrophie chondrocytaire : cartilage hypertrophié.
Calcification de la matrice cartilagineuse : cartilage hypertrophié calcifié.
Atrophie chondrocytaire : cartilage atrophié calcifié.
Mort des chondrocytes et formation de cavités vides.
Chondroclasie du plancher cartilagineux de chaque cavité selon une ligne d’érosion.
Formation de couloirs dans lesquels s’engagent les B.V.C.
Déclenchement du processus fondamental de l’ossification.Ce phénomène se répète durant toute la croissance. Parallèlement à l’apparition et la disparition de l’os enchondral, le périoste continue d’élaborer le manchon d’os périostique (TO fibreux non lamellaire) autour de la diaphyse la rendant plus épaisse.
b- Ossification secondaire : C’est le remplacement du tissu osseux primaire (manchon d’os periostique) par un tissu osseux secondaire. Cette ossification se déroule comme suit :
Ostéoclasie du TO I aire (manchon d’os périostique).
Formation du TO II aire temporaire.
Les ostéoclastes, formés dans la cavité médullaire et le périoste, creusent des lacunes de howship dans le tissu osseux II aire temporaire : perpendiculaires à l’axe longitudinal de la diaphyse (canaux de wolkman). En même temps les B.C.V pénètrent dans les canaux de wolkman.
Les ostéoclastes creusent ensuite parallèlement à l’axe longitudinal de la diaphyse (lacune de Howship future système de Havers). En même temps les B.C.V pénètrent dans la lacune de Howship.
Pa la suite grace au processus fondamental de l’ossification se mettent en place les systèmes de havers : TOHD.Le périoste et l’endoste apposent successivement, les systèmes fondamentaux externe et interne.Au niveau des épiphyses : A la naissance, il y a formation du centre d’ossification secondaire qui s’installe dans l’épiphyse supérieur. 2 ans après la naissance, le centre d’ossification secondaire apparait au niveau de l’épiphyse inférieur.L’ossification primaire se déroule de la même manière qu’au niveau de la diaphyse cependant les BCV sont orientés de façon radiaire.
3- Ossification des os plats : Elle a lieu à partir d’un tissu conjonctif ; le périoste. C’est une ossification endoconjonctive. Elle permet la formation des os plats tels que ceux de la voûte du crâne.
4- Ossification des os courts : Pour les os véritablement courts, comme ceux du poignet,l’ossification se réalise selon un modèle semblable à celui des épiphyses des os longs. Elle démarre à partir d’un modèle cartilagineux. Pour les os courts de type métacarpe, l’ossification a lieu de la même manière que celle des os longs :
Pour les extrémités des os court voir épiphyses.
Pour le corps de l’os court voir diaphyse.