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LE CHONDROCYTE DANS LE CARTILAGE DES ARTICULATIONS DES MEMBRES
Le cartilage des diarthroses
L’articulation ici est composée d’une cavité articulaire et de structures périarticulaires. Le cartilage est donc enfermé dans une cavité close stérile et baigne dans un liquide sécrété par la membrane synoviale : le liquide synovial [27].
➤ Structure
Le cartilage articulaire d’un adulte a une surface blanche, un peu translucide d’où son nom d’hyalin, lisse et brillante, souple, déformable sous une pression mesurée. Son épaisseur varie selon les articulations : 2-4 mmm pour la hanche, 6-7 mm à la fémoropatellaire et 5-6 mm à la fémorotibiale. Il est sans innervation et vascularisation. Sa nutrition se fait par imbibition à partir du liquide synovial et de l’os sous-chondral en ce qui concerne les couches profondes du cartilage .
Chondrogenèse
➤ Origine
o Les cellules souches mésenchymateuses pluripotentes :
Les chondrocytes qui produisent la matrice extra-cellulaire cartilagineuse dérivent d’une cellule souche mésenchymateuse, commune aux cellules musculaires, adipeuses, fibroblastiques et ostéoblastiques [40].
Dans l’embryon, les bourgeons squelettiques s’individualisent à partir de 3 régions : le mésoderme de la plaque latérale, les somites et les cellules des crêtes neurales, sous le contrôle de facteurs dits organisateurs : FGF, BMP ou IHH dont l’altération conduit à des troubles de la forme générale du squelette [40]. A ce stade, les cellules mésenchymateuses expriment le collagène de type I, mais aussi le collagène de type IIa qui est codé par le gène α1(II) mais qui n’est pas spécifique des chondrocytes [40].
o Différenciation chondrocytaire :
Ces ébauchent évoluent ensuite indépendamment et suivent deux voies différentes :
– Une voie d’ossification dite membranaire où les cellules mésenchymenteuses se différencient in situ en ostéoblastes sans passer préalablement par la formation de chondrocytes [92, 128].
– Une voie d’ossification enchondrale où une population centrale de chondrocytes se différencie. Cette différenciation se caractérise par l’expression d’un certain nombre de protéines matricielles spécifiques du chondrocyte, parmi lesquelles : le collagène de type IIb. Les collagène de type IX et XI, la marix Gla protein (MGP). Cette différenciation s’accompagne de l’extinction des gènes qui codent pour le collagène de type I [92].
o Les facteurs inducteurs de la différenciation chondrocytaire :
Les facteurs inducteurs de la différenciation chondrocytaire sont multiples. Il s’agit de facteurs de croissance comme les fibroblast growth factor (FGF) 2, 4 et 8, les facteurs membres de la famille des TGF-β et des bone morphogenic proteins (BMP), le facteur Sonic hedgehog (Shh), les facteurs de transcription comme les facteurs SOX (5,6,9), CBFA1 et des facteurs de croissance et leurs récepteurs (FGFR3, PTHrP), Wnt-7, les gènes Hox et Pax [87].
➤ Formation de la plaque cartilagineuse
La différenciation du chondrocyte a pour conséquence la formation d’une plaque cartilagineuse, objet d’un programme de maturation cellulaire à des degrés divers, suivant l’âge et sa localisation anatomique. Dans le cartilage de croissance, le chondrocyte a des potentialités de prolifération très élevées et orchestre un turn over très rapide des protéines matricielles ; dans le cartilage articulaire qui seul persiste à l’âge adulte, il perd beaucoup de ses capacités de prolifération au profil de production de protéines matricielles qui s’accumulent de façon complexe dans la matrice extracellulaire [92, 128]. La plaque cartilagineuse se distingue de la superficie à la profondeur en 4 couches ou zones :
– la couche superficielle où les chondrocytes sont petits et plats,
– la couche moyenne ou intermédiaire où les chondrocytes sont gros et spériques,
– la couche profonde ou radiale où les chondrocytes sont en colonnes,
– la couche calcifiée séparée de celle précédente par la ligne d’érosion ou tide mark où les chondrocytes se différencient en ostéoblastes en même temps que cette couche est vascularisée. Cette vascularisation va apporter les ostéoclastes dont la différenciation est amorcée dans la circulation sanguine, vont se coupler aux ostéoblastes pour procéder aux phénomènes de remodelage osseux. La matrice cartilagineuse est alors remplacée par une matrice osseuse déposée par les ostéoblastes [27].
o Devenir de la plaque cartilagineuse dans le cartilage de croissance
Chez l’embryon puis au cours de la croissance postnatale, dans le cartilage dit de croissance des os longs, des vertèbres et des os de la base du crâne, la vitesse du processus de maturation cellulaire est particulièrement intense. Les étapes successives de ce processus de maturation sont la prolifération des chondrcytes puis leur hypertrophie qui s’accompagne de l’expression du collagène de type X et de la diminution de l’expression de collagène de type II. Enfin, les chondrocytes dégénèrent et meurent par apoptose. Le processus apoptotique des chondrocytes est en grande partie contrôlé par les facteurs classiques de l’apoptose survenant dans d’autres tissus comme les facteurs classiques de l’apoptose survenant dans d’autres tissus comme les facteurs Bax/Bcl2, la production de NO et l’expression de NOsynthases, l’action des caspases. La pénétration du cartilage par les vaisseaux et les cellules osseuses se fait dans la région de dégénérescence et de mort des chondrocytes, ce qui a pour conséquence le remplacement du cartilage par le tissu osseux. C’est ce que l’on appelle le processus d’ossification enchondral ou le cartilage sert de « patron » à la formation de l’os, permet son allongement en longueur et disparaît a l’âge adulte [40, 92].
La cellularité du cartilage de croissance est abondante (environ 50% du volume total) et le chondrocyte présente une intense activité métabolique, tant au niveau de sa potentialité de division cellulaire (nombreuses colonnes de 20 cellules prolifératives) qu’au niveau de synthèses protéiques avec un remaniement intense des protéines matricielles. L’activité proliférative intense des chondrocytes est associée à un renouvellement permanent des cellules dites « de réserve », par le recrutement de préchondrocytes. Durant cette période le chondrocyte secrète ses propres facteurs de croissance mais est également soumis à l’action de facteurs sériques grâce aux microvaisseux qui arrivent dans la zone de prolifération et qui disparaissent progressivement au cours du temps, ainsi qu’aux vaisseaux présents dans la région sous-chondrale [40, 92].
Les facteurs de régulation de la maturation des chondrocytes connus à ce jour peuvent être divisés en deux groupes : les facteurs qui accélèrent ce processus, principalement représenté par IGF1 ; et les facteurs freinateurs comme le peptide apparenté à l’hormone parathyroïdienne (PTH-rP) sous le contrôle d’une protéine hedgehog, l’Indian hedghog (ihh) ou les fibroblast growth factors (FGF) qui semblent agir en grande partie par l’intermédiaire du récepteur FGF de type 3, FGF-R3. Vers l’âge de 20 ans, le cartilage de croissance disparaît et, à l’âge adulte, seul subsiste le cartilage dit « articulaire » qui recouvre les extrémités des os longs [128].
o Devenir de la plaque cartilagineuse dans le cartilage articulaire
Dans le cartilage articulaire normal, le processus de maturation cellulaire des chondrocytes est toujours présent, même chez l’adulte, mais il présente deux caractéristiques fondamentales qui le différencient du processus observé dans le cartilage de croissance :
– A partir d’un âge encore non précisé, le pool de chondrocyte du cartilage articulaire n’est plus approvisionné par le recrutement de préchondrocytes ou de chondrocytes jeunes.
– La vitesse et l’intensité de la maturation sont très ralenties avec des clones prolifératifs de deux à trois cellules maximum et une expression de collagène X à l’état de traces. Le processus apoptotique est présent mais luis aussi très ralenti. De plus l’absence de vascularisation impose au chondrocyte un métabolisme essentiellement anaérobie, ne recevant les éléments nutritifs que par diffusion à partir du liquide synovial et très peu de l’os sous-chondral. Applications physiopathologiques et thérapeutiques : Le fait que le cartilage n’est pas vascularisé explique sa faible potentialité de réparation spontanée. Ainsi, les défects qui touchent le cartilage audelà de 5 mm2 ne guérissent pas ou au pris d’un fibrocartilage qui n’a pas la même qualité que le cartilage originel. La greffe de cellules souches mésenchymateuses qui ont une potentialité de se différencier en chondrocytes permet de palier au défaut de réparation [40, 92, 128].
Le chondrocyte
Le cartilage est composé d’un seul type de cellule, les chondrocytes et une matrice extra-cellulaire environnante [26, 128].
➤ Morphologie du chondrocyte
C’est une cellule sphérique ou ovoïde, de 30 à 40 micro-m de diamètre, qui comme toute cellule possède un noyau, ribosomes, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, des mitochondries, des vacuoles lysosomiales ainsi que les organites nécessaires à la synthèse et maturation des protéines [26]. Le chondrocyte porte des marqueurs transmembranaires dont les intégrines (composées de 2 sous-unités : alpha et bêta) qui vont servir d’attaches aux fibres collagènes II et IV, à la fibronectine et la molécule CD44 récepteur de l’acide hyaluronique [26, 128]. Le chondrocyte va adapter son activité métabolique en fonction des informations qu’il reçoit par le biais des intégrines [27].
Il n’y a pas de contact interchondrocytaire direct au sein de la matrice extracellulaire où le chondrocyte, seul type cellulaire de ce tissu, est enfermé dans la matrice et l’ensemble chondrocyte et matrice extra-cellulaire est appelé chondron. Le chondrocyte ne migre pas et se multiplie peu ou pas dans un cartilage normal [24].
➤ Nutrition
Le cartilage n’est pas vascularisé. En raison de son caractère avasculaire du cartilage, la nutrition des chondrocytes se fait pas le biais du liquide synovial qui est un dialysat sélectif du plasma auquel il manque les protéines de poids moléculaire élevé, composé de moins de 300 éléments/mm3. Le liquide synovial est produit par la membrane synoviale où les nutriments diffusent des capillaires synoviaux avant d’atteindre la membrane extra-cellulaire du cartilage. Le liquide synovial sert de lubrifiant pour l’articulation, amortit les chocs, évite le contact des cartilages entre eux [26, 131]. Le chondrocyte fonctionne principalement en anaérobie. Le glucose qui est son principal substrat énergétique, est dégradé par la voie de la glycolyse anaérobie puis converti en glucosamine pour la synthèse des protéoglycanes [26].
➤ Innervation du cartilage
Le cartilage n’est pas innervé, au contraire de la membrane synoviale, les ligaments, ménisques, capsule, périote et os sous-chondral qui sont richement innervés par réseau de fibres myéliniques et amyéliniques. Les différents organes sensoriels articulaires sont de 4 types : les organes sensoriels de type I et type II sont des organes corpusculaires (corpuscules de Paccini, Golgi, Ruffini), localisés dans la capsule, les ligaments et ménisques mais absents de la synoviale. Ce sont des mécanorécepteurs non nociceptifs, sensibles à la pression, à l’étirement, transmettant l’influx par des fibres myéliniques. Les récepteurs de type III formés par des fibres myéliniques A-delta situés sur les ligaments et fonctionnant comme des mécanorécepteurs répondants aux stimuli mécaniques et thermiques. Les récepteurs de type IV dits polymodaux car répondants aux stimuli mécaniques, chimiques et thermiques, formés par les terminaisons libres des fibres amyéliniques C, présents dans toutes les structures de l’articulation mais absents du cartilage [16].
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS
I. STRUCTURE ARTICULAIRE
1. LE CARTILAGE SELON LES DIFFERENTS TYPES D’ARTICULATIONS
2. LE CHONDROCYTE DANS LE CARTILAGE DES ARTICULATIONS DES MEMBRES
2.1 Le cartilage des diarthroses
2.2. Chondrogenèse
2.3. Le chondrocyte
2.4. La matrice extracellulaire
2.5. Equilibre entre les fonctions cataboliques et anaboliques du chondrocyte
2.6. Mécanisme d’activation du chondrocyte
3. CHONDROCYTE DANS LE DISQUE INTERERVERTEBRAL (DIV)
II. PHYSIOPATHOGENIEDE L’ARTHROSE
1. FACTEURS ETIOLOGIQUES OU DE RISQUE DE L’ARTHROSE
1.1 Fréquences des arthroses
a) Principales localisations de l’arthrose au niveau des membres
b) Principales localisations de l’arthrose au niveau rachidien
c) La polyarthrose ou maladie arthrosique
1.2 Les facteurs de risque mécaniques consécutifs a des microtraumatismes
1.3. Facteurs de risque systémiques
1.3.1. Facteurs de risque systémique liés au vieillissement
a) Données épidémiologiques
b) Données anatomopathologiques
c) Données biochimiques
1.3.2. Facteurs de risque systémiques liés au syndrome métabolique
a. Arthrose et obésité
b. Arthrose et syndrome métabolique
1.4. Les facteurs inflammatoires
1.5. Les facteurs génétiques
III. PHYSIOPATHOLOGIE
1. L’ARTHROSE PERIPHERIQUE
1.1. L’arthrose est une maladie du cartilage
1.2. L’arthrose est une maladie de l’os sous-chondral
1.3. L’arthrose est une maladie du tissu synovial
1.4. Arthrose est une maladie des ligaments, tendons et muscles
2. LA DISCARTHROSE
3. PHYSIOPATHOLOGIE DE LA DOULEUR DANS L’ARTHROSE
IV. ANATOMIE PATHOLOGIQUE DE L’ARTHROSE
V. SIGNES
1. TYPE DE DESCRIPTION
b) Période d’état
c) Evolution
2. FORMES CLINIQUES
VI. DIAGNOSTIC
1. Diagnostic positif
2. Diagnostic différentiel
3. Diagnostic étiologique
VII. PRISE EN CHARGE THERAPEUTIQUE
1. But
2. Moyens
a. Les moyens non pharmacologiques
b. Mesures pharmacologiques
c. Les traitements physiques
d. Traitement chirurgical
3. Indications
DEUXIEME PARTIE MATERIELS ET METHODE
1. CADRE D’ETUDE
2. METHODE
Type d’étude
Population d’étude
Recueil des données
3 ANALYSE DES DONNEES
RESULTATS
A. Données épidémiologiques
1. Fréquences
2. Genre
3. Age
4. Statut matrimonial
5. Origine géographique
6. Race
7. Ethnies
B. Les antécédents
C. Facteurs étiologiques
D. Données cliniques et paracliniques
E. Données de l’évaluation du retentissement fonctionnel de la maladie
– Indices algo-fonctionnels
F. Traitement
DISCUSSION
A. ASPECTS EPIDEMIOLOGIQUES
1. Fréquence
2. Genre
3. Age
4. Race
5. Ethnies
6. Notion familiale d’arthrose
7. Facteurs métaboliques
8. Facteurs locaux de risque d’arthrose
9. Statut matrimonial, origine géographique et professions
B. ASPECTS DIAGNOSTIQUES
1. Circonstances de découverte
2. Données radiographiques
3. Retentissements de l’arthrose
4. Prise en charge thérapeutique
CONCLUSION
