Lésions osseuses (1/2)
Rappels anatomiques et physiologiques
Le système osseux
Le système osseux constitue l'ensemble des structures rigides du corps
qui assurent son maintien mais également la protection d'organes sensibles
(cerveau, moelle épinière par exemple). Il participe enfin aux
mouvements puisque les muscles s'y insèrent. Il influence ainsi la
façon dont les forces musculaires sont appliquées aux leviers
osseux. Parmi celles-ci, on distingue l'os, un tissu conjonctif (hautement
spécialisé et rigide) et le cartilage (lui aussi classé
dans le tissu conjonctif mais de nature plus élastique et semi-rigide).
Les os se distinguent par une grande variété de forme, de taille,
de vascularisation et de fonction. Les classifications usuelles prennent en
compte la position de l'os dans l'organisation général du squelette.
Ainsi, on distingue le squelette axial (crâne, colonne vertébrale,
côte, bassin) et de le squelette appendiculaire (les 4 membres).
Constitution de l'os
L'os est constitué d'un tissu très dur résultant de la combinaison d'une matrice protéique sur laquelle se fixe le phosphate de calcium, combinaison de calcium et de phosphore. Les os renferment les 9/10e du calcium de l'organisme. La charpente organique assure l'élasticité relative de l'os et les minéraux sa solidité (selon le même principe que le béton armé qui contient une structure constituée de tiges d'acier dans lequel se trouve le béton lui-même). Il est ainsi pré-contraint et formé pour résister aux forces qui lui sont appliquées selon certaines directions mais pas d'autres.
Le squelette comprend deux type d'os (Figure 1) : l'os spongieux et l'os compact. Le premier, poreux et riche en vaisseaux sanguins, se trouve par exemple dans les corps vertébraux et dans les extrémités des os longs. Le second, beaucoup plus dur et dense, est présent dans la périphériaue des os longs des membres qui sont creux dans leur partie centrale.
L'os long comprend une partie centrale, la diaphyse (os compact) et deux extrémités, les épiphyses (os spongieux). Le pourtour de la diaphyse forme le périoste riche en vaisseaux sanguins, nerfs et ostéoblastes (cellules fabriquant les os). Les épiphyses sont recouvertes en partie de cartilage hyalin ou articulaire, là ou les os d'une même articulation entre en contact et se frottent entre eux. Les deux parties de l'os renferment de la moelle (jaune pour la diaphyse, qui constitue une réserve de graisse, et rouge pour les épiphyses qui participe à l'érythropoïèse, c'est-à-dire à la fabrication des érythrocytes ou globules rouges du sang).
Maturation osseuse
L'évolution de la maturation osseuse se fait dès le 2e mois
de fécondation et jusqu'à l'âge adulte. Les os apparaissent
pour tous les individus dans le même ordre ; ils se consolident à
partir de points d'ossifications identiques chez toutes les personnes. Ils
prennent ainsi leur taille et leur forme à la suite de la fusion de
ces points. Puisqu'elles se déroulent sous contrôle génétique,
ces différentes étapes sont prévisibles et sont utilisées
pour évaluer l'âge osseux (fortement corrélées
avec l'âge biologique de l'individu, c'est-à-dire à son
véritable degré de développement) à l'aide de
radio de la main (Figure 2). De plus amples informations sont disponibles
ici.
Au début, apparaissent différentes parties sous la forme de cartilages quasi transparents qui s'ossifient progressivement à partir de points d'ossification primaires spécifiques à chaque os (centre de la diaphyse des os longs), formant un manchon autour de la diaphyse. Chaque épiphyse comprend également un point d'ossification secondaire. Les cellules cartilagineuses sont produites par le cartilage de croissance (ou de conjugaison) situé aux extrémités de la diaphyse. cette multiplication cellulaire accroît la longueur de l'os. L'os spongieux des épiphyses croît à partir de cartilages et non à partir de tissu osseux. L'épaisseur du cartilage de croissance diminue à mesure que l'enfant vieillit et finit par disparaître entre 20 et 25 ans lorsque les épiphyses se soudent à la diaphyse (ligne épiphysaire). Les processus complexes de maturation contrôlent la croissance osseuse (Figure 3).
L'accroissement de la longueur s'accompagne d'une augmentation de l'épaisseur de l'os à partir de l'adjonction de couches successives de tissu osseux (mécanisme semblable à celui de la croissance du tronc des arbres). Pendant que se forment des couches externes, les couches internes disparaissent pour former le canal médullaire. Les couches externes proviennent de la fabrication par les ostéoblastes du périoste de cellules spongieuses qui s'ossifient rapidement (ostéocytes) et non par remplacement de tissu cartilagineux par le tissu osseux. Le tissu spongieux se transforme en os compact à partir du centre, transformation qui est accompagnée de résorption osseuse et de la formation du canal médullaire (contenant la moelle épinière). Ce double processus dépend de l'activité de cellules spécialisées, les ostéoclastes, qui dissolvent le tissu spongieux et forment tout un réseau de canaux, séparés par des travées osseuses, et dont la surface interne se recouvre de lamelles osseuses concentriques. Il reste toujours un espace restreint qui assure la circulation sanguine et la nourriture de l'os (canal de Havers).
Mécanique et croissance
La tension normale exercée sur l'os favorise sa croissance.
Même si on connait les grandes lignes de ce mécanisme, certaines
phases de sa régulation demeurent obscures. De nombreuses données
nous ont été apportées par l'étude du comportement
de l'os en l'absence de cette tension normale, c'est-à-dire en l'absence
de gravité terrestre. Ce sont donc les astronautes qui ont servi de
sujets d'expérience pour observer les effets de l'absence des stimuli
liés à la pesanteur.
L'os soumis à une charge constante croît davantage qu'un os au
repos. Cette charge résulte du poids du corps (forces de compression
dont l'origine se situe dans la force de gravité terrestre) et de la
traction exercée par les muscles (forces de fonction)
; ainsi, chez les obèses ou l'haltérophilie, les os se renforcent
pour contrer le poids ou les forces musculaires, selon le cas. En cas de fracture,
le périoste fabrique de nouvelles cellules qui vont souder les deux
parties de l'os en formant un cal. Cette nouvelle partie (cicatrice) sera
de nature mécanique différente que l'os d'origine et constitue
une zone qui pourra présenter une certaine fragilité.
Le cartilage articulaire est un élément important des articulations qui possèdent une très grande liberté de mouvement et dont il couvre les surfaces des os (épaule par exemple). Il permet le mouvement entre deux segments osseux dans des conditions dynamiques grâce à une répartition des charges sur les surfaces articulaires ainsi que des glissements quasi sans friction.
Sous l'action des forces qui leur sont appliquées, en particulier au cours de la croissance, l'os et le cartilage s'organisent pour résister au mieux à celles-ci. Il apparaît alors des lignes de force le long desquelles seront dispersées uniformément les forces afin de limiter les contraintes imposées à la structure osseuse (Figure 4a). Ces lignes sont appelées travées osseuses. Les mêmes lignes apparaissent à la surface des cartilages articulaires comme l'illustre la Figure 4b.
b)
Facteurs d'influence
Tous ces processus peuvent être perturbés par des facteurs internes (gènes, sexe, hormones, prématurité, désordres psychologiques, maladies infantines ou non) ou externes (nutrition, maladie et alimentation de la mère, radiations, drogues, climat, ethnie, saisons, classes sociales, évolution ontogénétique, activité physique et sportive).