Os


Un os[a] est un organe des Vertébrés, essentiellement constitué d'un tissu conjonctif solidifié qu'on appelle aussi os. Grâce à leur structure, les os sont à la fois légers, souples et solides ; ceux des oiseaux contiennent de l'air et sont particulièrement légers.

L'ensemble des os d'un animal constitue son squelette. Chez un nourrisson humain, on dénombre jusqu'à 270 os ; chez un adulte, on en compte 206.

Dans le règne animal, des évolutions alternatives dans la constitution du squelette par rapport à l'os sont la coquille et l'exosquelette de chitine. Chez certains vertébrés (notamment les tortues), les os qui étaient internes sont devenus externes en se transformant en carapace.

Fonctions


Les os supportent les structures corporelles, protègent les organes internes, et (en conjonction avec les muscles) facilitent le mouvement ; ils sont également impliqués dans la formation des cellules sanguines, le métabolisme du calcium, et le stockage de minéraux. Ils peuvent jouer un rôle de détoxification de l'organisme, par exemple en fixant le plomb (mais en le relarguant ensuite peu à peu, au risque de produire un « Saturnisme différé » dans le temps[1]).

Anatomie - morphologie


Typologie

Il existe trois types caractéristiques d'os, auxquels s'ajoutent les « os intermédiaires » — de typologie variable :

Certains os présentent des petites excroissances que l'on nomme apophyses ou processus.

Une nouvelle classification des os est proposée : la classification de Carthage[3]. Cette classification ne se base pas sur la forme des os, mais sur les tissus qui les composent à savoir tissu osseux et tissu cartilagineux.

On distingue ainsi deux groupes d'os et non trois[3] :

  1. os avec cartilage : les épiphyses et les os courts ;
  2. os sans cartilage : les diaphyses et les os plats.

Les os avec cartilage se développent dans la vie extra utérine, après la naissance. Ce sont des os de mobilité. Ils sont incomplètement visibles sur les radios simples. Leurs fractures perturbent la mobilité articulaire. Sur le plan chirurgical l'ostéosynthèse se fait par tuteur (interne vis, clou, lames).

Les os sans cartilage se développent pendant la vie intra utérine, avant la naissance. Ce sont des os de la statique. Ils sont entièrement visibles sur les radios simples. Leurs fractures gênent la statique. sur le plan chirurgical, l'ostéosynthèse est double (tuteur interne clou centro médullaire) et tuteur externe (plaques).

Configuration externe

Voir[2].

On distingue à la surface des os des reliefs :

Interactions

Les zones de contact entre deux os sont appelées les articulations. Ces articulations peuvent être fixes ou plus ou moins mobiles.

Les os sont également reliés les uns aux autres par le biais de ligaments interosseux. Ce sont des bandes de tissu conjonctif, à la fois souples et résistantes.

Les ligaments sont à différencier des tendons, qui relient chacun un os à un muscle squelettique.

L'ensemble des os, des articulations, des ligaments interosseux, des tendons et des muscles squelettiques forme l'appareil locomoteur.

Histologie


Structure et constitution

On distingue pour tout os deux parties dans le tissu osseux proprement dit :

Les os sont de plus entourés d'une fine enveloppe conjonctive (Ne se situe qu'aux surfaces non recouvertes de cartilage) : le périoste, contribuant à l'innervation, la croissance et à la cicatrisation de l'os.

La partie minérale des os est composée essentiellement de phosphate de calcium apatitique dont la structure dépend du type de l'os et de son âge.

Cellules osseuses

On distingue 2 catégories de cellules osseuses : les ostéoblastes (et leurs cellules dérivées : ostéocytes et cellules bordantes) et les ostéoclastes.

Les ostéoblastes ont une origine mésenchymateuse. Elles sont reliées entre elles par des gap junctions. Elles sont à la surface de l'os en croissance, alignées sur les surfaces osseuses. Ce sont des cellules cuboïdes, 20 micromètres de diamètre, avec un gros noyau à l'opposé de la surface apposée sur l'os. Leurs contours sont irréguliers et ils possèdent des prolongements leur permettant le contact avec d'autres ostéoblastes ou ostéocytes. Leur rôle est d'élaborer le tissu osseux immature (tissu ostéoïde) et de permettre sa calcification en élaborant des protéines initiant la cristallisation (sialoprotéine osseuse (en) (BSP) / phosphoprotéines) et des enzymes permettant l'entretien de la calcification (phosphatase alcaline). Ils agissent aussi indirectement dans la résorption du tissu osseux en élaborant des substances agissant sur l'ostéoclaste.

Après un certain nombre de division, l'ostéoblaste élabore la matrice osseuse autour de lui ; dans un premier temps au niveau de la surface osseuse puis il s'entoure et se transforme en ostéocyte ou en cellules bordantes (=cellule de réserve, aplatie et ayant la capacité de se re-différencier en ostéoblaste), elles conservent leurs gap junctions qui leur permettent la diffusion des éléments nutritifs.

Matrice osseuse

Constituants de l'os humain adulte[4],[5] :

L'os est un ensemble de tissus. Le tissu osseux est un tissu conjonctif spécialisé. Il est donc constitué d'une matrice extracellulaire et de cellules. La matrice extracellulaire a 3 composantes : la substance fondamentale, les fibres et les glycoprotéines structurales.

La substance fondamentale est constituée de glycosaminoglycanes sulfatés comme les chondroïtines sulfates et héparanes sulfates (au rôle anticoagulant), d'acide hyaluronique, d'eau, d'ions, de dépôts de sel de calcium. La matrice minérale représente environ 70 % du poids de l'os sec. Parmi les sels minéraux on trouve des cristaux d'hydroxyapatite (ou phosphate tricalcique) : ces cristaux suivent les fibres de collagène, des carbonates de calcium, des phosphates de magnésium. La matrice organique est faite essentiellement de collagène sous forme de larges fibres agencées en lamelles, de protéoglycanes et de protéines non collagéniques spécifiques du tissu osseux comme l'ostéopontine (lie les cellules (ostéocytes) aux cristaux d'hydroxyapatites), l'ostéonectine et l'ostéocalcine. On retrouve aussi des protéines enfouies dans la matrice, d'origine non osseuse (fétuine, immunoglobulines, …).

Les fibres sont principalement des fibres de collagène de type I (80 %) et XII, son collagène associé. On ne trouve jamais de collagène de type II qui est rencontré uniquement dans le cartilage. Les fibres sont parallèles les unes aux autres et sont organisées en fonction des forces de pressions exercées.

Si les ostéoblastes forment le tissu osseux, les ostéoclastes le détruisent. Ils creusent des surfaces d'érosion, les lacunes de Howship.

Développement


Les os de l'enfant sont plus mous que ceux de l'adulte et contiennent plus d'eau. L'ossification, c'est-à-dire le durcissement des tissus fibreux ou cartilagineux qui se transforment en os, se fait graduellement de l'enfance à la puberté. L'ossature de tout le corps se consolide selon la règle des développements proximo-distal (du plus proche au plus loin) et céphalo-caudal (du cerveau à la queue). Par exemple, les os des épaules durcissent avant ceux du pied[6].

La formation de l'os débute vers la 9e semaine chez le fœtus. Elle se fait à partir d'une « maquette » de cartilage, de deux façons : l'ossification endomembraneuse et l'ossification endochondrale. L'ossification endomembraneuse est celle des os de la voûte crânienne et du maxillaire ; elle a une origine mésenchymateuse. L'ossification endochondrale est celle des os longs, des vertèbres, des os du pelvis et de la base du crâne.

Ossification endomembraneuse

Lors de l'ossification endomembraneuse, le tissu mésenchymateux, riche en fibroblaste donne des ostéoblastes après recrutement et différenciation. Il y a production de matrice ostéoïde. Cela se fait dans des zones particulières dites « centre d'ossification primaire ». Elles sont peu minéralisées. Après la naissance, ces zones fusionnent et se minéralisent complètement.

Ossification endochondrale

L'ossification endochondrale débute donc au stade fœtal. À la naissance, seules les extrémités des os longs sont faites de cartilage. Ce n'est que vers l'âge de 18-21 ans, que le cartilage disparaît complètement des extrémités des os longs. À ce moment, la croissance est complètement arrêtée.

L'ossification endochondrale débute par des centres d'ossification primaires dans la partie moyenne de la matrice cartilagineuse. Contrairement à l'ossification endomembraneuse elle ne consiste pas en une transformation du tissu cartilagineux en tissu osseux. Elle se fait en deux étapes : une destruction de la matrice cartilagineuse puis son remplacement par du tissu osseux. L'ossification primaire du périchondre (futur périoste) entraîne une transformation des chondrocytes : ils s'hypertrophient et dégénèrent. Dans cette zone hypertrophique, les sels de calcium précipitent et donnent un cartilage calcifié. Les chondrocytes prisonniers de cette matrice calcifiée, dégénèrent et ne sécrètent plus d'angio-inhibiteur. Il se produit une néovascularisation ; les chondroclastes creusent des cavités dans le cartilage calcifié. Les fragments de cartilages échappant aux chondroclastes servent de supports aux pré-ostéoblastes arrivés avec les bourgeons vasculaires. Les pré-ostéoblastes donnent des ostéoblastes qui sécrètent la matrice ostéoïde, celle-ci se minéralise pour donner de l'os. Les ostéoclastes sont à l'origine du canal médullaire. En périphérie, on retrouve la plaque épiphysaire qui contient du cartilage hyalin, du cartilage sérié (dû à la prolifération active des chondroblastes), du cartilage hypertrophique, du cartilage hypercalcifié, une ligne d'érosion (qui résulte de l'action des chondroclastes), une zone ostéoïde et une zone ossifiée. Cette plaque persiste jusqu'à ce que l'os ait atteint sa taille adulte. Quand le cartilage disparaît, les épiphyses et diaphyses fusionnent : la croissance est terminée. L'ossification endochondrale est à l'origine de la croissance en longueur des os.

Liste des os du squelette humain


Le squelette humain adulte est composé de 206 os[7].

Maladies osseuses


Origine traumatique

La majorité des atteintes osseuses sont d'origine traumatique ; un choc physique, tel une chute ou un accident de la route, vient mettre en tension l'os jusqu'à son point de rupture : on parle alors de fracture. Une fracture est suivie le plus souvent d'une douleur localisée de plus ou moins forte intensité qui peut nécessiter la mise sous antalgique.

Il s'ensuit dans les semaines et les mois suivants une reconstruction physiologique de l'os par stimulation de l'activité ostéoblastique : on parle alors de cal osseux. Ce cal osseux nécessite le plus souvent la mise en contention des articulations sus et sous-jacentes pendant toute la période de cicatrisation de l'os. Lorsque la fracture est dite compliquée ou touchant certaines articulations précises, une simple contention ne suffit pas : une opération de chirurgie orthopédique est nécessaire pour éviter la formation d'un cal dit « vicieux » c'est-à-dire formant une saillie douloureuse ou déformant le membre, accentuant de ce fait l'impotence fonctionnelle du patient.

La plupart du temps les fractures se forment à partir des points de faiblesse de l'os déterminés par la matrice osseuse et les tensions mécaniques (par exemple zone d'insertion ligamentaire ou tendineuse). Certains facteurs accentuent le risque de fractures, tels l'ostéoporose, les fragilités osseuses constitutionnelles, les tumeurs bénignes, malignes et métastases, kystes et foyers infectieux.

Il existe différent types de fractures nécessitant pour chacune d'elles une prise en charge différente.

Les fractures simples

D'origine post-traumatique, elles font suite à un choc ou une torsion violente, elles nécessitent une prise en charge de la douleur, la réduction de la fracture, l'immobilisation du membre et la surveillance radiologique de la guérison. Certaines fractures simples nécessitent une chirurgie orthopédique lors de la réduction avec parfois la pose de matériel : clous, plaques, tiges, prothèse, etc.

Les fractures spontanées

Sans notion traumatique évidente, elles sont généralement le signe d'une maladie dégénérative, tumorale et parfois génétique de l'os. La réduction de la fracture s'accompagne alors de la prise en charge de la pathologie principale.

Les fractures engageant le pronostic vital

Elles concernent les fractures des gros os qui s'accompagnent souvent d'une hémorragie massive (de l'ordre de plusieurs litres) ou de fracture du crâne (hématome sous-dural, hématome extra-dural). L'arrêt de l'hémorragie est alors la priorité absolue avec le drainage de celle-ci. Le risque d'un choc hypovolémique justifie la mise sous perfusion.

Les fractures ouvertes

Les fractures ouvertes peuvent être très impressionnantes visuellement, l'os fracturé fait éruption à travers la peau. La plaie doit être nettoyée et isolée rapidement : l'os réagit très mal aux infections qui nécessitent souvent un traitement antibiotique prolongé et peuvent même obliger à un ou plusieurs curetages à long terme.

Les prises en charge médicale et chirurgicale varient ensuite considérablement en fonction de la topologie de la fracture. Dans tous les cas une surveillance radiologique de la guérison est obligatoire.

Origine dégénérative

Origine infectieuse

Origine génétique

Origine tumorale

Autres origines

Outre des pathologies induites par des fractures osseuses ou une déformation de la colonne vertébrale, une ostéogenèse imparfaite (maladie des os de verre ou fragilité osseuse constitutionnelle), par des anomalies de croissance (maladie d'Ollier, d'origine génétique) ou de type cal osseux ou épines osseuses, ou par les problèmes posés par les rhumatismes, ou parfois par une hyperminéralisation osseuse (qui implique une hypovascularisation) ; le cancer et l'ostéoporose postménopausique sont les principales maladies graves qui concernent directement l'os chez l'Homme.

Une activité physique suffisante et un apport suffisant en calcium permettent de diminuer le risque ou l'importance de l'ostéoporose considérée par l'OMS comme le second problème de santé publique derrière les maladies cardiovasculaires ; vers 45 ans, la perte de matière osseuse (qui est la plus élevée à 18 ans) s'accélère pour atteindre en moyenne 40 % chez la femme entre 45 et 80 ans et 25 % chez l'homme.

Le cancer de l'os primitif est rare. Il s'agit surtout :

Ce sont les cancers secondaires (issus de métastases) qui sont les plus courants.

Dans tous les cas, on associe généralement la chimiothérapie et la chirurgie (dont la chirurgie reconstructrice) qui ont récemment bénéficié de nombreux progrès mais qui restent lourdes, longues, coûteuses et parfois pénibles pour le patient.

Le saturnisme n'est pas une maladie osseuse, mais un saturnisme « induit » ou « secondaire » peut être la conséquence d'une fracture, et il peut être transmis de la mère à l'enfant.

Usages


Histoire

Depuis la préhistoire, des os animaux ou humains ont eu des usages variés.

Ils ont par exemple servi à produire :

Sous-produits animaux

Lorsqu'ils sont de bonne qualité (hormis les os de porcs pour certains usages) les os récupérés à l'abattoir à partir d'animaux de rente, d'élevage pour la viande ou de gibier peuvent aussi être utilisés pour en extraire de la gélatine industrielle[12] et fabriquer des engrais ; avec parfois un risque d'obtenir un engrais pollué par le plomb ou d'autres toxiques. En effet, par exemple certains radionucléides[13],[14] (potassium et phosphore radioactif) sont susceptibles d'avoir été accidentellement accumulés par des mammifères dans leurs os, de même pour le plomb qui se fixe préférentiellement et par ordre décroissant dans l'os puis dans le foie[15] (chez les mammifères après ingestion « 90 % du plomb sont liés aux érythrocytes et stockés pour 80 à 90 % dans les os »[16], non sans une certaine toxicité pour les ostéoblastes[17]. Or en 1985 une étude de suivi vétérinaire a clairement montré que les foies de jeunes porcs envoyés à l'abattoir étaient dans un cas sur deux environ déjà trop contaminés par le plomb. La source de contamination était probablement leur nourriture car les vétérinaires n'observaient pas de variations géographique nette de la contamination[18] ; Lors de l'étude de 1985, sur 300 échantillons composés des 2 reins par porcs (« jeunes porcins »[18]), 218 analyses ont été faites pour le plomb : 123 résultats étaient inférieurs au seuil de tolérantes qui était de 0,2 ppm (soit 56,4 %) et 95 le dépassaient (soit 43,6 %)[18]. Les mêmes analyse reconduites en 1986 ont confirmé celles de 1985[18].

La farine d'os est souvent produite avec des os (d'animaux terrestres) de seconde qualité ; les gros os longs peuvent être vendus en boucherie comme os à moelle. Les autres peuvent préalablement être utilisés pour la fabrication de gélatine et/ou traités pour fabriquer du phosphate dicalcique ou de la poudre d'osséine[12] ; la farine est produite par chauffage, dégraissage, séchage, broyage et tamisage des os[12] ;
À titre d'exemple, en France (où sont produites environ 400 000 t/an[19], la farine d'os de porc produite par les équarrisseurs et les fondeurs contient en moyenne 34 % de phosphate de calcium, 4 % de carbonate de calcium et des protéines (36 à 40 % qui sont essentiellement le constituant du collagène)[19]. Elle est revendue pour être intégrée dans l'alimentation animale (où elle sera mélangée avec de la farine de viande plus riche en protéines[19]). Comme les farines de viandes et les farines de sang, les farines d'os sont soumises aux cours mondiaux des protéines animales et végétales

Risques sanitaires : Leur incorporation, dans de mauvaises conditions, dans les farines animales données à des herbivores a été à l'origine de l'encéphalopathie spongiforme bovine (aussi appelée « maladie de la vache folle »), et peut-être de la CWD, deux maladies animales à prions. La consommation de restes humains par des humains a été dans un passé récent à l'origine de cas groupés d'un variant de la maladie de Creutzfeldt-Jakob.

Notes et références


Notes

  1. On prononce /ɔs/ au singulier et /o/ au pluriel.

Références

  1. Tirapathi, Y., Duc, M., & Kaminsky, P. (1990). Persistance de l'imprégnation saturnine à distance de l'exposition. La Revue de médecine interne, 11(5), 359-362 (résumé ).
  2. a et b Cours Anatomie PCEM1 Besançon
  3. a et b Hamza Esadam, Nouvelle approche dans l'étude de l'appareil locomoteur et conséquences thérapeutiques, Centre de publication universitaire, , 366 p. (ISBN 978-9973-37-388-5, OCLC 493894456 )
  4. « ASBMR educational materials » , sur depts.washington.edu (consulté le )
  5. « ASBMR educational materials » , sur depts.washington.edu (consulté le )
  6. Chapitre 2 - Les lois de développement psychomoteur , Faculté de médecine, Pierre et Marie Curie.
  7. Alain Ramé et Sylvie Thérond, Anatomie et physiologie, Issy-les-Moulineaux, Elsevier Masson, , 318 p. (ISBN 2-84299-834-0, lire en ligne ).
  8. Théry-Parisot & Costamagno 2005.
  9. Gerhard Fauner et Wilhelm Endlich (trad. E. Degrange), Manuel des techniques de collage [« Angewandte Klebtechnik: Ein Leitfaden und Nachschlagewerk für die Anwendung von Klebstoffen in der Technik »], Paris/Munich, Soproge/Carl Hanser Verlag, 1979 (hanser)-1984 (soproge), 234 p. (ISBN 978-3-446-12767-8 et 3-446-12767-4), p. 10-11
  10. Description sur les fragments d'un bas-relief provenant du tombeau du vizir Rekhmirê, de Thèbes, en 1470 av. J.-C. (d'après G. Fauner et W. Endlich, cités plus haut)
  11. a b c d et e Robert F. Service (2017), Supersteel’ modeled on human bone is resistant to cracks , magazine Science ; 9 mars 2017
  12. a b et c Les farines de viandes osseuses (FVO) et les concentrés protéiques carnés (CPC) , École nationale vétérinaire de Lyon
  13. Thomas, P., Irvine, J., Lyster, J., & Beaulieu, R. (2005). Radionuclides and trace metals in Canadian moose near uranium mines : Comparison of radiation doses and food chain transfer with cattle and caribou . Health physics, 88(5), 423-438 (résumé ).
  14. Leistner L (1965) Research into the radio-active contamination of foodstuffs of animal origin . CEA Fontenay-aux-Roses, 92 (France).
  15. Mehennaoui, S. (1995). Toxicité du plomb chez les ruminants : 1. Surveillance biologique du saturnisme subclinique chez les bovins. 2. Toxicocinétique chez la brebis en lactation : modifications provoquées par le zinc et le cad[m]ium (Doctoral dissertation) (résumé ).
  16. Dehon, B., Nisse, C., Lhermitte, M., & Haguenoer, J. M. (2001). Métaux et médecine du travail. In Annales de toxicologie analytique (Vol. 13, No. 3, pp. 203-219). EDP Sciences.
  17. Milgram, S. (2008). Effets cytoxiques et phénotypiques de l'uranium et du plomb sur des modèles cellulaires ostéoblastiques (Doctoral dissertation, Saint-Etienne).
  18. a b c et d voir chap 2 p 189 et suivantes, paragraphe n°3 : Contamination par les métaux lourds : Qualité de la viand de porc : problème des résidus, par E Champalle et AM Matherat (Journées Rech. porcine en France, 20, 189-192 / PDF)
  19. a b et c Sénat, Projet de loi relatif à la collecte et à l'élimination des cadavres d'animaux et des déchets d'abattoirs et modifiant le code rural  ; Travaux parlementaires > Rapports > Rapports législatifs, consulté 2013-09-09

Voir aussi


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Bibliographie

Articles connexes

Liens externes








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