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UE 11 – Appareil locomoteur

Pr Valérie Bousson

Vendredi 6 mars 2020 de 14h à 15h

Ronéotypeur : Mélanie Chel / Alix Bailleux de Marisy

Ronéoficheur : Mélanie Chel / Alix Bailleux de Marisy

Cours n°16 :

Développement squelettique normal

Le professeur a accepté de relire la ronéo, si elle trouve le temps de le faire nous mettrons la version corrigée sur le weebly. Les notions importantes sont mises en valeur par des ++. Certaines images sont de qualité moyenne car nous ne disposions que des diapos en taille mini.

TO = Tissus osseux

MO = Moelle osseuse

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SOMMAIRE

I – Introduction

II – L’os et le tissu osseux

1/ Généralités

2/ Os cortical

3/ Os trabéculaire

III – La croissance osseuse

1/ Généralités

2/ Ossification endochondrale

3/ Le cartilage de croissance

4/ Ossification membranaire

5/ Cinétique de la croissance osseuse

IV – La maturation osseuse

1/ Définition

2/ Evaluation

V – Conclusion

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UE 11 C16 : développement squelettique normal

Introduction Développement = croissance et maturation :

- Croissance Quantitatif Correspond à la multiplication cellulaire et concerne les organes et tissus

- Maturation Qualitatif Changement d’organisation par différenciation pour acquisition de la fonction ++

Le squelette s’adapte à une fonction et aux contraintes qu’il subit.

L’os et le tissu osseux

Généralités

Os long (ex : fémur, humérus) :

- Région épiphysaire : articulaire (os spongieux recouvert par du cartilage articulaire)

- Région métaphysaire : os spongieux entre l’épiphyse et la diaphyse, sous la plaque de croissance, c’est le siège principal de la MO

- Diaphyse : os compact creusé en son centre par la cavité médullaire (remplie de graisse)

- Périoste = membrane qui entoure les os, superficiel Rôles : croissance en largeur des os + réparation

des fractures MO :

- Formation GR, GB, plaquettes - Chez l’adulte : dans les vertèbres, le bassin et la métaphyse des os longs (entre les travées

de l’os spongieux) ++

TO

= Tissu conjonctif spécialisé : - Cellules spécifiques : ostéoblastes (construction), ostéoclastes (destruction), ostéocytes

(chef d’orchestre) les ostéoclastes creusent l’os, les ostéoblastes reconstruisent un nouvel os puis ces ostéoblastes maturent dans la matrice osseuse pour devenir des ostéocytes Turn over : renouvellement permanent ++ (même à l’âge adulte)

- MEC : collagène de type 1, substance fondamentale minéralisée 3 fonctions :

- Mécanique : locomotion, protection (côtes, crâne) - Métabolique : réserve d’ions (calcium/phosphore) - Hématopoïétique (MO)

Classification histologique :

- TO primaire : fibreux, destiné à être remplacé (os tissé) - TO lamellaire : os haversien (compact ou trabéculaire)

Classification anatomique :

- Os compact = cortical - Os spongieux = trabéculaire

Les vaisseaux communiquent à travers la corticale. C’est le même TO qui compose l’os cortical et spongieux mais l’agencement (organisation architecturale) est très différent. ++ Dans tous les cas il s’organise en lamelles.

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Os cortical = compact

- Situé autour de la cavité médullaire

- Organisation complexe Composé d’ostéons :

- Cylindres de 200 à 300 microns - Constitués de lamelles

concentriques - Centré par un canal de Havers

(contient un vaisseau et un nerf) - Canaux de Havers communiquent

entre eux par les canaux de Volkmann (transversaux)

Os trabéculaire = spongieux

L’os trabéculaire est constitué du même tissu que l’os cortical, c’est l’organisation architecturale qui varie ; il est plus aéré et solide. Il est composé de travées osseuses. Travées osseuses :

- Réseau de plaque - Anastomosées les unes avec les autres

(structure aérée et solide) au niveau des épiphyses et des métaphyses

Exemple en imagerie

Scanner du genou : os très dense, compact Au niveau des diaphyses : les forces sont prises en charge par les corticales Au niveau des épiphyses : forces prises en charge par les réseaux de travées + épiphyses élargies permet de répartir les contraintes sur une surface articulaire plus large. L’architecture est adaptée aux contraintes soumises à l’os. ++

Travées au niveau de l’épiphyse

Ligne de physe = reste de cartilage de croissance entre l’épiphyse et la métaphyse

Cavité médullaire = graisse Même densité que la graisse sous-cutanée Architecture résistante, souple et légère (permet de se déplacer sans consommer trop d’énergie)

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La croissance osseuse = ostéogénèse

Généralités

- Ostéogénèse = formation du TO par les ostéoblastes - Ossification membranaire (= membraneuse) ++ : cellules mésenchymateuses se

différencient directement en ostéoblastes (modèle membraneux) - Ossification enchondrale (= endochondrale) ++ : cellules mésenchymateuses se

différencient d’abord en chondroblastes (modèle cartilagineux avant ossification ++) Certains os se forment par ossification endochondrale ET membranaire, d’autres se forment uniquement par ossification membranaire. Certaines maladies vont toucher un seul type d’ossification.

Ossification enchondrale

(=endochondrale)

= Mécanisme de croissance des os longs par ossification du cartilage hyalin (croissance à partir d’un moule cartilagineux)

- Ossification primaire : pendant la vie embryonnaire (1 seul noyau d’ossification) - Ossification secondaire : après la naissance (plusieurs centres d’ossification)

Le TO dérive du mésenchyme primitif ; les cellules s’isolent et élaborent une ébauche de pièce osseuse (maquette des futurs os). Ces ébauches de membres subissent une transformation cartilagineuse complète dès la 7ème semaine de vie embryonnaire (maquette des futurs os). Puis il va y avoir une vascularisation de ces structures. Au niveau du cartilage hyalin, les cellules se différencient petit à petit à partir de la 12ème semaine de vie : ostéoblastes apparaissent du côté de la diaphyse. Une apoptose progressive des cellules cartilagineuses va creuser une cavité centro-médullaire dans laquelle les vaisseaux pénètrent suivis des ostéoclastes et des ostéoblastes. Il y a une ossification à partir des cartilages de conjugaison (croissance en longueur des os) ainsi qu’une ossification sur le plan transversal/circonférentiel par le périoste (apposition transversale). Les cellules cartilagineuses sont entourées de périchondre et non vascularisées, elles présentent une croissance harmonieuse par apposition. La formation de l’os se poursuit :

- Apparition d’une vascularisation périostée et formation de l’os spongieux - Ostéoclastes détruisent la matrice - Ostéoblastes fabriquent l’os spongieux - L’os continue de grandir grâce aux chondrocytes

Le foyer d’ossification primaire continue de grandir tandis que la cavité médullaire se forme. Les foyers d’ossification secondaire apparaissent après la naissance, de façon parallèle au développement de la diaphyse. On note que le cartilage ne grandit qu’au niveau de l’épiphyse. Une fois l’ossification de l’épiphyse acquise, la croissance n’a lieu qu’au niveau du cartilage de croissance. La croissance s’arrête avec l’ossification de la plaque de croissance (vers l’âge de 20 ans).

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Schéma récapitulatif :

IRM (T2) et radio d’un genou d’enfant d’environ 5-6 ans

Le cartilage apparaît blanc en IRM T2 (car c’est une structure hydratée) + radio-transparent. On peut voir ici que la fibula n’a pas encore de tête. On peut déterminer l’âge d’enfants ou de jeunes adultes grâce à la radio et à la connaissance des étapes de la maturation du squelette. La croissance s’arrête vers l’âge de 20 ans, à cet âge le cartilage de croissance s’ossifie.

Cartilage de croissance

Cartilage

Cartilage articulaire

Ménisque

Zone d’ossification

secondaire

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Cartilage de croissance

Entre la métaphyse et l’épiphyse des os longs se trouve le cartilage de conjugaison (= de croissance), qui est la zone de croissance sous l’influence de l’hormone de croissance GH.

Plusieurs zones (partie pas détaillée par la prof, ces infos figurent cependant sur les diapos) : Zone de réserve :

Cellules germinales Distribution désordonnée des chondrocytes Peu d’activité mitotique mais activité métabolique Contribue à l’expansion diamétrale de la physe

Zone proliférative : Chondrocytes organisés en colonnes longitudinales Forte activité mitotique Riche vascularisation

Zone hypertrophique : Perte du potentiel prolifératif Augmentation du volume de 5 à 10 x Zone strictement avasculaire Libération d’enzyme et de calcium préparant la MEC à sa minéralisation

Zone d’ossification : Apoptose des chondrocytes Chondroblastes résorbent MEC calcifiée Invasion vasculaire des vaisseaux métaphysaires Afflux de cellules progénitrices osseuses qui déposent la matrice osseuse

La vascularisation :

- Epiphysaire : germinale et proliférative ; vascularisation terminale elle n’est pas si vascularisée que ça et est fragile chez les sujets jeunes

- Métaphysaire : ossification - Péri-épiphysaire : 1/3 externe de la physe

Seule la zone proliférative est richement vascularisée

Histologie de l’ossification endochondrale

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La régulation du cartilage de croissance se fait sous l’action de facteurs locaux et extrinsèques : Les facteurs n’ont pas été détaillés par la prof Exemple de radio pathologique du genou (patient d’environ 13 ans)

Radio prise de façon oblique (on voit la superposition partielle de la fibula et du tibia) On voit que la tête de la fibula est ossifiée pourtant il y a un potentiel de croissance des os en longueur, le patient fait trop de sport, il a une fracture de fatigue (par hyper-sollicitation).

IRM et radio pathologiques d’un doigt Le sujet est jeune, en effet on peut voir le cartilage de croissance au niveau de la tête métacarpienne. L’épiphyse de la deuxième phalange est fracturée, on peut la voir sur l’IRM.

Maladie de Legg-Calve-Perthes ++ (= ostéochondrite primitive de la hanche = nécrose aseptique du noyau ossifié de la tête fémorale) Il y a une nécrose du noyau d’ossification de la tête fémorale sur un sujet très jeune entrainant une anomalie de son cartilage de croissance.

Tête de la fibula Ligne du cartilage de croissance

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Il y a une asymétrie de la taille et de la forme des deux noyaux d’ossification, à droite il est plus petit, plus dense et moins rond. La vascularisation a été interrompue, ce qui a causé l’anomalie (même principe qu’un infarctus cardiaque ou cérébral, l’arrêt de la vascularisation entraine la nécrose de la zone). L’insuffisance vasculaire du noyau ossifié de la tête fémorale empêche sa croissance correcte, le col du fémur va également être anormal et le cotyle (=acetabulum) ne va pas se creuser.

Ossification membranaire

L’ossification membranaire permet la croissance circonférentielle des os longs. Elle concerne également la croissance (quasi exclusive) des os plats, de la voûte crânienne et de la clavicule. Etape 1 Dans ce type d’ossification, les cellules mésenchymateuses vont s’agréger et se différencier directement en ostéoblastes sans passer par un moule cartilagineux. Il y a création d’un centre d’ossification au sein duquel les ostéoblastes sécrètent l’ostéoïde (tissu osseux non minéralisé). Etape 2 Les cellules mésenchymateuses continuent la différenciation en ostéoblastes qui eux-mêmes vont continuer de sécréter l’ostéoïde autour du centre d’ossification. Les ostéoblastes qui s’insèrent au sein de la substance minéralisée se transforment en ostéocytes.

Noyau d’ossification anormal

Noyau d’ossification normal

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Etape 3 Les ostéoblastes continuent de secréter l’ostéoïde autour des vaisseaux, l’os trabéculaire primaire se forme et les cellules mésenchymateuses se différencient en périoste. Etape 4 L’os lamellaire remplace l’os immature, le tissu vasculaire au sein de l’os trabéculaire forme la moelle osseuse et les ostéoblastes persistent sur la surface osseuse.

Cinétique de la croissance

osseuse

- Sous l’influence des hormones de croissance et sexuelles - Varie en fonction de l’âge - Deux pics de vitesse de croissance chez l’enfant : 0 à 3 ans 11 à 15 ans (puberté)

- Au moment de ces pics de croissance, il y a une : Augmentation du volume des os (longueur + diamètre) Augmentation de la densité minérale des os (cortical et trabéculaire) Moment de fragilité vers l’âge de 13 ans : la densité est un peu en retrait par

rapport au volume de l’os (l’os a grandi mais est peu dense) = risque de fracture La cinétique de croissance varie en fonction des os : Crâne :

- Croissance très rapide : il représente 80% de sa taille cible entre 0 et 2 ans - Proportion de la tête diminue par la suite

Membres :

- 0 à 3 ans : croissance très rapide - > 3ans : ralentit et linéaire (2 à 3cm/an) - Se réaccélère à la puberté

Rachis :

- 0 à 1 an : très rapide (12cm/an) - Vers 6 ans : ralentit (2-3cm/an) - > 12 ans : poussée de croissance staturale (6 à 7cm/an)

La densité minérale osseuse trabéculaire correspond à environ la moitié de la densité corticale.

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Effet activité physique sur le TO : - Formation de TO : augmentation de la masse osseuse Sports ostéogènes durant la prépuberté +++, puberté ++, âge adulte + Dépend des sports, ils n’ont pas tous le même effet sur la croissance osseuse Gain : sport de raquette : +12% contenu minéral osseux par rapport au côté

controlatéral principalement au niveau du périoste (la croissance du bras dominant est très stimulée).

Modification de la géométrie osseuse dû à l’activité physique La contrainte induit la morphologie : l’épaisseur et la forme de l’humérus sont différentes selon le niveau de stimulation.

Maturation osseuse

Définition

= Changement d’organisation par la différenciation pour acquérir une fonction Son évaluation est importante pour évaluer :

- Le stade de développement de l’enfant (taille cible) - L’âge du patient à partir des repères osseux (utilisé en médecine médico-légale) - La soudure des cartilages de conjugaison (précoce, tardif)

Visible en IRM ou en radiographie lors de la transformation des structures fibreuses / cartilagineuses en os. Le squelette passe d’un état cartilagineux radio-transparent à un état osseux radio-opaque. Les structures radio-opaques de l’âge adulte étaient déjà présentes sous la forme de maquette radio-transparente. 3 grandes étapes :

- Auxiogénèse : phénomène d’ossification qui commence au centre du cartilage, sous la forme d’un point. Le point se densifie et devient bien visible et occupe finalement tout le volume de la maquette cartilagineuse.

Le cotyle va se creuser parallèlement à la formation de la tête et à l’acquisition de la marche.

Bras dominant

Noyau d’ossification qui va progressivement grandir, se densifier et creuser le cotyle

Présence du cartilage de croissance qui montre

qu’il y a encore un potentiel de croissance

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- Morphogénèse = modification de la forme de l’osselet (relief

osseux, lignes denses) pour être adapté à sa fonction. Exemple ici : les têtes métacarpiennes s’arrondissent pour permettre une véritable articulation. (cf *)

- Synostogénèse : les épiphyses se soudent aux métaphyses (il n’y a donc plus de potentiel de croissance) = aspect adulte.

Evaluation

Plusieurs techniques d’évaluation en radiographie, elles permettent de diagnostiquer des retards de croissance et de déterminer un âge osseux. De plus on peut voir la présence ou non d’un potentiel de croissance qui est mis en évidence par la présence de cartilage de conjugaison. Indications :

- Anomalies de croissance - Anomalies de développement pubertaire - Pathologie pédiatrique chronique en cas de retentissement sur la croissance

Méthode de référence : Atlas de Greulich et Pyle - Détermine l’âge osseux chez l’enfant à partir

de 2 ans et jusqu’à la fin de la croissance - Evaluation à partir de l’ossification du poignet

gauche puis comparaison avec un atlas d’images de référence.

Autres méthodes de mesure :

- Méthode de Nahum et Sauvegrain : atlas à partir des os du coude (trochlée, olécrane) puis on donne une note en fonction de l’aspect de ces os.

Schéma de mains à différents âges de la vie chez les garçons (varie en fonction du genre)

*

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- Indice de Risser (enfant un peu plus grand) : utilise un bassin Voit plus beaucoup la ligne de

physe (car enfant plus grand) On regarde l’os iliaque Important en chirurgie de la

hanche : on essaie de la faire quand il n’y a plus de potentiel de croissance, sinon risques d’inégalité de taille des membres inférieurs par exemple

Conclusion - Développement osseux croissance et maturation osseuse - 2 types de croissance osseuse : endochondrale et membranaire ; Les os longs nécessitent les deux types

de croissance mais certains os comme ceux du crâne utilisent essentiellement la croissance membranaire. - Certaines maladies (ex : Legg-Calve-Perthes) peuvent retentir sur les noyaux d’ossification et

compromettre la forme et la fonction des os. - On peut évaluer radiologiquement l’âge osseux grâce à des comparaisons à des atlas de référence.

Différents stades (os iliaque) Stade 4 : ossification terminée mais pas fusionnée Stade 5 : stade terminal = plus de potentiel de croissance (fusionné)

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Dédicaces :

- A Oli, Rwo et Euge, je vous aime toujours, ça n’a pas changé depuis la semaine dernière - A Juliette pcq c’est une personne quali et que la soirée tuto c’était le feu - A Baptiste, l’heureux enfant de Camellia, j’espère qu’il est tjrs en vie - A Clémence la bichette - A Maïwenn, je veux te voir avec ton legging de zoulette à l’entraînement - A Flour mon alter ego de P5 - Re à ma marraine du love