Le tissu osseux est formé de cellules et d’une matrice extra cellulaire regroupant des fibres de collagène et une Substance fondamentale calcifiée. Il existe deux lignées de cellules osseuses : les cellules ostéoformatrices (ostéoblastes et ostéocytes) et les cellules ostéorésorbantes (ostéoclastes). Les ostéoblastes, les ostéoclastes de l'os se trouvent à la surface des plages de tissu osseux, alors que les ostéocytes sont situés à l'intérieur de la matrice osseuse. Les ostéoblastes et les ostéoclastes dérivent des cellules mésenchymateuses. Les ostéoblastes sont des cellules ostéoformatrices jeunes, de forme ovoïde et allongée. Ils forment un tapis de cellules jointives et communiquent entre eux grâce à des
jonctions gap, permettant le passage de certaines molécules et la transmission de cellule à cellule de messages chimiques comme le calcium intracellulaire. Leur cytoplasme, fortement basophile, contient de nombreux organites : mitochondries, appareil de Golgi et réticulum endoplasmique rugueux très développés. Leur membrane plasmique renferme en abondance de la phosphatase alcaline. Les ostéoblastes élaborent les précurseurs organiques de la matrice extra cellulaire, appelée aussi substance préosseuse ou osséine qu’ils déposent autour d’eux sous la forme de lamelles. Dés que la matrice extra cellulaire attend sa maturité, la substance préosseuse se calcifie. Cette minéralisation qui rend compte de la dureté de l'os, a lieu en 4 étapes :
- stockage du Calcium et du Phosphate dans le cytoplasme de l’ostéoblaste,
- formation du complexe Ca3 (Po4)2 appelé phosphate-tricalcique,
- expulsion du complexe par exocytose dans la matrice préosseuse sous la forme de cristaux d’hydroxyapathite.
- dépôt des cristaux d’hydroxyapathite au niveau des bandes claires des fibres de collagène.
Ces cristaux sont visibles en microscopie électronique entre les fibres de collagène et/ou à l'intérieur de celles-ci, sous la forme de petites aiguilles hexagonales, denses aux électrons.
Les ostéoblastes produisent et déposent continuellement de la nouvelle matrice osseuse, par-dessus celle qui est déjà présente. Par la suite, ils s'emmurent eux-mêmes Chez l'homme La minéralisation dure en moyenne 10 à 20 jours après la déposition de la matrice préosseuse. Dans certains phénomènes pathologiques comme le déficit en vitamine D, le tissu ostéoide ne se minéralise pas ou plus lentement et l'épaisseur du tissu ostéoide augmente. L'os devient plus mou et les patients présentent des fractures.
Le devenir des ostéoblastes peut se faire selon deux voies ; soit la mort par apoptose ou une transformation en ostéocytes
Les ostéocytes sont des cellules incapables de se diviser. leur durée de vie est d'environ 10 ans. Ce sont des ostéoblastes emmurés dans la matrice osseuse minéralisée qui deviennent alors des ostéocytes. Ils se trouvent à l'intérieur de l'os. Chaque ostéocyte est situé dans une logette ovalaire ou ostéoplaste d'où partent des canalicules anastomosés contenants des prolongements cytoplasmiques, fins, nombreux et plus ou moins longs. Leur corps cellulaire fusiforme, de plus petite taille que celui des ostéoblastes, possèdent moins d'organites. Les ostéocytes sont reliés à leurs congénères et aux cellules de la surface de la travée osseuse grâce à des canalicules. Ces canalicules reliés forment un réseau dans lequel circule un fluide extracellulaire. Ce système de cavités et de canalicules garantit la nutrition et la communication avec le périoste et l’endoste. Il est reconnu que bien que l'ostéocyte ait un niveau d'activité métabolique bien inférieur à celui de l'ostéoblaste, il est capable d’élaborer les métabolites de l’osséine qui se minéralise secondairement.
Par ailleurs, le tissu osseux formé à partir des ostéoblastes et des ostéocytes est constamment renouvelé par résorption à partir des ostéoclastes. Ces derniers détruisent le tissu osseux ancien lequel sera très vite remplacé par l’activité des cellules ostéoformatrices. Les ostéoclastes sont des cellules géantes multinuclées (100µm), issues de la fusion de cellules mésenchymateuses (10-20 noyaux en moyenne). Elles sont hautement mobiles et se déplacent à la surface des travées osseuses d'un site de résorption à un autre et à l'intérieur des lacunes de résorption qu'elles créent appelées "lacunes de Howship".
Le pôle basal de la cellule en contact avec l'os présente un plissement de la membrane plasmique (bordure en brosse) dont la surface permet des échanges métaboliques nombreux. La zone de contact proprement dite est dénuée de tout organite (zone claire) alors que par ailleurs le cytoplasme est chargé de très nombreuses vacuoles, de vésicules et de lysosomes processus appelé ostéoclasie se déroule de la manière suivante ; sous l’effet de la parathormone, les ostéoclastes libèrent des citrates, des lactates et des hydrolases par éxocytose dans la matrice osseuse. Les citrates et les lactates acidifient le milieu ce qui assure une stimulation des hydrolases. Ces derniers favorisent la solubilisation de la fraction minérale et la dépolymérisation de la fraction organique des fibres de collagène. Par la suite, les produits issus de cette ostéoclasie, sont phagocytés grâce à la bordure en brosse et digérés par les lysosomes. Les produits de catabolisme sont ensuite éliminés par éxocytose.
Dans le tissu osseux seules les fibres de collagène sont observées. Ces dernières sont composées essentiellement de molécules de tropocollagène de type I qui sont riche en proline et hydroxyproline. Chaque molécule de tropocollagène est constituée de 2 chaînes alpha 1 et une chaîne alpha 2. Les molécules de tropocollagène sont agencées en fibrilles ordonnées séquentiellement en longueur avec une période de 640 A°. Une fibrille est visible au microscope électronique sous la forme d'une alternance de bandes sombres et de bandes claires. Les fibres de collagène sont formées par un agrégat de fibrilles en forme de ruban.
Au niveau des systèmes de havers les fibres de collagène sont parallèles les unes par rapport aux autres. Au niveau du périoste elles constituent des fibres arciforme dites, fibres de sharpey.
La matrice extra cellulaire se caractérise aussi par une substance fondamentale de consistance solide et rigide. Elle regroupe une fraction organique et une fraction minérale.
La fraction organique est composée d'ostéopontine, d'ostéonectine intervenant dans la minéralisation par son affinité pour les molécules de tropocollagène et le calcium, d'ostéocalcine, dont la fonction serait d'inhiber la formation osseuse, de cytokines et de facteurs de croissance (sécrétés par les ostéoblastes) assurant un rôle fondamental dans la régulation du remodelage et la minéralisation du tissu osseux. La fraction organique de la substance fondamentale contient aussi des glycosaminoglycanes sulfatés tels que l’héparane, la kératane et la chondroitine sulfate qui sont impliqués dans l'agencement des molécules de tropocollagène lors de leur organisation secondaire et tertiaire, ainsi qu’une faible quantité de lipides.
La fraction minérale du tissu osseux renferme une très faible quantité d’eau, de magnésium et de sodium. Elle est constituée essentiellement de cristaux d'hydroxyapatite, (phosphate-tricalcique cristallisé) de formule générale Ca10 (PO4)6 (OH)2, qui ont la forme de petites aiguilles de 600 Å de longueur et de carbonate de calcium conférant à l'os sa solidité.
Dans le processus de minéralisation du tissu osseux les noyaux d'hydroxyapatite sont dans un premier temps localisés dans les bandes claires des fibrilles de collagène où environ 70% du minéral est déposé. Puis le cristal grossit (croissance cristalline) et comble l'espace disponible. Enfin la calcification s'étend à l'espace interfibrillaire, cette dernière phase durant plus longtemps. L'os, qui contient 98 % du calcium de l'organisme, représente un réservoir de calcium et assure un rôle primordial dans le métabolisme phosphocalcique. Le calcium est très rapidement mobilisable grâce à l'activation des ostéoclastes par les hormones du métabolisme phospho-calcique comme la parathormone.
HISTOLOGIE DU TISSU OSSEUX sur Cours2Medecine
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