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L’os trabéculaire
Appelé également os spongieux, il est constitué d’un réseau tridimensionnel de travées osseuses faites d’unités structurales élémentaires en plaques ou en arches, à texture lamellaire régulière. Entre les travées osseuses se trouve la moelle hématopoïétique [16].
L’endoste :
L’endoste tapisse l’os compact (endoste cortical), les travées osseuses de l’os spongieux qui borde la moelle osseuse (endoste trabéculaire) ainsi que les canaux de Havers. L’endoste cortical et l’endoste trabéculaire sont en continuité et forment la limite interne de l’os [11].
Le périoste :
Le périoste constitue l’enveloppe externe de l’os qu’il recouvre entièrement, sauf au niveau des surfaces articulaires, et des insertions tendineuses et ligamentaires. On distingue deux couches de périoste :
-Le périoste fibreux externe est constitué d’un réseau dense de fibres de collagène.
-Le périoste cellulaire interne abritant des cellules mésenchymateuses ostéoprogénitrices ostéoblastes et ostéoclastes [11].
La composition de l’os :
Fraction organique
Elle est constituée essentiellement de fibres de collagène de type I, entourées d’une substance fondamentale interfibrillaire. Ces fibres sont arrangées parallèlement au sein d’une même lamelle osseuse, mais leur orientation varie d’une lamelle à l’autre.
La substance fondamentale interfibrillaire est constituée de composants variés tels que des glycoprotéines (ostéonectine, ostéopontine, sialoprotéine osseuse), des protéines contenant des résidus d’acide glutamique carboxylé (ostéocalcine), des phosphoprotéines, des phospholipides, des protéoglycanes, des cytokines et des facteurs de croissance. [16,62]
Fraction minérale
La phase inorganique de la matrice osseuse confère à l’os sa rigidité et sa résistance mécanique et représente aussi une importante réserve minérale. En effet, environ 99 % du calcium de l’organisme, 85 % du phosphore, entre 40 et 60 % du sodium et du magnésium sont incorporés dans les cristaux qui constituent la substance minérale osseuse. Elle est essentiellement composée de phosphate de calcium cristallisé sous forme d’hydroxyapatite. Les cristaux d’hydroxyapatite ont une forme hexagonale, aplatie et sont disposés dans les espaces interfibrillaires [18,62].
Les cellules osseuses :
L’ostéoclaste
L’ostéoclaste est une cellule d’origine hématopoïétique géante, très mobile, multinucléée pouvant renfermer 2 à 30 noyaux [7]. Il est riche en enzymes lysosomales telles la phosphatase acide tartrate résistante ou la cathepsine k et des collagénases [16,62]. Cette cellule dotée d’une bordure en brosse, est présente le long de l’os calcifié qu’elle résorbe en formant des lacunes de résorption également appelées lacunes de Howship [45] (Figure 1A).
L’ostéoblaste
L’ostéoblaste est une cellule de forme allongée ou cuboïdale qui tapisse la surface osseuse en cours de formation (figure 1B). Son cytoplasme basophile est riche en réticulum endoplasmique granuleux et en mitochondries et présente un appareil de golgi développé qui témoigne de son activité de synthèse active.
Sa fonction principale est la synthèse de la trame protéique de l’os (collagène et protéines non collagéniques). Il participe aussi au processus de minéralisation.
À l’issue de la période de formation, les ostéoblastes peuvent se transformer en cellules bordantes ou en ostéocytes [45,16].
L’ostéocyte
Les ostéocytes sont des petites cellules aplaties situées dans la matrice osseuse, ils sont connectés les unes aux autres ainsi qu’aux cellules bordantes de la surface de l’os à travers de nombreux et fins prolongements cytoplasmiques.
Ils proviennent de la transformation de certains ostéoblastes emmurés dans le tissu osseux, à l’intérieur d’une lacune périostéocytaire (Figure 1B).
Les ostéocytes interviennent essentiellement dans la transmission des signaux mécanosensoriels et dans les échanges entre les cellules et le microenvironnement [16, 18, 66].
Les cellules bordantes
Ce sont des cellules aplaties, avec un cytoplasme pauvre dont la principale fonction serait d’assurer la communication entre la surface osseuse, l’environnement cellulaire et les ostéocytes emmurés dans la matrice osseuse [16]. Elles tapissent toutes les surfaces osseuses non couvertes par les cellules du remodelage osseux [62]. Sous l’effet de certains stimuli, elles libèrent la surface osseuse permettant ainsi l’attraction des ostéoclastes [16].
le remodelage osseux
Le remodelage osseux est un processus complexe et dynamique qui permet un perpétuel renouvellement du tissu osseux, son importance est liée de manière très précise à la régulation de la calcémie [13]. Il repose sur un équilibre précis entre deux mécanismes cellulaires : la résorption et la formation osseuses. La résorption osseuse est le fait des ostéoclastes qui détruisent la matrice osseuse minéralisée préexistante. La formation osseuse repose sur les ostéoblastes, qui forment la nouvelle matrice collagénique [51].
Ce processus permet de préserver les propriétés biomécaniques du tissu osseux et d’assurer l’homéostasie minérale. Il est effectué au niveau d’unités fonctionnelles de remodelage, Basic Multicellular Units (BMU) [45,18].
Etapes du remodelage osseux
Le cycle du remodelage peut être considéré comme la succession dans le temps d’une phase d’activation puis de résorption, une phase intermédiaire suivie d’une phase de formation puis d’un retour à la phase quiescente [45].
La durée d’un cycle de remodelage est de l’ordre de trois mois chez l’adulte sain [37].
Phase d’activation
La séquence du remodelage débute en un point d’une surface osseuse quiescente recouverte par des cellules bordantes [16]. La réception d’un signal dont la nature exacte demeure inconnue entraîne une rétraction de ces cellules, ainsi que la dégradation d’une fine couche de matrice non minéralisée, située en dessous, exposant ainsi la matrice à l’action des ostéoclastes [45].
La phase d’activation proprement dite est initiée par le recrutement d’ostéoclastes provenant de la prolifération et de la fusion de cellules précurseurs. L’attraction des préostéoclastes à la surface osseuse semble se faire par chimiotactisme grâce à de nombreux composés de la matrice organique tels que l’ostéocalcine et l’α2HS-glycoprotéine. Après avoir atteint la surface osseuse, les précurseurs ostéoclastiques y adhèrent et fusionnent de manière asynchrone, entraînant la formation d’une cellule multinucléée, l’ostéoclaste mûr [7].
Phase de résorption
Une fois attaché à la matrice osseuse, l’ostéoclaste crée un microenvironnement acide qui permet la dissolution de la phase inorganique. S’en suit une 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.
Phase intermédiaire ou de réversion
C’est durant cette phase de transition qu’intervient le couplage entre résorption et formation. 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 une à deux semaines, cette phase aboutit au recrutement des cellules ostéoprogénitrices dans la moelle osseuse.
Phase de formation
Elle débute par la prolifération des cellules ostéoprogénitrices qui vont ensuite tapisser 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 µm/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 interfibrillaires du collagène [16].
Phase de quiescence
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 [16].
Régulation du remodelage osseux
Régulation systémique
La parathormone
Au niveau tissulaire, la parathormone augmente la natalité des unités multicellulaires de remodelage et la vitesse de renouvellement global de l’os trabéculaire.
Au niveau cellulaire elle stimule la résorption ostéoclastique de la matrice minérale et organique. La PTH induit une rétraction cellulaire des cellules bordantes, permettant l’attachement cellulaire des ostéoclastes le long de la surface osseuse. Par ailleurs, elle modifie la prolifération et l’activité des cellules ostéoblastiques [45].
La Vitamine D
En réponse à une hypocalcémie, la vitamine D active de façon directe la résorption osseuse en favorisant la différenciation et l’activation des cellules souches mésenchymateuses de l’os en ostéoclastes, et influence l’activité et la prolifération des ostéoblastes [65].
La calcitonine
La calcitonine diminue le nombre et l’activité des ostéoclastes. Elle inhibe directement l’activité de l’ostéoclaste qui possède des récepteurs spécifiques pour cette hormone [45].
La leptine
La leptine est un peptide de 16 k Da produit par les adipocytes. Elle régule la satiété et le poids corporel et agit dans ce cadre comme une hormone sur l’hypothalamus.
La leptine stimule in vitro la différenciation des cellules stromales en ostéoblastes au dépend du lignage adipocytaire.
La leptine n’agit pas par voie endocrine mais agit sur le tissu osseux par la voie adrénergique du système nerveux sympathique à travers les récepteurs bêta adrénergiques des ostéoblastes [37].
L’insuline
L’insuline exerce des effets directs sur la formation osseuse in vitro en stimulant l’activité des ostéoblastes matures [45].
Les somatomédines et l’hormone de croissance
Les somatomédines sont les médiateurs de l’effet stimulateur de l’hormone de croissance. La somatomédine-C ou insuline-like growth factor (IGF-1) stimule fortement et indirectement la réplication des cellules ostéoprogénitrices, et augmente directement la synthèse de collagène en culture [45].
La sérotonine :
La sérotonine est une bioamine dérivée du tryptophane, synthétisée par les cellules entérochromaffines du duodénum [51]. C’est un puissant inhibiteur de la prolifération des ostéoblastes après s’être liée à son récepteur Htr1b [52].
Les Hormones sexuelles
Les ostéoblastes possèdent des récepteurs pour les œstrogènes et les androgènes.
Les œstrogènes ont des effets directs et indirects sur les cellules osseuses. L’œstradiol stimule la prolifération des cellules ostéoblastiques et la synthèse de collagène, en partie par l’induction de facteurs de croissance autocrines et inhibe la réponse à la PTH [45].
Les glucocorticoïdes
Les corticoïdes diminuent la prolifération et la différenciation des ostéoblastes et donc le nombre des ostéoblastes actifs dans chaque unité de remodelage. Ils altèrent la fonction des ostéoblastes matures via des récepteurs spécifiques et ils augmentent l’apoptose des ostéoblastes et des ostéocytes [61].
Les mécanismes moléculaires sont intriqués : diminution de la transcription du gène du collagène de type I, augmentation de la production de certains sous-types de collagénase, altérations des voies de transmission des signaux des facteurs de croissance ostéoblastiques tels que le transforming growth factor bêta, l’insuline like growth factor 1 et la bone morphogenic protein 2, diminution de l’expression d’un facteur de différenciation spécifique des ostéoblastes, le Cbfa1. L’ensemble de ces modifications cellulaires concourt à une diminution de l’ostéoformation [50].
Régulation locale
Système OPG / OPGL
Les précurseurs ostéoclastiques expriment une molécule appelée osteoclast differentiation factor (ODF) (ou Trance/OPGL/RankL) qui peut activer les cellules de la lignée ostéoclastique en interagissant avec un récepteur Rank présent à leur surface [26]. Une autre molécule, l’ostéoprotégérine (OPG) également appelée osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF) agit comme un récepteur soluble semblable à RankL capable d’inhiber l’ostéoclastogenèse [46,33]. Ainsi, le rapport OPG/RankL régule la formation des nouveaux ostéoclastes à partir de leurs précurseurs ainsi que leur activité de résorption et la durée de leur survie sur une surface osseuse [51].
L’OSTEOPOROSE
Définition
L’ostéoporose est une affection diffuse du squelette, caractérisée par une masse osseuse basse et des altérations micro-architecturales du tissu osseux, conduisant à une augmentation de la fragilité osseuse et à un risque accru de fractures [5].
En raison de la forte relation existant entre la densité minérale osseuse (DMO) et le risque fracturaire, un groupe d’experts de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a proposé de définir l’ostéoporose à partir de critères densitométriques [39]. Cette définition comprend quatre catégories diagnostiques :
– Masse osseuse normale: une valeur de DMO différant de moins d’un écart-type de la moyenne de référence de l’adulte jeune (T score > – 1) ;
– Ostéopénie (ou « masse osseuse faible ») : une valeur de DMO différant de plus d’un écart-type de la moyenne de l’adulte jeune mais de moins de 2,5 écarts-types de cette valeur (- 2,5 < T score < – 1) ;
– Ostéoporose: une valeur de DMO inférieure de 2,5 écarts-types ou davantage de la moyenne de l’adulte jeune (T score < – 2,5) ;
– Ostéoporose sévère (ostéoporose établie) : une valeur de DMO inférieure de 2,5 écarts-types ou davantage de la moyenne de l’adulte jeune et coexistant avec une ou plusieurs fractures de fragilité [30].
Aspects épidémiologiques
Epidémiologie descriptive :
Incidence et prévalence
L’incidence et la prévalence des fractures ostéoporotiques, indicateurs les plus représentatifs de l’ostéoporose, ne cessent de croître en raison du vieillissement progressif des populations [39]. La prévalence des fractures ostéoporotiques au delà de 50 ans est de 13% chez les hommes contre 40% chez les femmes [35].
Trois sites du squelette sont fréquemment atteints, la répartition serait la suivante :
– 44% d’atteintes vertébrales
– 19% de fractures de l’extrémité supérieure du fémur
– 14% fracture de l’extrémité distale de l’avant bras [63,18]
La distribution démographique des fractures est caractérisée par :
– une augmentation exponentielle avec l’âge ;
– une nette prépondérance féminine
– une inégalité ethnique, la race blanche étant plus exposée que la race jaune et la race noire
– une disparité géographique au sein même de l’Europe, les pays du Nord étant plus exposés [39].
En France Il survient chaque année 50 000 fractures de l’extrémité supérieure du fémur dont 20 à 30% chez l’homme [25].
L’incidence des fractures vertébrales est mal documentée car il est difficile d’établir des critères diagnostiques précis. Chaque année on dénombre en France environ 50000 nouveaux cas de fractures vertébrales diagnostiquées, mais on estime que 2 fractures vertébrales sur 3 environ ne sont pas diagnostiquées [25], Les données d’une vaste enquête européenne (EVOS, European Vertebral Osteoporosis Study) signalent que environ 12% des femmes entre 50 et 80 ans présenteraient au moins une fracture radiologique [49]. L’incidence chez l’homme est égale à la moitié de celle constatée chez les femmes. Chez la femme, plus de 90% des fractures vertébrales surviennent à la suite d’un traumatisme minime, cette proportion étant de 55 % chez l’homme.
La prédominance féminine des fractures du poignet est plus marquée (85% des fractures surviennent chez la femme). L’incidence chez la femme augmente de façon linéaire jusqu’à 60 ans puis reste stable au delà [25].
En Afrique subsaharienne, l’ostéoporose est considérée comme rare, et les fractures ostéoporotiques quasi inexistantes. La faible incidence des fractures chez les femmes noires est attribuée à une masse osseuse plus importante. La rareté des enquêtes épidémiologiques effectuées en Afrique noire explique le caractère fragmentaire des informations actuellement disponibles, qui sont issues de travaux menés en milieu Hospitalier et comportent de ce fait un biais de recrutement. On imagine bien que les difficultés d’accès aux soins doivent contribuer à une sous-estimation de cette pathologie [20].
Mortalité et morbidité
Les fractures ostéoporotiques sont grevées d’une morbidité et d’une mortalité importante. Ainsi, une femme présentant une fracture de l’extrémité supérieure du fémur a un risque de décès dans l’année qui suit la fracture 2 à 4 fois supérieur à celui d’une femme du même âge dans la population générale. La mortalité chez l’homme est plus élevée avec un taux de 10% à 14% dans le mois qui suit la fracture, contre 5% chez la femme. La morbidité est également importante puisque 50 à 70 % des patientes ayant eu une fracture de l’extrémité supérieure du fémur ne retrouvent pas leur autonomie antérieure [25].
Epidémiologie analytique :
Les facteurs de risque d’ostéoporose reconnus (HAS 2006) sont : [59, 29, 27, 60] :
Facteurs de risque liés à la DMO :
– ménopause précoce avant 40 ans
– aménorrhée primaire ou secondaire
– immobilisation prolongée
– carence vitamino-calcique
Facteurs de risque indépendants de la DMO :
– âge (avant tout)
– ATCD personnel de fracture
– corticothérapie ancienne ou actuelle
– ATCD de fracture de l’ESF chez un parent du premier degré
– diminution de l’acuité visuelle
– insuffisance de masse corporelle (IMC < 19 lg/m2)
– troubles neuromusculaires ou orthopédiques
– tabagisme
– mauvais état de santé ; plus de 3 maladies chroniques
– hyperthyroïdie
– polyarthrite rhumatoïde
– cancer du sein
– augmentation du remodelage osseux: élévation des marqueurs de résorption.
Les facteurs de risque d’ostéoporose et de fracture ostéoporotique sont classés en FDR majeurs et FDR supplémentaires selon les recommandations de la NOF (National Osteoporosis Foundation).
Les facteurs de risque majeurs [30] :
– les ATCD personnels de fracture à l’âge adulte
– les ATCD familiaux de fracture de fragilité chez un parent au premier degré
– un faible poids (<57 kg)
– la consommation de tabac actuelle
– une corticothérapie de plus de 3 mois.
Les facteurs de risque supplémentaires [30] :
– une baisse de vision
– un déficit oestrogénique à un âge précoce (<45 ans)
– une démence
– une santé fragile
– des chutes récentes
– une carence en calcium
– une faible activité physique
– une consommation d’alcool supérieure a 2 verres par jour.
Evolution de la masse osseuse
Le capital minéral s’accroit pendant l’enfance, connait un gain important à la puberté puis atteint son pic à la fin de la seconde décennie. Ce capital osseux maximal est très variable d’un individu à l’autre ; il dépend pour 80% environ de facteurs génétiques. Une carence calcique alimentaire prolongée, des désordres endocriniens, l’absence d’activité physique régulière peuvent entraver l’obtention de ce capital osseux optimal [6].
Après une phase de stabilité pendant la vie adulte, la masse osseuse évolue différemment selon le sexe. Chez l’homme, La masse osseuse est stable jusque vers 40-45 ans et décline ensuite au rythme d’environ 0,5% par an. Le profil évolutif est différent chez la femme ; la perte osseuse, faible en pré-ménopause, s’accentue notablement après l’arrêt des règles et peut atteindre 3 à 5 % par an dans les premières années de ménopause. Elle se ralentit ensuite pour devenir linéaire comme chez l’homme et retrouver un rythme annuel de l’ordre de – 0,7%.
Au total entre 20 et 70 ans le capital osseux se réduit en moyenne de 20% chez l’homme et de 40% chez la femme [6]. L’os trabéculaire est plus particulièrement touché, avec pour conséquence une perte osseuse marquée au radius et au rachis [22]. Chez certains, cette diminution de la masse osseuse est sans conséquence grave, mais chez d’autres, une ostéoporose peut se constituer, notamment chez ceux qui ont la plus faible masse osseuse maximale, ou qui présentent certains facteurs de risque [31].
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Table des matières
NTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS
I. GENERALITES SUR L’OS
I.1. Architecture de l’os
I.1.1. L’os compact
I.1.2. L’os trabéculaire
I.1.3 L’endoste :
I.1.4 Le périoste :
I.2 .Composition de l’os
I.2.1. La fraction organique
I.2.2. La fraction minérale
I.2.3. les cellules osseuses
I.3 le remodelage osseux
I.3.1. Etapes du remodelage osseux
I.3.2. Régulation du remodelage osseux
II. L’OSTEOPOROSE
II.1. Définition
II.2. Aspects épidémiologiques
II.2.1. Epidémiologie descriptive
II.2.2. Epidémiologie analytique
II.3. Evolution de la masse osseuse
II.4. Classification et mécanismes physiopathologiques
II.4.1. Ostéoporoses primitives
II.4.2 Ostéoporoses secondaires
II.5. Diagnostic
II.5.1 Diagnostic positif
II.5.2 Diagnostic différentiel
II.6. Traitement
II.6.1Curatif
DEUXIEME PARTIE
I-METHODOLOGIE
I-1. Cadre d’étude
I-2. Patients et méthodes
I-2.2. Population d’étude
I-3. Recueil des données
I-4 Analyse des données
I-5. Présentation des résultats
II-RESULTATS
II-1. Population
II-2. Statistiques descriptives
II-3. Statistiques analytiques
III-DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES
ANNEXES
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