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2 . Remodelage osseux :
Tout au long de la vie, l'os est le siège de
remaniements permanents. Ce processus permet de préserver les
propriétés biomécaniques du tissu osseux et d'assurer
l'homéostasie minérale.
La séquence du remodelage osseux se déroule
selon une chronologie bien précise en un même site
résultant de l'activité d'une unité multicellulaire de
base (basic multi cellular unit ou BMU). Cette activité de remodelage
donne naissance aux unités de base du tissu osseux appelées
ostéons dans l'os cortical et unités structurales
élémentaires (basic structure unit ou BSU) dans l'os spongieux.
Elle débute par une phase d'activation des ostéoclastes qui
conduit à la résorption osseuse suivie d'une phase de transition
qui aboutit au recrutement des cellules ostéoprogénitrices, puis
à la formation et à la minéralisation d'une nouvelle
matrice osseuse. A chaque instant, environ 5 % des surfaces intra corticales et
20 % des surfaces trabéculaires sont le siège d'un remodelage. Ce
processus implique un couplage étroit entre la phase de
résorption et la phase de formation. La durée moyenne d'une
séquence de remodelage est de 4à 6 mois. [18]
Ø Phase d'activation :
La séquence du remodelage débute en un point
d'une surface osseuse quiescente recouverte par des cellules bordantes. Ces
cellules seraient capables de percevoir un signal d'initiation dont la nature
exacte est inconnue mais qui pourrait être de nature hormonale, transmis
par des cytokines produites localement ou relever d'un stimulus
mécanique. La captation de ce signal conduirait à la
dégradation de la fine couche de matrice non minéralisée
située sous les cellules bordantes, exposant ainsi la matrice
minéralisée à l'action des ostéoclastes.
[18]
Ø Phase de
résorption :
Elle débute par l'activation des précurseurs
ostéoclastiques présents dans la moelle osseuse au site de
remodelage et conduit à leur différenciation en
ostéoclastes matures et à leur attachement à la surface
osseuse . Les mécanismes contrôlant
l'ostéoclastogenèse sont encore mal connus. Toutefois, des
études récentes ont montré que la différenciation
et l'activité ostéoclastiques sont modulées par des
facteurs libérés par les cellules stromales de la lignée
ostéoblastique. Leur synthèse varie avec l'âge et est
modulée par certaines hormones telles les oestrogènes. Ainsi, la
synthèse d'interleukine 6 (IL-6) est stimulée par la parathormone
et la 1,25 dihydroxyvitamine D3. Les cellules stromales ostéoblastiques
synthétisent également le macrophage-colony stimulating factor
(M-CSF) qui est un stimulateur de la résorption.
D'autres cytokines de type TNF- produites par les monocytes ont un effet
mitogénique sur les précurseurs ostéoclastiques et
régulent la production de M-CSF et IL-11 par les cellules stromales.
Ces cytokines agissent par l'intermédiaire des voies
de signalisation. Les cellules stromales ostéoblastiques expriment
également RANK ligand (RANKL) qui stimule
l'ostéoclastogenèse en agissant sur RANK situé à la
surface des précurseurs ostéoclastiques mononuclées.
A l'inverse, l'ostéoprotégérine,
facteur soluble également produit par les cellules
ostéoblastiques agit comme un antagoniste de RANK ligand.
La production de RANK ligand et de
l'ostéoprotégérine par les cellules stromales
ostéoblastiques est sous la dépendance des hormones et des
cytokines qui contrôlent la résorption osseuse.
Une fois attaché à la matrice osseuse,
l'ostéoclaste crée un microenvironnement acide qui permet la
dissolution de la phase inorganique qui précède la
dégradation de la fraction protéique de la matrice osseuse
grâce à l'équipement enzymatique de l'ostéoclaste.
La lacune de résorption ainsi créée est appelée
lacune de Howship. La phase de résorption dure environ 30 jours.
Ø Phase de réversion
C'est durant cette phase de transition qu'intervient le
couplage entre résorption et formation. Il a été
suggéré que les facteurs favorisant la formation osseuse soient
intégrés dans la matrice osseuse et relargués durant la
phase de résorption. Cela concernerait en particulier les insulin-like
growth factors (IGF), les fibroblast growth factors (FGF), le transforming
growth factor-
(TGF b), les bone morphogenic proteins (BMP) et le platelet
derived growth factor (PDGF).
La surface osseuse ainsi libérée par les
ostéoclastes et correspondant au fond de la lacune de Howship,
appelée ligne cémentante, est riche en éléments
tels que l'ostéopontine qui activerait les ostéoblastes.
Après 1 à 2 semaines, cette phase aboutit au recrutement des
cellules ostéoprogénitrices dans la moelle osseuse. [18]
Ø Phase de formation
Elle débute par la prolifération des cellules
ostéoprogénitrices qui vont ensuite tapisser le fond de la lacune
de Howship, au niveau de la ligne cémentante. Les ostéoblastes
vont alors synthétiser les constituants de la matrice protéique
osseuse non encore minéralisée appelée
ostéoïde. La vitesse d'apposition de la matrice par les
ostéoblastes est de 2 à 3 um/j. Puis après un délai
de 10 à 15 jours, le tissu ostéoïde se minéralise par
l'apposition de cristaux d'hydroxyapatite dans les espaces inter fibrillaires
du collagène. Cette étape de minéralisation comporte une
phase rapide appelée minéralisation primaire puis se poursuit
plus lentement pendant une durée variable appelée
minéralisation secondaire. La durée de la minéralisation
secondaire est liée à la fréquence du remodelage.
[18]
Ainsi, en cas de bas niveau de remodelage, la phase de
minéralisation secondaire est allongée, d'où une
augmentation de la minéralisation des BSU. A l'inverse, une activation
globale du remodelage conduit à un moindre degré de
minéralisation du tissu osseux. La durée de la phase
d'ostéoformation est de 4 à 5 mois.
Ø Phase quiescente
Une fois la phase de formation achevée, les
ostéoblastes laissent la place aux cellules bordantes qui vont recouvrir
la surface osseuse et demeurer quiescentes jusqu'à une prochaine
activation focale des ostéoclastes. [18]
B . Vieillissement osseux :
Un juste équilibre entre les activités de
résorption et de formation assure le maintien de la masse osseuse, mais
cet équilibre n'est plus respecté au cours du vieillissement. Il
se produit avec l'âge et dans les deux sexes, une diminution progressive
de l'épaisseur des unités structurales élémentaires
alors que la profondeur des lacunes de résorption ne diminue pas. Il en
résulte un déficit de chaque unité structurale
élémentaire. En outre, chez la femme, au cours de la
ménopause, la chute du taux des oestrogènes induit une
accélération du remodelage osseux qui a pour conséquence
une accentuation de la perte osseuse élémentaire.
Ce processus conduit à un amincissement et à
une perforation des travées osseuses et donc une
détérioration de la microarchitecture osseuse. Il en
résulte une fragilisation du squelette qui ne peut plus assurer ses
fonctions de soutien, ce qui se traduit par la survenue de fractures le plus
souvent vertébrales. [18]
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