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38.2B : Types de cellules dans les os - Biologie


Les cellules osseuses ostéoblastes, ostéoclastes, ostéocytaires et ostéoprogénitrices sont responsables de la croissance, de la formation et du maintien des os.

Objectifs d'apprentissage

  • Distinguer les quatre types cellulaires de l'os

L'os se compose de quatre types de cellules : les ostéoblastes, les ostéoclastes, les ostéocytes et les cellules ostéoprogénitrices (ou ostéogéniques). Chaque type de cellule a une fonction unique et se trouve à différents endroits dans les os. L'ostéoblaste, la cellule osseuse responsable de la formation d'un nouvel os, se trouve dans les parties croissantes de l'os, y compris le périoste et l'endoste. Les ostéoblastes, qui ne se divisent pas, synthétisent et sécrètent la matrice de collagène et les sels de calcium. Au fur et à mesure que la matrice sécrétée entourant l'ostéoblaste se calcifie, l'ostéoblaste est piégé à l'intérieur. En conséquence, il change de structure, devenant un ostéocyte, la cellule primaire de l'os mature et le type de cellule osseuse le plus courant. Chaque ostéocyte est situé dans un espace (lacune) entouré de tissu osseux. Les ostéocytes maintiennent la concentration minérale de la matrice via la sécrétion d'enzymes. Comme c'est le cas pour les ostéoblastes, les ostéocytes manquent d'activité mitotique. Ils sont capables de communiquer entre eux et de recevoir des nutriments via de longs processus cytoplasmiques qui s'étendent à travers des canalicules (singulier = canalicules), des canaux au sein de la matrice osseuse.

Si les ostéoblastes et les ostéocytes sont incapables de mitose, alors comment se reconstituent-ils lorsque les anciens meurent ? La réponse réside dans les propriétés d'une troisième catégorie de cellules osseuses : la cellule ostéogénique. Ces cellules ostéogéniques sont indifférenciées avec une activité mitotique élevée ; ce sont les seules cellules osseuses qui se divisent. Les cellules ostéogéniques immatures se trouvent dans les couches profondes du périoste et de la moelle. Lorsqu'ils se différencient, ils se développent en ostéoblastes. La nature dynamique de l'os signifie que de nouveaux tissus sont constamment formés, tandis que l'os ancien, blessé ou inutile est dissous pour la réparation ou la libération de calcium. La cellule responsable de la résorption osseuse, ou dégradation, est l'ostéoclaste, qui se trouve à la surface des os, est multinucléé et provient des monocytes et des macrophages (deux types de globules blancs) plutôt que des cellules ostéogéniques. Les ostéoclastes décomposent continuellement l'os ancien tandis que les ostéoblastes forment continuellement de l'os nouveau. L'équilibre permanent entre les ostéoblastes et les ostéoclastes est responsable du remodelage constant, mais subtil, de l'os.

Points clés

  • Les cellules ostéogéniques sont les seules cellules osseuses qui se divisent.
  • Les cellules ostéogéniques se différencient et se développent en ostéoblastes qui, à leur tour, sont responsables de la formation de nouveaux os.
  • Les ostéoblastes synthétisent et sécrètent une matrice de collagène et des sels de calcium.
  • Lorsque la zone entourant un ostéoblaste se calcifie, l'ostéoblaste est piégé et se transforme en un ostéocyte, le type de cellule osseuse le plus courant et le plus mature.
  • Les ostéoclastes, les cellules qui décomposent et réabsorbent l'os, proviennent des monocytes et des macrophages plutôt que des cellules ostéogéniques.
  • Il existe un équilibre continu entre les ostéoblastes générant de l'os nouveau et les ostéoclastes dégradant l'os.

Mots clés

  • ostéoclaste: une grande cellule multinucléaire associée à la résorption osseuse
  • ostéocyte: une cellule osseuse mature impliquée dans le maintien de l'os
  • ostéoprogéniteur: une cellule souche précurseur d'un ostéoblaste
  • canalicule: l'un des nombreux petits canaux ou conduits dans l'os ou dans certaines plantes
  • périoste: une membrane entourant un os
  • endosteum: une couche vasculaire membraneuse de cellules qui tapissent la cavité médullaire d'un os
  • lacune: une petite ouverture ; une petite fosse ou dépression; un petit espace vide; une lacune ou une vacance ; une pause
  • ostéoblaste: une cellule mononucléée à partir de laquelle l'os se développe

Les ostéoclastes sont une très grande cellule osseuse géante multinucléée attachée à la surface de l'os. Il a 15 à 20 noyaux et peut mesurer plusieurs centaines de micromètres de diamètre. Ces cellules osseuses sont responsables de la résorption de l'os vivant.

Les ostéoclastes sont dérivés de cellules précurseurs hématopoïétiques, probablement un monocyte circulant de type macrophage.

Les précurseurs des ostéoclastes circulent dans le sang et la moelle osseuse. Les ostéoclastes matures sont formés à partir de la fusion des précurseurs.

Cette maturation se produit lorsque les récepteurs RANK sur les précurseurs des ostéoclastes sont activés par le ligand RANK sécrété par les ostéoblastes.

Morphologiquement, les noyaux des ostéoclastes sont fréquemment indentés avec des nucléoles proéminents. Les mitochondries sont nombreuses et il y a peu de réticulum endoplasmique rugueux et de nombreux lysosomes.

La membrane plasmique repliée, appelée bordure ébouriffée, est une caractéristique importante. Il est entouré d'une zone claire sans organites à travers laquelle l'ostéoclaste s'attache à l'os et qui est le siège de la résorption osseuse.

Les ostéoclastes contiennent les enzymes caractéristiques phosphatase acide tartrate-résistante (TRAP) et anhydrase carbonique.

Les ostéoclastes résorbent l'os. Le minéral osseux est probablement dissous dans le milieu acide. Les ostéoclastes ne produisent pas de collagénase (qui est en fait synthétisée par les ostéoblastes). Ils décomposent probablement la matrice osseuse par la libération de protéases lysosomales.

Pour leur action, les ostéoclastes forment des compartiments scellés à côté de la surface osseuse. Ces cellules sécrètent alors des acides et des enzymes qui dégradent l'os. Une fois qu'ils ont fini de résorber l'os, ils subissent une apoptose. L'apoptose est une sorte de mort cellulaire programmée et est bien régulée par les protéines d'autres cellules.


Le tissu osseux

Les os sont considérés comme des organes car ils contiennent divers types de tissus, tels que le sang, le tissu conjonctif, les nerfs et le tissu osseux. Les ostéocytes, les cellules vivantes du tissu osseux, forment la matrice minérale des os. Il existe deux types de tissu osseux : compact et spongieux.

Tissu osseux compact

Os compact (ou os cortical) forme la couche externe dure de tous les os et entoure la cavité médullaire, ou moelle osseuse. Il assure la protection et la force des os. Le tissu osseux compact est constitué d'unités appelées ostéons ou systèmes de Havers. Ostéons sont des structures cylindriques qui contiennent une matrice minérale et des ostéocytes vivants reliés par des canalicules, qui transportent le sang. Ils sont alignés parallèlement au grand axe de l'os. Chaque ostéon se compose de lamelles, qui sont des couches de matrice compacte qui entourent un canal central appelé canal de Havers. Les Canal Haversien (canal ostéonique) contient les vaisseaux sanguins et les fibres nerveuses de l'os (Figure 3). Les ostéons du tissu osseux compact sont alignés dans la même direction le long des lignes de contrainte et aident l'os à résister à la flexion ou à la fracture. Par conséquent, le tissu osseux compact est prédominant dans les zones osseuses où des contraintes sont appliquées dans quelques directions seulement.

Figure 3. Le tissu osseux compact est constitué d'ostéons alignés parallèlement au grand axe de l'os et du canal de Havers qui contient les vaisseaux sanguins et les fibres nerveuses de l'os. La couche interne des os est constituée de tissu osseux spongieux. Les petits ovales sombres dans l'ostéon représentent les ostéocytes vivants. (crédit : modification d'œuvre par NCI, NIH)

Question de pratique

Laquelle des affirmations suivantes concernant le tissu osseux est fausse ?

  1. Le tissu osseux compact est constitué d'ostéons cylindriques alignés de manière à parcourir la longueur de l'os.
  2. Les canaux de Havers ne contiennent que des vaisseaux sanguins.
  3. Les canaux de Havers contiennent des vaisseaux sanguins et des fibres nerveuses.
  4. Le tissu spongieux se trouve à l'intérieur de l'os et le tissu osseux compact se trouve à l'extérieur.

Tissu osseux spongieux

Alors que le tissu osseux compact forme la couche externe de tous les os, OS spongieux ou l'os spongieux forme la couche interne de tous les os. Le tissu osseux spongieux ne contient pas d'ostéons qui constituent le tissu osseux compact. Au lieu de cela, il consiste en trabécules, qui sont des lamelles disposées en tiges ou en plaques. La moelle osseuse rouge se trouve entre les trabucules. Les vaisseaux sanguins dans ce tissu fournissent des nutriments aux ostéocytes et éliminent les déchets. La moelle osseuse rouge du fémur et l'intérieur d'autres gros os, tels que l'iléon, forment des cellules sanguines.

Figure 4. Les trabécules dans l'os spongieux sont disposées de telle sorte qu'un côté de l'os supporte la tension et l'autre résiste à la compression.

L'os spongieux réduit la densité de l'os et permet aux extrémités des os longs de se comprimer en raison des contraintes appliquées à l'os. L'os spongieux est proéminent dans les zones osseuses qui ne sont pas fortement sollicitées ou où les contraintes arrivent de plusieurs directions. Les épiphyses des os, telles que le col du fémur, sont soumises à des contraintes provenant de nombreuses directions. Imaginez que vous posez une lourde image encadrée à plat sur le sol. Vous pouvez tenir un côté de l'image avec un cure-dent si le cure-dent est perpendiculaire au sol et à l'image. Maintenant, percez un trou et collez le cure-dent dans le mur pour accrocher l'image. Dans ce cas, la fonction du cure-dent est de transmettre la pression descendante de l'image au mur. La force sur l'image descend directement vers le sol, mais la force sur le cure-dent est à la fois le fil de l'image qui tire vers le bas et le fond du trou dans le mur qui pousse vers le haut. Le cure-dent se brisera directement sur le mur.

Le col du fémur est horizontal comme le cure-dent dans la paroi. Le poids du corps le pousse vers le bas près de l'articulation, mais la diaphyse verticale du fémur le pousse vers le haut à l'autre extrémité. Le col du fémur doit être suffisamment solide pour transférer la force descendante du poids du corps horizontalement sur la tige verticale du fémur (Figure 4).


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Combien d'os y a-t-il dans le corps humain ?

Le squelette d'un humain adulte est composé de 206 os de différentes formes et tailles. Ensemble, vos os représentent environ 15 % de votre poids corporel. Les nouveau-nés naissent avec beaucoup plus d'os que cela (environ 300), mais de nombreux os grandissent ensemble ou fusionnent à mesure que les bébés grandissent. Certains os sont longs et épais, comme les os de la cuisse. D'autres sont minces, plats et larges, comme vos omoplates.

Le squelette humain adulte compte 206 os. Cliquez sur l'image pour l'agrandir.

Soutien: Comme une maison est construite autour d'un cadre de soutien, un squelette solide est nécessaire pour soutenir le reste du corps humain. Sans os, il serait difficile pour votre corps de garder sa forme et de se tenir droit.

Protection: Les os forment une couche solide autour de certains organes de votre corps, ce qui contribue à les protéger lorsque vous tombez ou que vous vous blessez. Votre cage thoracique, par exemple, agit comme un bouclier autour de votre poitrine pour protéger les organes importants à l'intérieur tels que vos poumons et votre cœur. Votre cerveau est un autre organe qui a besoin de beaucoup de protection. L'épaisse couche osseuse de votre crâne protège votre cerveau. A cet effet, avoir la "tête épaisse" est une très bonne chose.

Mouvement: Beaucoup de vos os s'emboîtent comme les pièces d'un puzzle. Chaque os a une forme très spécifique qui correspond souvent aux os voisins. L'endroit où deux os se rencontrent pour permettre à votre corps de se plier s'appelle une articulation.

De combien de manières différentes pouvez-vous déplacer vos articulations ? Certains os, comme votre coude, s'emboîtent comme une charnière qui vous permet de plier votre bras dans une direction spécifique. D'autres os s'emboîtent comme une rotule, comme l'articulation entre votre épaule et votre bras. Ce type d'articulation vous permet de faire pivoter votre épaule dans plusieurs directions, ou de la faire pivoter tout autour en cercle comme le font les lanceurs de softball.

Le mouvement de notre corps est possible grâce aux articulations et aux muscles. Les muscles s'attachent souvent à deux os différents, de sorte que lorsque le muscle fléchit et se raccourcit, les os bougent. Cela vous permet de plier les coudes et les genoux ou de ramasser des objets. Un squelette a beaucoup d'articulations, mais sans muscles, il n'y a rien pour tirer les os dans différentes directions. Plus de la moitié des os de votre corps se trouvent en fait dans vos mains et vos pieds. Ces os sont attachés à de nombreux petits muscles qui vous donnent un contrôle très précis sur la façon dont vous bougez vos doigts et vos pieds.

Exemples des différents types d'articulations de votre corps.

Formation de cellules sanguines : Saviez-vous que la plupart des globules rouges et blancs de votre corps ont été créés à l'intérieur de vos os ? Ceci est fait par un groupe spécial de cellules appelées cellules souches qui se trouvent principalement dans la moelle osseuse, qui est la couche la plus interne de vos os.

Espace de rangement: Les os sont comme un entrepôt qui stocke les graisses et de nombreux minéraux importants afin qu'ils soient disponibles lorsque votre corps en a besoin. Ces minéraux sont continuellement recyclés dans vos os - déposés puis retirés et déplacés dans la circulation sanguine pour atteindre d'autres parties de votre corps où ils sont nécessaires.


Histologie osseuse

OS se compose d'une couche externe de périoste (subdivisé en une couche cellulaire extérieure fibreuse et intérieure), semblable au cartilage, mais la couche cellulaire interne est constituée de cellules ostéoprogénitrices à la place des cellules chondrogéniques. Les régions osseuses articulaires recouvertes de cartilage hyalin n'ont pas de périoste. Le périoste est ancré à l'os par des faisceaux spéciaux de fibres de collagène appelés Fibres Sharpey’s. La cavité médullaire interne de l'os est bordée de endosteum composé d'une seule couche de cellules ostéoprogénitrices et ostéoblastes (cellules sécrétrices de matrice osseuse).

I. Os compact

L'os compact est constitué de groupes de cylindres lamellaires (ostéons) qui contiennent un espace vasculaire central connu sous le nom de Canal Haverisien. Les vaisseaux sanguins adjacents sont reliés par des canaux obliques ou disposés perpendiculairement appelés Canaux Volkmann’s. Les ostéocytes sécrètent la matrice et s'encapsulent dans leurs lacunes, et ils se connectent aux lacunes adjacentes par des extensions cytoplasmiques connues sous le nom de canalicules. Les nutriments doivent passer des vaisseaux sanguins du canal central de Havers à travers les canacules et les lacunes sous-jacentes pour atteindre tous les ostéocytes trouvés dans les régions lamellaires externes.

II. OS spongieux

S'il vous plaît Histogenèse de l'os pour plus de détails dans le manuel de laboratoire


Protéine morphogénétique osseuse 2

La BMP-2, comme d'autres protéines morphogénétiques osseuses, [6] joue un rôle important dans le développement des os et du cartilage. Il est impliqué dans la voie hedgehog, la voie de signalisation bêta du TGF et dans l'interaction cytokine-récepteur de cytokine. Il est également impliqué dans la différenciation des cellules cardiaques et la transition épithéliale vers mésenchymateuse.

Comme beaucoup d'autres protéines de la famille BMP, il a été démontré que BMP-2 induit puissamment la différenciation des ostéoblastes dans une variété de types cellulaires. [7]

La BMP-2 pourrait être impliquée dans l'adipogenèse blanche [8] [9] et pourrait avoir des effets métaboliques. [8] [9]

Il a été démontré que la protéine morphogénétique osseuse 2 interagit avec BMPR1A. [10] [11] [12] [13]

Il a été démontré que la protéine morphogénétique osseuse 2 stimule la production d'os. [14] [15] La protéine humaine recombinante (rhBMP-2) est actuellement disponible pour un usage orthopédique aux États-Unis. [16] L'implantation de BMP-2 est réalisée à l'aide d'une variété de supports de biomatériaux ("métaux, céramiques, polymères et composites" [17] ) et de systèmes d'administration ("hydrogel, microsphères, nanoparticules et fibres" [17] ). Bien qu'utilisé principalement dans les procédures orthopédiques telles que la fusion vertébrale, [18] [19] BMP-2 a également trouvé sa place dans le domaine de la dentisterie. [20] [21] [22]

L'utilisation de cages de fusion filetées coniques doubles et de protéine morphogénétique osseuse humaine recombinante-2 sur une éponge de collagène résorbable a obtenu et maintenu la fusion vertébrale intervertébrale, a amélioré les résultats cliniques et réduit la douleur après arthrodèse intersomatique lombaire antérieure chez les patients atteints d'une discopathie lombaire dégénérative. [18] En tant qu'adjuvant à l'allogreffe osseuse ou en remplacement de l'autogreffe récoltée, les protéines morphogénétiques osseuses (BMP) semblent améliorer les taux de fusion après arthrodèse vertébrale chez les modèles animaux et chez l'homme, tout en réduisant la morbidité du site donneur précédemment associée à de telles procédures . [19]

Une étude publiée en 2011 a noté "des rapports de complications fréquentes et parfois catastrophiques associées à l'utilisation de [BMP-2] dans les chirurgies de fusion vertébrale", avec un niveau de risque bien supérieur aux estimations rapportées dans des études antérieures. [23] [24] Un examen supplémentaire par Agrawal et Sinha de BMP-2 et de ses systèmes de livraison communs au début de 2016 a montré comment "des problèmes comme la croissance ectopique, la livraison de protéines moindre, [et] l'inactivation de la protéine" révèlent un besoin supplémentaire " pour modifier les systèmes de support disponibles ainsi que pour explorer d'autres biomatériaux avec les propriétés souhaitées. » [17]


Endosquelette | Définition, Structure & Fonctions

Chez l'homme, les os sont à l'intérieur du corps appelé endosquelette. L'endosquelette est le squelette qui se présente à l'intérieur du corps. Il apporte un soutien structurel au corps et protège les organes internes et les tissus du corps. L'endosquelette peut avoir une forme, une complexité et des fonctions différentes. Le « vrai squelette » fabriqué par le mésoderme au cours de l'embryogenèse. De nombreux vertébrés ont un squelette composé de tissus minéraux.

OS:

Les os sont des organes rigides formés par les tissus de notre corps. Le squelette des vertébrés est principalement formé d'os. Les fonctions principales des os sont de fournir un soutien structurel au corps et la protection des organes internes. Les os contribuent également à la production de cellules sanguines. Il existe deux types de tissus osseux osseux qui diffèrent par leur structure et leur distribution. L'os cortical et l'os spongieux.

L'os cortical est défini comme la surface externe plus épaisse de l'os long qui recouvre la cavité osseuse connue sous le nom de Medulla. Le cortex est l'enveloppe externe ou la gaine formée par l'os cortical. L'os cortical est également connu sous le nom d'os lamellaire ou compact qui donne de la force à tous les os longs du corps, comme le fémur.

L'os spongieux est également connu sous le nom d'os spongieux ou trabéculaire. L'os spongieux est une surface plus élevée avec moins de densité, plus faible, plus mou et moins rigide. Il se situe à l'extrémité des os longs, à l'intérieur des vertèbres et à proximité des articulations. Le rayon de l'extrémité distale, l'humérus proximal sont des os spongieux.

endosquelette fnaf

Fonctions de l'endosquelette :

Il existe de nombreuses fonctions différentes remplies par un squelette. Sans squelette, le corps note car il ne peut pas effectuer ne serait-ce qu'une seule tâche. Le squelette du corps remplit six fonctions principales, à savoir le soutien structurel, la locomotion, la protection, la production de cellules sanguines, le stockage et la régulation endocrinienne.

Les fonctions les plus importantes du squelette sont les fonctions grossières, qui peuvent être observées par la vision. Le soutien de la structure corporelle fait partie d'une fonction grossière et peut être vu. Comme la poutre en acier du bâtiment donne une structure ou une forme au bâtiment et supporte son poids, la même fonction pour le squelette. Le squelette donne forme et structure le corps et supporte son poids.

Le squelette du corps soutient également la locomotion du corps. Os du squelette attachés les uns aux autres sur des points spécifiques appelés articulations. À l'aide de ces articulations, les os facilitent le mouvement du corps. Certains os sont le seul support des muscles. Le corps ne peut pas produire de mouvement sans un squelette à lui seul.

Les os protègent également les organes internes des dommages externes ou de tout type de blessure. Tous les organes internes du corps sont recouverts par le squelette. Par exemple, les côtes protègent nos poumons et notre cœur de tout dommage externe et les os du crâne (crâne) protègent notre cerveau de toute blessure interne.

Les os servent également à la production de cellules sanguines. La connexion plus douce des tissus qui remplissent la majeure partie de l'intérieur de l'os, appelée moelle osseuse. Il existe deux formes de moelle osseuse dans notre corps, la moelle jaune et la moelle rouge. La moelle jaune a du tissu adipeux, ces tissus servent de source d'énergie. La moelle rouge contient une hématopoïèse dans laquelle les cellules sanguines produisent. La moelle rouge est responsable de la production de globules rouges, de globules blancs et de plaquettes.

Les os remplissent également la fonction de stockage des graisses et des minéraux. Les os stockent également le calcium et la moelle osseuse stocke le fer dans la ferritine. Les os ne sont pas totalement constitués de calcium mais le mélange d'hydroxyapatite et de sulfate de chondroïtine fait 70% d'os.

Une hormone (appelée ostéocalcine) libérée par les cellules osseuses, qui contribue à la régulation des dépôts de glucose et de graisse. L'ostéocalcine provoque l'augmentation de la sensibilité, de la sécrétion et de la réduction des réserves de graisse.


Combien de types de cellules y a-t-il dans le corps humain ?

Vous savez peut-être que votre peau est faite de cellules, que vos os sont faits de cellules et que votre sang est fait de cellules. Mais ces cellules ne sont pas toutes les mêmes types de cellules. Différents types de cellules accomplissent chacune des tâches uniques dans votre corps. Ensemble, ils permettent à votre corps de fonctionner dans son ensemble. Donc, pour le mettre sous la forme d'une blague, combien de types de cellules faut-il pour qu'un humain adulte puisse visser une ampoule ? Des suppositions ? Plus de 200.

Même au sein d'un tissu spécifique (comme le sang, les os ou les muscles), il existe de nombreux types de cellules différents. Par exemple, les cellules du tissu osseux comprennent les ostéocytes, les ostéoblastes et les ostéoclastes. Image du Département d'histologie, Collège médical de l'Université Jagellonne.

Il existe environ 200 types de cellules différentes dans votre corps. Ces cellules constituent vos organes et vos tissus, et aident à défendre votre corps en tant que partie de votre système immunitaire. Vos cellules sont constamment remplacées à mesure qu'elles meurent.

Par exemple, les cellules de la peau à la surface de votre corps vivent environ 30 jours, puis sont remplacées au fur et à mesure qu'elles tombent. Lorsque les globules rouges sont vieux et doivent être remplacés, ils sont filtrés de votre sang dans la rate, et de nouveaux globules rouges sont fabriqués dans votre moelle osseuse pour les remplacer.

Au fur et à mesure que les cellules vieillissent et meurent, elles sont remplacées, de sorte que votre corps est toujours composé de cellules vivantes saines. Certaines cellules mortes restent également, constituant les couches externes de votre peau, vos ongles et vos cheveux.

Vous cherchez le nombre total de cellules dans le corps humain ? Visitez les blocs de construction de la vie.

Pour des informations plus simplifiées sur les cellules, consultez Cell Bits et Cell Parts Bits.


Bibliographie

Alexandre, R.M. Os : l'unité de forme et de fonction. New York : Macmillan, 1994.

Ross, M.H., L.J. Romrell et G.I. Kaye. Histologie : un texte et un atlas, 3e éd. Baltimore, Maryland : Williams &# 38 Wilkins, 1995.

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Zaleske, D. J. ⋊rtilage et développement osseux." Cours d'instruction 47 (1998) : 461&# x2013468.

Certaines formes d'ostéoporose (fragilisation des os) sont causées par des ostéoclastes hyperactifs.