Lésions osseuses
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, moelleépinière par exemple). Il participe enfin aux
mouvements puisque les muscles s'y insèrent. Il influence ainsi la
façon dont les forces musculaires sont appliquées au levier
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). Il est ainsi pré-contraint et formé pour résister aux forces qui lui sont appliquées selon certaines directions mais pas d'autres.
Figure 1 : Description des os longs. On distingue deux parties. Les extrémités
ou épiphyses où l'on
trouve l'os spongieux, le corps de l'os ou diaphyse composé essentiellement
d'os compact. Il est entouré
d'une membrane plus fine, le périoste au travers de laquelle les
vaisseaux sanguins vont traverser pour
aller irriguer le cartilage.
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 périphérie des os longs des membres qui sont par essence 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
Figure 2 : Evaluation de l'âge osseux d'un enfant à partir
de la radiographie des
os de la main gauche. Les points d'ossifications évoluent avec l'âge
et des tables
d'index permettent d'évaluer cet âge et connaître ainsi
son degré maturation
biologique. A gauche, on voit la main d'un enfant de 5 ans et à droite
celle d'un
enfant de 12 ans. Les zones entourés permettent de comparer les différents
degrés
d'ossification en fonction de l'âge.
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 corrélé 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).
Au début, apparaissent différentes parties sous la forme de cartilage quasi transparent 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 coprend 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 cartilage 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.
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. 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).
Figure 3 : Croissance des os longs. Cette croissance commence par l'apparition de points
d'ossification primaires (au niveau de la diaphyse) puis secondaires (au niveau
des épiphyses).
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 quel'os d'origine et constitue
une zone qui pourra présenter une certaine fragilité.
Figure 4 : Exemple de lignes de forces
sur la surface du cartilage articulaire.
Sous l'action des forces qui lui sont appliquées, en particulier au cours de la croissance, l'os s'organise 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. Ces lignes sont appelées travées osseuses. Les mêmes lignes apparaissent à la surface des cartilages articulaires (ou cartilage hyalin) comme l'illustre la figure 4.
Facteurs d'influence
Tous ces processus peuvent être perturbés par des facteurs internes (gènes, sexe, horomones, 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).
De nombreuses études démontrent que la pratique d'une activité sportive améliore la qualité de l'os sous plusieurs aspects (densité osseuse, épaisseur des cartilages, meilleure fixation des sels minéraux, etc.). Mais cet effet positif à ses limites. Au-delà d'un certains nombres d'heures par semaine, le sport a un effet négatif sur le squelette. Il apparaît alors des zones plus fragiles qui sont le siège de stress répétés et de possibles lieux de fracture de fatigue. La densité osseuse loin de s'améliorer devient plus faible.