Le tissu osseux : un tissu de soutien et de protection, intégré dans la physiologie de l'organisme | ||
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Le tissu osseux est le principal constituant des os des Vertébrés, dont l'ensemble constitue le squelette.
Quelles sont ses fonctions et en quoi sont-elles liées aux caractéristiques du tissu osseux ?
Le corps des Vertébrés est formé de cellules agencées en tissus, organes, appareils et systèmes. Il est riche en eau répartie dans des compartiments liquidiens intracellulaire et extracellulaire, ce dernier incluant le compartiment intratissulaire et le compartiment extratissulaire. Soumis à des contraintes exercées par l'environnement et notamment à la force générée par la gravité, en absence de soutien il se déforme et s'affaisse sous son poids.
Or le corps possède une forme définie. Elle est liée à la présence d'une structure de soutien, le squelette. En relation avec sa localisation à l'intérieur de l'organisme, le squelette des Vertébrés constitue un endosquelette.
Le squelette est formé de tissu osseux à la fois rigide et relativement flexible, qui lui permet de ne pas se déformer sous l'effet de la gravité. Il supporte ainsi les organes et de joue le rôle de charpente. Outre la forme du corps, il détermine sa taille.
Des variations existent, selon les espèces et le milieu de vie notamment. Ainsi, chez le Rat l'articulation du crâne et de la colonne vertébrale est telle que la quadrupédie est possible. Dans l'espèce humaine, le corps est dressé, la colonne vertébrale et les vertèbres ont un agencement différent, la colonne vertébrale procurant un soutien à la tête.
Par ailleurs, les muscles sont insérés sur le squelette. De manière générale, les deux extrémités d'un muscle sont reliées à deux os différents articulés l'un avec l'autre. La contraction ou le relâchement du muscle provoque le déplacement des os autour de l'articulation, en raison de la force exercée. Les mouvements sont ainsi possibles permettant par exemple la locomotion. Les os assurent alors la transmission de la force développée par les muscles à l'environnement, dont la réaction permet la propulsion. La flexibilité, la résistance à la tension et la rigidité du tissu osseux sont essentielles pour supporter et transmettre les forces.
Certains os ont une localisation superficielle comme les os du crâne ou les côtes. Ils constituent une enveloppe rigide et flexible, en relation avec les propriétés du tissu osseux dont ils sont formés. Elle assure une protection des organes internes vis-à-vis des contraintes mécaniques, qu'il s'agisse de chocs, de tensions ou de compressions.
Le système nerveux central des Vertébrés bénéficie en particulier d'une telle protection. L'encéphale situé dans la tête est entouré du crâne, et la moelle épinière localisée dans le tronc court dans un canal ménagé dans la colonne vertébrale.
Chez certaines Tortues, l'ensemble du corps peut être protégé par des structures squelettiques superficielles. Les vertèbres, les côtes et les ceintures scapulaire et pelvienne fusionnent en une plaque osseuse s'interposant entre les parties dorsale et ventrale de la carapace. En cas de danger extérieur, l'animal entre entièrement dans sa carapace. Ces pièces osseuses protègent alors tout l'organisme.
De nombreux os de Vertébrés comportent une région périphérique compacte et une région centrale spongieuse, constituée de travées de tissu osseux entre lesquelles des lacunes sont présentes. Les lacunes abritent un tissu hématopoïétique, la moelle osseuse, dans laquelle est réalisée la production des cellules sanguines. L'organisation de ces os assure, en relation avec les propriétés du tissu osseux, une grande résistance à l'écrasement protégeant les cellules souches hématopoïétiques. La riche vascularisation de l'os spongieux permet la libération des cellules sanguines dans l'appareil circulatoire et le remaniement du tissu osseux.
La matrice extracellulaire du tissu osseux est composée à 70% de substances minérales et principalement d'hydroxyapatite, constitué de calcium et de phosphore. Contenant 99% du calcium et 90% du phosphore de l'organisme dans l'espèce humaine, elle constitue une réserve de ces éléments, mobilisable grâce au remodelage osseux. Lors de la phase de résorption osseuse, les ostéoclastes libèrent les ions calcium et phosphates dans le sang. À l'inverse, la minéralisation de la matrice osseuse implique un prélèvement d'ions calcium et phosphates sanguins et leur incorporation sous forme de cristaux d'hydroxyapatite. Les ions calcium et phosphates incorporés lors de la minéralisation proviennent principalement de l'alimentation mais aussi de la résorption de la matrice osseuse par les ostéoclastes. Ainsi, le tissu osseux est un acteur de l'équilibre phosphocalcique.
Les ions calcium jouent un rôle dans la conduction de l'information dans les systèmes nerveux et musculaire, dans la coagulation sanguine et dans l'activité des enzymes. Les ions phosphates interviennent dans les conversions énergétiques impliquant l'ATP, l'activité des enzymes et l'équilibre acido-basique du sang.
La calcémie et la phosphatémie, concentrations plasmatiques d'ions calcium et phosphates respectivement, sont finement régulées et le tissu osseux est l'un des acteurs de cette régulation. Plusieurs facteurs interviennent :
la parathormone, produite par les glandes parathyroïdes, a une action hypercalcémiante et hyperphosphatémiante en stimulant la résorption du tissu osseux et la réabsorption rénale d'ions calcium et phosphates, ainsi que la synthèse de métabolites de la vitamine D ;
les métabolites de la vitamine D ont de même une action hypercalcémiante et hyperphosphatémiante en favorisant l'absorption intestinale et la réabsorption rénale d'ions calcium et phosphates ainsi que la résorption osseuse, ils stimulent parallèlement la synthèse de collagène, d'ostéocalcine et de phosphatase alcaline favorisant la minéralisation de la matrice extracellulaire osseuse ;
la calcitonine, produite par la glande thyroïde, est à l'inverse hypocalcémiante et hypophosphatémiante, inhibant la résorption osseuse et stimulant l'excrétion urinaire des ions calcium et phosphates ;
le facteur de croissance des fibroblastes 23 (FGF23), produit par les ostéocytes, a une action hypophosphatémiante, favorisant l'inactivation des métabolites de la vitamine D et stimulant l'excrétion urinaire des ions phosphates.
En relation avec sa composition et les propriétés qui en découlent, le tissu osseux assure le soutien de l'organisme, sa protection, et contribue au maintien de l'équilibre phosphocalcique comme effecteur des régulations.
Si les lignées ostéoblastiques et ostéocalciques sont responsables de son métabolisme chez l'adulte, comme le tissu osseux est-il mis en place au cours du développement ?