Ostéolyse/ostéoformation Ostéolyse =excès d’ostéo-résorption Introduction








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date de publication18.11.2017
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Ostéolyse/ostéoformation



Ostéolyse =excès d’ostéo-résorption

Introduction


Le squelette pèse 17kg et comprend près de 200 os

Rôle 


  • Charpente de l’organisme

  • Protection des viscères : cage thoracique (poumon cœur)  plastron, bassin (vessie, organes génitaux), os du crâne (cerveau)

  • Base de la mobilité du corps car grâce aux articulations entre les os, insertion musculaires et tendineuse  mise en action de l’appareil locomoteur

  • Homéostasie phosphocalcique : réserve en minéraux (calcium et phosphore +++). 99% du calcium est dans le squelette, 75% du phosphore

  • Fabrication des cellules sanguines (MO dans os et éléments précurseur des éléments figurés da la circulation sanguine sont dans l’os)



Os cortical et trabéculaire


Os cortical (fémur) : majorité de l’os est en os cortical dans diahyse des os long, minorité de spongiex

Os trabéculaire ou spongieux majoritaire dans certains os comme les vertèbres (corps vertébral).

Os : tissus vivant


Remaniement constant : remodelage important notamment pour l’os trabéculaire (se renouvelle plus que le cortical).

L’os trabéculaire est constitué de travées osseuses. La majorité de l’os est rempli de MO donc n’est pas compact.

Composition de la trame osseuse


La matrice protéique de l’os se trouve dans la substance fondamentale.

  • Elle est surtout constituée de collagène I (90%) synthétisé par les ostéoblastes. La disposition particulière des fibres de collagène permet une rigidité après la minéralisation.

  • Les protéines non collagéniques représente les 10% restant.


La substance fondamentale est constituée de protéoglycanes entre les fibres de collagène.

La substance minérale de l’os représente 70% du poids de l’os : cristaux d’hydroxy-apatite en majorité (90% de phosphate tri calcique). La minéralisation de l’os s’effectue par un processus complexe directement contrôlé par les ostéoblastes.

La MO est constituée des éléments précurseurs du sang et de cellules adipeuses.

Cellules osseuses

ostéoblastes

  • Origine mésenchymateuse : cellules souches mésenchymateuses/ stromales venant de la MO (non hématopoïétiques).

  • Elles se différencient en pré-ostéoblastes puis en ostéoblastes. Cette différenciation nécessite un facteur de transcription notamment le CBFA1.

  • Ils produisent

    • du Collagène I pour la formation de la matrice

    • Des protéines non collagéniques : ostéocalcine, ostéopontine, ostéonectine, matrix GLA

  • Ils deviennent

    • Des cellules bordantes/quiescentes pouvant à nouveau être activé

    • Apoptose

    • Ostéocytes (10-20%)

Ce sont des cellules ostéoformatrices responsable de la synthèse du coll I surtout, des protéoglycanes de la SF, elles ont des enzymes comme la phosphatase alcaline et peuvent sécréter d’autres protéines non collagéniques. Ils forment une couche cellulaire jointive le long des travées osseuses.

Ostéoclastes

  • Elles proviennent de cellules couches commune à la lignée des monocytes-macrophages pouvant se différencier en pré-ostéoclastes. La différenciation est surtout initiée par un facteur de croissance M-CSF, les ostéoblastes sont aussi impliqués dans cette différenciation ostéoclastique.

  • Grandes cellules multinuclées avec des bordures en brosses s’accolant aux travées osseuses

  • Les bordures en brosses sécrètent des enzymes protéolytiques dégradant le tissu minéral et le tissu osseux sous-jacent.

Ostéocytes

  • Ils se trouvent ans la matrice osseuse minéralisée, au sein des ostéoplastes.

  • Ils sont reliés entre eux par des canalicules permettant la transmission des informations particulièrement celles concernant les contraintes mécaniques. Cette transmission à une implication essentiel dans le remodelage aussi et l’homéostasie phosphocalcique.



Remodelage osseux



A l’échelon cellulaire les ostéoblastes et ostéoclastes travaillent de manière coordonnée au sein d’unité de remodelage osseux (ostéoblaste + ostéoclastes) qui permettent le renouvellement permanent avec des cycles de remodelage osseux.
Au début les ostéoclastes s’accolent à la paroi et résorbent le tissu minéral osseux (lacune). Puis on a une inversion : colonisation des ostéoblastes qui constituent une nouvelle trame osseuse (ostéoïde) avec minéralisation secondaire. La dernière phase est la phase de quiescence.
Chaque cycle de résorption dure 3mois, le nombre d’unité de remodelage est 20 fois plus importante dans l’os trabéculaire que le cortical.

Les ostéoblastes sont très fortement impliqués dans la différenciation des ostéoclastes.

Le système de communication entre les 2 est le système RANK ligand ostéo-protégérine.

Le système wnt est impliqué dans la synthèse des ostéoblastes
Système RANK ligand ostéoprotétégérine

Le récepteur RANK ligand sécrété par les ostéoblastes se trouve à la surface des précurseurs ostéoclastiques, sa fixation permet la différenciation.

L’ostéoblaste peut sécréter l’OPG qui inhibe l’activation et empêche la différenciation en ostéoclastes.

L’ostéoblaste peut être activateur/inhibiteur de la différenciation.
Système Wnt betacaténine

Il est impliqué dans l’ostéoformation. Des thérapeutiques sont ciblés sur cette voie dans certaines pathologies osseuses.

Son rôle est majeur dans l’acquisition de la masse osseuse : baromètre de la formation osseuse. Il permet une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques dans le tissu osseux : c’’est un interrupteur de la différenciation et de l’activité des ostéoblastes.

il existe deux inhibiteur physiologique : SOST (sclérostine) et DKK1
Quand cette voie est activée grâce à des corécepteurs on a un signal positif, une différenciation de la lignée ostéoblastique et une ostéoformation. Si inhibiteur pas de différenciation et de formation osseuse.

Acteurs cellulaires

  • Ostéoclastes : ostéolyse

  • Ostéoblastes : ostéoformatrice

  • Ostéocytes : peuvent sécréter la sclérostine d’où un rôle d’inhibiteur dans l’ostéoformation

  • Ststème rank ligand : différenciation ostéoclastique

  • Système Wnt et co répcepteur avec ses inhibiteurs


besoins et apports en calcium
Adulte : 1500g de calcium avec dont

  • 99% dans le squelette

  • 10g dans tissus mous

  • 5g dans milieu extra cellulaire

    • Ont 500mg dans le sang : la calcémie doit être maintenant à un niveau normal (vital)

Le calcium extra cellulaire assure les échanges entre le calcium osseux et le calcium sanguin.


  • Calcémie normale : 2,2à 2,6 mmol/L

  • Calciurie : 100 à 300mg/24h

  • Calcium sanguin presque exclusivement plasmatique : 60% libre et 40% lié aux protéines plasmatiques

  • Besoin alimentaire : environ 1g/j (diffère selon l’âge, un peu plus pendant la grossesse)


Teneur en calcium des aliments et boissons

  • Aliments : produits laitier (fromage +++, yaourt, lait écrémé)

  • Boissons : lait écrémé



Métabolisme phosphocalcique



Le calcium ingéré est absorbé au niveau intestinal par le biais de la vitamine D, une petite partie se fait de manière passive. La majorité part au niveau osseux, et une minorité pour la calcémie

L’élimination se fait par les voies digestive, urinaire et la sueur. Le rein par la filtration glomérulaire (10g/j) réabsorbe 98% du calcium filtré  seulement 2% excrété. La réabsorption rénale est assurée par la parathormone.
Homéostasie calcique +++

Cela permet d’assurer la croissance osseuse chez l’enfant et l’intégralité du squelette par une minéralisation suffisante. Cela permet aussi une bonne réparation du squelette (minéralisation de l’os ostéoïde)
Phosphore

  • 800g de phosphore dans l’organisme

  • 75% dans squelette

  • Phosphorémie : 0,9 à 1,4mmol/L

  • Aliments riches : produits laitiers

  • Absorption intestinale favorisée par la vit D

  • Elimination rénale et réabsorption d’une grande partie favorisée par la vitamine D

  • La parathormone à une action phosphaturiante (favorise excrétion urinaire)



Vitamine D

Apport par 2 voies :

  • Alimentation :

    • Vit D2 (ergocalciférol : produits végétaux +++, médicaments)

    • Vit D3 (cholécalciférol : produits animaux)

  • Peau : par le biais des UVB (carence en vit D chez patient âgé à cause de manque d’ensoleillement)

Quel que soit le mode d’apport, pour obtenir une forme active il y a des passages obligés :

  • Hépatique : 25 hydroxylation permettant d’avoir la 25 hydroxy vit D (calcidiol) qui est la forme de réserve de la Vit D

  • Rénal : permet la 1 hydroxylation de la Vit D donnant 1-25 dihydroxyvitamine D (calcitriol) qui est la forme active


En intracellulaire, elle se lie au VDR (récepteur), puis se lie a plus de 200gènes différents et à une action pléiotrophe (plusieurs actions dont la plupart méconnues).

Elle a un impact au niveau osseux et digestif ainsi qu’un impact sur le muscle, les cellules de l’immunité…
Seuil de la 25(OH)vitD (calcidiol) : mesure sanguine pour savoir si carence

  • >30ng/ml pour action optimale de la vitamine D sur le VDR

  • <10ng/ml on parle de carence

  • Entre 10 et 30 on parle d’insuffisance



Facteurs contrôlant le remodelage osseux et le métabolisme phosphocalcique


Le 1er est la vit D, le 2nd est la parathormone.

Derrière la thyroïde se trouve les 4 glandes parathyroïdiennes qui la sécrète : elle maintient la calcémie sanguine normale  hormone de l’homéostasie calcique.

  • Au niveau intestinal, elle permet d’augmenter l’absorption digestive de calcium.

  • Elle a une action rénale : permet de réabsorber 98% du Ca filtré au niveau glomérulaire.

  • Elle agit sur l’os pour permettre en cas de baisse du calcium sanguin de prendre du calcium osseux pour le remettre dans le calcium sanguin.


Pathologies



Les ostéopathies fragilisantes

Ostéoporose


C’est une maladie caractérisée par une raréfaction des travées osseuses d’où possibilité de fragilisation donc fracture.

Elle est indolore en l’absence de complications (fractures)

Calcémie et phosphatémie non modifié

Elle touche l’ensemble du squelette.

Principaux sites de fractures : poignet, rachis (cyphose dorsale), hanche

Ostéomalacie


C’est le rachitisme chez l’adulte

C’est une ostéopathie fragilisante bénigne due à un défaut de minéralisation de l’ostéoïde le plus souvent en rapport avec une carence en vitamine D.

Elle entraine une diminution de la rigidité et de la résistance osseuse : les os mous et fragiles se déforment sous les contraintes (fissures, fracture…).

Le bilan phosphocalcique : hypocalcémie et hypophosphorémie
Cas clinique : Josiane, 78ans hospitalisée pour confusions mentale et hallucinations

Déshydratation, douleurs abdominales et vomissements

Calcémie à 3,4mmol/L donc hypercalcémie

Hypercalciurie, hypophosphorémie.

CRP et électrophorèse des protides normales.
Quels sont les signes cliniques et paracliniquse à rechercher devant une hypercalcémie ?

Elle est le plus souvent asymptomatique. Pour l’ensemble des troubles ioniques (calcémie ou kaliémique) les signes cliniques sont présents essentiellement si la variation est brutale sinon on a une adaptation progressive.

L’hypercalcémie à des symptômes d’autant plus sévère que l’installation est rapide et le taux sanguins importants.
Signes cliniques :

  • Généraux : amaigrissement avec déshydratation extracellulaire, fièvre

  • Signes digestifs : anorexie, nausée, vomissements (parfois incoercibles) ou constipation, douleurs épigastriques, ulcères gastriques au cours de l’hyperparathyroïdie primitive.

Pancréatite aigue si hypercalcémie sévère

  • Signes neurologiques et psychiatriques :

    • Asthénie physique ou psychique, céphalée

    • Symptôme de pseudo polynévrite (inflammation des nerfs pariphériques) pouvant se acractériser par une diminution/abolition des réflexe voir paralysie distale dans forme extreme

    • Symptôme pseudo myopathique : hypotonie

    • Symptômes psychiatriques notamment sévère et rapide : agitation, anxiété, épisode de dépression et d’anomalies de la fonction cognitive. Chez les sujet âgée : confusion, psychose hallucination, somnolence voir coma (réa +++)

  • Manifestation rénale

    • Syndrome polyuro-polydypsique : patient boit et urine beaucoup (20% des cas)

    • IR

    • HTA (systolique et diastolique élevée)


Si hypercalcémie chronique

  • Lithiase d phosphate ou d’oxalate de calcium : colique néphrétique (notamment si hyperparathyroïdie primitive)




  • Manifestations cardiovasculaires :

    • ECG : raccourcissement du segment ST et intervalle QT

    • Trouble du rythme : tachycardie, extrasystole ventriculaire, fibrillation ventriculaire

    • Trouble de la conduction (bloc auriculo-ventriculaire)

    • HTA


Si hypercalcémie majeure :

  • Déshydratation

  • Fièvre, obnubilation

  • Douleurs abdominal pseudo chirurgicales et vomissements

  • Troubles du rythme et de la conduction cardiaque



Bilan d’une hypercalcémie :

  • Biologie

    • Phosphorémie

    • Calciurie des 24h (phosphatiurie pas intéressant)

    • Hémogramme (GR, GB et plaquette)

    • CRP

    • Ionogramme (Cl, K +)

    • Créatinémie (fonction rénale)

    • Electrophorèse des proéines sériques

    • Immuno electrophorèse protides urinaire

    • Dosage parathromone et vit D

  • Radio thorax

  • ECG

  • Recherche d’un relargage massif du calcium osseux, le bilan oriente vers :

    • Hypercalcémie maligne (cancer solides avec métastases osseuse ou cancer osseux : myélome)

    • Hyperparathyroïdie primitive




  • Pour la patiente ce serait plutôt hyperparathyroïdie


Hyperparathyroïdie primitive


  • Essentiellement lors de fractures ou dépistage

Elle est souvent découverte de manière fortuite. C’est un excès de sécrétion de parathormone et une hypercalcémie qui s’installe lentement.

On peut le trouver dans une biologie ou un bilan de fracture.
Signes radiologique : le plus souvent pas de manifestations cliniques ou radio +++

  • Le signe essentiel serait la survenue d’une fracture.

  • Chondrocalcinose  Suspicion d’HPT primitive chez personne âgée. Cela donne en général des calcifications d’un ligament (triangulaire du carpe), elle peut être secondaire à l’HPT. On peut aussi avoir une calcification des ménisques.




  • Incidence annuelle : 30/100 000 personnes

  • Prédominance féminine (2/3)

  • Age moyen de diagnostic : 60ans


Mécanisme : sécrétion de PTH inadaptée à la valeur de la calcémie

  • Augmentation de l’absorption intestinale du calcium

  • Augmentation de la réabsorption tubulaire rénale du calcium

  • Diminution de la réabsorption tubulaire rénale du pshosphore

  • Augmentation de la résorption osseuse


Biologie :

  • Hypercalcémie fluctuante, souvent modérée mais évoluant depuis plusieurs ois ou année

  • Hypercalciurie moins importante que ne le voudrait la calcémie (trop de calcium sanguin donc rein ne peut pas tous réabsorber)

  • Hypophosphorémie

  • Diminution du taux et réabsorption du phosphore

  • PT augmentée (90%) ou taux de PTh innaproprié en regard de la valeur de la calcémie



Etiologie

  • Adénome parathyroïdien (90%)

    • Le lus souvent unique

    • Localisation cervicale

    • Parfois multiple et ectopique (développement de tissu parathyroïdien en dehors des glandes notamment dans le médiastin)

  • Hyperplasie diffuse des glandes parathyroïdes (10-15%)

  • Carcinome parathyroïdien (<5% des cas)



Recherche iconographique de la lésion

  • Echographie cervicale systématique +++

  • Scintigraphie au MIBI fixe de manière assez spécifique le tissu parathyroïdien mais se : 79% (particulièrement intéressantes pour les localisations ectopique

  • IRM cervicale

  • Scanner cervical


Les affections tumorales osseuses

Myélome multiple = maladie de Kahler


Prolifération maligne d’un clone plasmocytaire produisant de manière inadaptée et exagérée une immunoglobuline ou l’un de ses fragments  10% des hémopathies malignes.

Incidence augmente avec l’âge

Légèrement plus fréquente chez homme que femme

Age moyen du diagnostic : 64ans

Elle entraine une ostéolyse car les plasmocytes sécrètent différents effecteurs : sécrétion en excès de RANK ligand (activation des ostéoclastes), sécrétion d’un inhibiteur de l’ostéoformation (DKK1)

Lésions caractéristiques : lacunes à l’emporte pièce le plus souvent cylindriques

Examen clé : électrophorèse des protéines sériques (pic monoclonal +++)


Localisations de lymphomes


Il faut faire une biopsie et un examen anatomopathologique, 10-20% seulement dees lymphomes peuvent occasionner des lésions osseuses.
Métastases osseuses en cas de tumeurs osseuses primitives

Cancers solides les plus ostéophiles :

  • Poumons

  • Sein

  • Rein

  • Prostate

  • Thyroïde

Théoriquement tous les cancers solides peuvent induire des métastases osseuses mais ce sont les plus probables. On peut avoir des métastases condensantes (prostate) , ostéolytique ou mixte.
Autres affections osseuses

Maladie de Paget

  • Maladie de l’adulte âgé

  • Hyper remodelage d’un ou plusieurs os

  • Excès de formation et de destruction osseuse

  • Evolution naturelle : la maladie s’étend progressivement au sein d’une structure osseuse. Elle ne gagne pas de nouvelle pièce osseuse.

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