LE CARTILAGE. 3eme ANNEE DES ETUDES MEDICALES. EU Appareil locomoteur ANNEE UNIVERSITAIRE ENSEIGNANT : Docteur S.

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1 LE CARTILAGE 3eme ANNEE DES ETUDES MEDICALES EU Appareil locomoteur ANNEE UNIVERSITAIRE ENSEIGNANT : Docteur S. LEPREUX Le cartilage - 1 H - Enseignant : Dr. S. Lepreux

2 Le cartilage Rappels : définition, constituants, classification Biologie Rôles Cas particuliers : les articulations Conclusion

3 Constituants - Organisation générale : Microscopie optique Chondrocyte Chondroplaste Matrice extra-cellulaire Zone territoriale Zone inter-territoriale

4 Constituants - Les cellules Le chondroblaste Cellule mésenchymateuse Cellule mésenchymateuse (Cellule souche multipotente) Pré-chondroblaste (Cellule souche unipotente) Chondroblaste Chondrocyte

5 Constituants - Les fibres Collagène de type II - La substance fondamentale Eau 70 à 80% Complexes de GlycoAminoGlycanes et de Protéoglycanes: Protéoglycanes contenant des glycosaminoglycanes sulfatés (chondroïtine 4 sulfate, chondroïtine 6 sulfate, kératane sulfate principalement) branchés sur une protéine de liaison et l acide hyaluronique (glycosaminoglycane non-sulfaté). Acide hyaluronique Protéoglycane Collagène de type II

6 Classification - Le cartilage hyalin Modèle de description Matrice extracellulaire contenant du collagène de type II (I) - Le cartilage élastique Matrice extracellulaire contenant du collagène de type II (I) et des fibres élastiques - Le cartilage fibreux ou fibrocartilage Matrice extracellulaire contenant du collagène de type II et des faisceaux de collagène de type I

7 Biologie - Innervation - Vascularisation - Divisions cellulaires Groupe isogénique coronaire Groupe isogénique sérié

8 Biologie - Le périchondre Le périchondre: Cellules mésenchymateuses Collagène de type I +++ Vaisseaux Le cartilage: Chondroblastes Chondrocytes Collagène de type II +++

9 Biologie - Croissance du cartilage Croissance interstitielle (à partir des chondrocytes)

10 Biologie - Croissance du cartilage Croissance par apposition (à partir des cellules mésenchymateuses du périchondre) Périchondre: (cellules mésenchymateuses) Cartilage: Chondroblastes Chondrocytes Prolifération Croissance Maturation

11 Rôles - Architectural: rôle squelettique Embryon: quasi totalité du squelette Enfant: indispensable pour la croissance Adulte: importance au niveau des articulations - Croissance Les cartilages de conjugaison - Mécanique: Glissement articulaire Solidité et Souplesse Résistance Régularité (Fragilité)

12 Cas particuliers : les articulations - Définitions : selon la structure et la mobilité de l articulation Synarthrose: articulation immobile Syndesmose / Synfibrose Synostose Synchondroses Amphiarthrose: articulation semi-mobile Diarthrose ou articulation synoviale: articulation mobile

13 Cas particuliers : les articulations - Exemples Diarthrose Capsule Membrane synovial Liquide synovial Cartilage articulaire

14 Cas particuliers : les articulations - Exemples Diarthrose : la membrane synoviale Liquide synovial Membrane synoviale Synoviocyte de type macrophagique Synoviocyte de type fibroblastique Capillaire

15 Cas particuliers : les articulations - Exemples Diarthrose : le cartilage articulaire Liquide synovial Couche superficielle Couche transitionnelle Couche radiée Front de calcification Cartilage calcifié Travées osseuses

16 Cas particuliers : les articulations - Exemples Le disque intervertébral : coupe longitudinale Corps vertébral Annulus fibrosus Nucleus pulposus Corps vertébral

17 Cas particuliers : les articulations - Exemples Le disque intervertébral : coupe transversale Annulus fibrosus Nucleus pulposus

18 Conclusion - Exemple de pathologie : l arthrose Douleur Impotence Inflammation Contraintes mécaniques excessives et/ou Anomalies structurales du cartilage Destruction du cartilage articulaire

19 L OS 3eme ANNEE DES ETUDES MEDICALES EU Appareil locomoteur ANNEE UNIVERSITAIRE ENSEIGNANT : Docteur S. LEPREUX L os - 4H - Enseignant : Dr. S. Lepreux

20 L os Rappels L os en tant qu organe Les tissus osseux - Définition - Origine - Constituant - Synthèse et résorption de la matrice - Classification L ostéogenèse - Définition des ossifications - L ostéogénèse des différents types d os - Remodelage osseux Histophysiologie - Vascularisation - Innervation - Rôles - Voies de contrôle et régulation - Réparation des fractures

21 L os en tant qu organe Tissus osseux Tissus conjonctifs: Microenvironnement médullaire Périoste / Endoste Moelle adipeuse et / ou Moelle hématopoïétique

22 Les tissus osseux - Constituants Matrice extracellulaire Les fibres de collagène de type I Les protéines non-collagèniques D origine ostéoblastique : Ostéocalcine, Ostéonectine Sialoprotéines: bone sialoprotein BSP 1 ou ostéopontine - BSP 2 Protéoglycanes: glycosaminoglycane (Sulfate de chondroïtine, de dermatane, de kératane, d héparane) Facteurs de croissance et cytokines: FGF (fibroblast growth factor) - IGF (insulin-like growth factor) - TGF (transforming growth factor) : TGF β - BMP (bone morphogenetic protein) D origine extra-osseuse : Protéines plasmatiques adsorbées

23 - Constituants Matrice extracellulaire Sels minéraux Calcium: hydroxyapatite de calcium Ca 10 [PO4] 6 [OH] 2 CRISTAL D HYDROXYAPATITE DE CALCIUM Phosphore, Eau

24 - Constituants Cellules L ostéoblaste Origine Cellule mésenchymateuse Cellule mésenchymateuse (Cellule souche multipotente) Pré-ostéoblaste (Cellule souche unipotente) Ostéoblaste Ostéocyte

25 - Constituants Cellules L ostéocyte Ostéocytes Prolongements cytoplasmiques dans les canalicules Matrice extracellulaire

26 - Constituants Cellules L ostéoblaste Ostéoblaste mature Os ostéoïde Bordure épithélioïde ostéoblastique

27 - Constituants Cellules L ostéoblaste Ostéoblastes quiescents Ostéoblastes au sein du tissu ostéoïde Cellules bordandes +++ Surface endostale

28 - Constituants Cellules L ostéoclaste Origine Structure Bordure en brosse Zone claire Lacune de Howship

29 - Synthèse et résorption de la matrice Rôles de l ostéoblaste Formation du tissu osseux - Synthèse de la matrice protéïque - Minéralisation de la matrice Résorption osseuse Rôles de l ostéocyte - Entretien de la matrice de l ostéoplaste - Récepteur des forces de pression et de cisaillement - Communication de ces informations Rôles de l ostéoclaste - Résorption osseuse - Autres rôles

30 - Classification Tissu osseux primaire Bâti sur un support tissulaire non osseux OS RETICULAIRE ou os immature ou os tissé Support Matrice osseuse minéralisée Matrice osseuse non minéralisée (os ostéoïde) Fibres de collagène non orientées Bordure ostéoblastiques

31 - Classification Tissu osseux secondaire Bâti sur un support tissulaire osseux OS LAMELLAIRE L os lamellaire compact ou l os haversien Couche cémentante Lamelles osseuses Canal de Volkmann Canal de Havers OSTEONE Canal de Havers Lamelles osseuses Fibres de collagène

32 - Classification Tissu osseux secondaire Bâti sur un support tissulaire osseux OS LAMELLAIRE L os lamellaire spongieux Système aréolaire Cavite médullaire Système de Havers Os primaire

33 L os Rappels L os en tant qu organe Les tissus osseux - Définition - Origine - Constituant - Synthèse et résorption de la matrice - Classification L ostéogenèse - Définition des ossifications - L ostéogénèse des différents types d os - Remodelage osseux Histophysiologie - Vascularisation - Innervation - Rôles - Voies de contrôle et régulation - Réparation des fractures

34 - Définition des ossifications Phénomènes conduisant à la formation des os du squelette Tissu osseux primaire [Bâti sur un support tissulaire non osseux] Cartilage: ossification endochondrale Fibres de collagène: ossification périostique et ossification de membrane Tissu osseux secondaire [Bâti sur un support tissulaire osseux] Os lamellaire compact et os lamellaire spongieux

35 - Ostéogénèse des différents types d os Os longs Maquette cartilagineuse Diaphyse - Ossification primaire - Ossification endochondrale - Ossification périostique - Ossification secondaire Epiphyses Croissance de l os Os adulte Os courts Os plats

36 - Ostéogénèse des différents types d os Os longs Maquette cartilagineuse Cartilage Périchondre Mésenchyme Condensation des cellules mésenchymateuses Différenciation en chondrocytes

37 Diaphyse - Ossification primaire - Ossification endochondrale: Formation et Rôles du cartilage hypertrophique - Synthèse de collagène de type X Cartilage Périchondre Hypertrophie du cartilage : - Formation du cartilage hypertrophique - Arrêt de la prolifération - Calcification du cartilage - Induction de la différenciation des cellules périchondrales en ostéoblastes: formation d une lame osseuse ou collier périosté osseux - Induction de la vascularisation par sécrétion de VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) - Apoptose

38 - Ossification endochondrale Diaphyse - Ossification primaire Formation des bourgeons conjonctivovasculaires Formation de la future cavité médullaire Dépôt de matrice osseuse sur les travées de cartilage calcifié restant

39 - Ossification endochondrale Cartilage hyalin Cartilage sérié Cartilage hypertrophié Cartilage calcifié Travées directrices Front d érosion Travées directrices Front vasculaire Bordure ostéoblastique et sécrétion de matrice ostéoïde Matrice calcifiée Diaphyse Deuxième vague ostéoblastique - Ossification primaire

40 Diaphyse - Ossification primaire - Ossification endochondrale : Croissance C. HYALIN C. SERIE C. HYP C. CAL. OS

41 - Ossification périostique Cartilage Périchondre Collier périosté osseux recouvert de Périoste Diaphyse - Ossification primaire Périoste Fibres de Sharpey Os réticulaire Epaississement des travées

42 Diaphyse - Ossification primaire - Ossification périostique: Croissance

43 Diaphyse - Ossification primaire - Ossification périostique: Croissance PERICHONDRE PERIOSTE LAMES D OS PERIOSTIQUE

44 Diaphyse - Ossification primaire - Ossification endochondrale : Croissance et Mécanismes paracrines «Le cartilage hypertrophique est le chef d orchestre de l ossification» Cartilage hyalin Périchondre Cartilage sérié Ihh PTHrp C. hypertrophique Périoste VEGF Bourgeons conjonctivovasculaires Ihh: Indian HedgeHog, PTHrp: Parathormone related peptide, VEGF: Vascular Endothelial Growth Factor

45 Diaphyse - Ossification secondaire Lames d os périostique Lacune de Howship Ostéoclastes Canal de Volkmann Cavité médullaire Dépôt de lamelles d os compact

46 Diaphyse - Ossification secondaire Formation d ostéones Remaniement: Lacunes de Howship aux dépends d ostéones Ostéones incomplets Ostéones complets

47 - Ossification endochondrale Epiphyse - Ossification primaire Epiphyse Métaphyse Diaphyse Métaphyse Epiphyse

48 Epiphyse - Ossification secondaire Travées d os réticulaire Formation de lacune(s) de Howship Formation de système(s) aréolaire(s)

49 Cavité médullaire Croissance PERIOSTE ENDOSTE

50 Os adulte Cartilage articulaire Epiphyse Diaphyse - Cavité Médullaire - Corticale osseuse Epiphyse Cartilage articulaire

51 Os adulte Coupe transversale de la corticale Périoste Système Fondamental Externe Systèmes de Havers complets et incomplets Système Fondamental Interne Endoste CAVITE MEDULLAIRE CORTICALE

52 - Ostéogénèse des différents types d os Os longs Os courts Os plats (modèle des os crâniens) Os à modèle membranaire - Ossification primaire - Ossification interne - Ossification périostique - Ossification secondaire

53 - Ossification primaire - Ossification interne: CENTRE D OSSIFICATION PRIMAIRE Vaisseaux Tissu Mésenchymateux Fibres de Collagène Bordure ostéoblastique Os réticulaire

54 - Ossification primaire - Ossification interne: FOYER D OSSIFICATION Tissu Mésenchymateux Périoste Ossification interne

55 - Ossification primaire - Ossification externe: OSSIFICATION PERIOSTIQUE Formation des tables Tissu Mésenchymateux Périoste Ossification Périostique

56 - Ossification secondaire - Ossification de la DIPLOE: Os lamellaire spongieux - Ossification des TABLES: Os lamellaire compact Structure définitive de l os plat crânien Périoste Table Externe (Os lamellaire compact) Diploe (Os lamellaire spongieux) Table Interne (Os lamellaire compact) Périoste EXTERNE INTERNE

57 - Remodelage osseux : Dynamique du tissu osseux adulte Quiescence Séquence de remodelage osseux: 4 phases successives Activation Résorption Inversion Formation Pathologies

58 Quiescence Cellules bordantes Os calcifié

59 Séquence de remodelage osseux: 4 phases successives Activation Pré- ostéoclastes Cellules bordantes Os calcifié

60 Séquence de remodelage osseux: 4 phases successives Résorption Cellules bordantes Ostéoclaste et lacune de Howship Os calcifié

61 Séquence de remodelage osseux: 4 phases successives Inversion Cellules bordantes Formation de la bordure ostéoblastique Os calcifié

62 Séquence de remodelage osseux: 4 phases successives Formation Cellules bordantes Bordure ostéoblastique Matrice osseuse ostéoïde Ligne cémentante Os calcifié

63 Pathologies Exemple d absence de remodelage osseux L ostéopétrose Exemple d excès de remodelage osseux La maladie de Paget osseuse

64 L os Rappels L os en tant qu organe Les tissus osseux - Définition - Origine - Constituant - Synthèse et résorption de la matrice - Classification L ostéogenèse - Définition des ossifications - L ostéogénèse des différents types d os - Remodelage osseux Histophysiologie - Vascularisation - Innervation - Rôles - Voies de contrôle et régulation - Réparation des fractures

65 - Vascularisation - Innervation - Moelle osseuse: rapports entre lignées Microenvironnement médullaire: tissus conjonctifs Lignées hématopoïétiques Lignées conjonctives Cellules souches (pluripotentes)

66 - Vascularisation - Innervation - Moelle osseuse: rapports entre lignées - Rôles Charpente Protection Métabolisme phospho-calcique Vitamine D Parathormone (PTH et PTHrp) Calcitonine

67 Calcémie Absorption intestinale du Ca++ VIT D3 Absorption intestinale du Phosphate Calcémie No PTH Résorption osseuse Réabsorption tubulaire rénale du Ca++ Phosphatémie No Réabsorption tubulaire rénale du Phosphate Métabolisme phospho-calcique: Vitamine D et Parathormone (PTH et PTHrp)

68 Calcémie CALCITONINE Résorption osseuse Calcémie No Métabolisme phospho-calcique: Calcitonine

69 - Vascularisation - Innervation - Moelle osseuse: rapports entre lignées - Rôles Charpente Protection Métabolisme phospho-calcique Niveaux de remise en circulation du calcium Pathologie: Métastases et hypercalcémie Métastases osseuses le plus souvent carcinomateuse Carcinomes ostéophiles: rein sein thyroïde poumon prostate

70 - Voies de contrôle et régulation Contrôle génétique Contrôle hormonal Général La vitamine D3 La PTH et le PTHrp La calcitonine Les glucocorticoïdes Les hormones thyroïdiennes L Hormone de croissance ou Growth Hormon (GH) Insuline et IGF-1 Les hormones stéroïdiennes sexuelles La leptine Exemples de pathologies: Rachitisme et Ostéomalacie, Ostéoporose

71 La leptine Régulation de la masse osseuse +++ Adipocyte Leptine - = Modulation de la résorption Hypothalamus Système nerveux sympathique - Récepteur adrβ2 + = Inhibition de l ostéogénèse Régulation de la masse corporelle (Anorexigène) +++, Fonction gonadique,

72 - Voies de contrôle et régulation Contrôle génétique Contrôle hormonal Régulation locale Facteurs de croissance osseux:tgfβ, BMP, FGF, IGF, Cytokines des systèmes immunitaires et hématopoïétiques: Interleukines (IL1, IL6),... Facteurs locaux paracrines: Contrôle de la croissance Protéines hedgehog, FGFs, BMPs, PTHrp, IGF, Facteurs généraux: Hormone de croissance (GH), Insuline et IGF-1, Hormones thyroïdiennes, Hormones sexuelles, Glucocorticoïdes, Vitamine D,... Contrôle neurologique Facteurs mécaniques

73 - Réparation des fractures Exemple de la diaphyse d un os long 1- Fracture - hématome 2- Résorption macrophagique du caillot et des tissus lésés 3- Réaction périostéale et endostéale 4- Cal fibrocartilagineux 5- Cal osseux 6- Fracture cicatrisée

74 - Réparation des fractures RÉACTION PÉRIOSTÉALE ET ENDOSTÉALE: Prolifération périostéale Périoste Diaphyse osseuse Endoste Périoste Cavité médullaire CAL FIBROCARTILAGINEUX: Formation de foyers de cartilage hyalin Coupe longitudinale de la diaphyse d un os long

75 - Réparation des fractures CAL OSSEUX: Formation d os réticulaire (ossification de type primaire) FRACTURE CICATRISEE: Os haversien (ossification de type secondaire) Coupe longitudinale de la diaphyse d un os long

76 LE MUSCLE STRIE SQUELETTIQUE 3eme ANNEE DES ETUDES MEDICALES EU Appareil locomoteur ANNEE UNIVERSITAIRE ENSEIGNANT : Docteur S. LEPREUX Le muscle strié squelettique -1h - Enseignant : Dr. S. Lepreux

77 Le muscle strié squelettique Rappels Structure du Rhabdomyocyte Organisation du muscle strié squelettique et vascularisation Histophysiologie : la contraction Innervation Hétérogénéité des rhabdomyocytes Régénération

78 Le muscle strié squelettique Structure du rhabdomyocyte - Microscopie optique - Microscopie électronique et organisation moléculaire L appareil contractile: Microscopie électronique Organisation moléculaire Des myofilaments épais de myosine Des myofilaments fins d actine Le cytosquelette: Le sarcolemme et les tubules T: Le réticulum sarcoplasmique: Les mitochondries et les autres organites cellulaires:

79 - Microscopie optique Coupe longitudinale Rhabdomyocytes (détail) Axone Noyaux Sarcolemme Lame basale Myofibrilles Endomysium Capillaire Cellule satellite

80 Myofibrille L appareil contractile: Microscopie électronique I A H I Z M Z LE SARCOMERE

81 L appareil contractile: Des myofilaments épais de myosine Organisation moléculaire Chaînes légères Chaînes lourdes M Des myofilaments fins d actine Actine G Troponine Tropomyosine Tnt Tni Tnc

82 Le cytosquelette: Dans le sarcomère Au niveau des myofilaments épais: Myomésine, Protéine M, Titine, Au niveau des myofilaments fins: Tropomyosine, Troponine, Tropomoduline, alpha-actinine, Protéine cap Z, Nébuline,... Alpha-actinine Nébuline Titine En dehors du sarcomère Microtubules, Desmine, Dystrophine, Costamères (alpha-actinine, vinculine, taline, intégrine),...

83 Dystrophine Le cytosquelette: En dehors du sarcomère laminine Lame basale Protéine transmembranaire Cytosol Actine Dystrophine Actine

84 Le sarcolemme et les tubules T: Le réticulum sarcoplasmique: M 1/2 bande A 1/2 bande I Z Lame basale Sarcolemme Tubule T Citernes Terminales de Réticulum Sarcoplasmique Myofibrille (Sarcomère) 1 TRIADE = 1 TUBULE T + 2 CITERNES TERMINALES Les mitochondries et les autres organites cellulaires:

85 Organisation du muscle strié squelettique - Organisation conjonctive Epimysium Périmysium Endomysium - Vascularisation

86 - L innervation motrice : la plaque motrice Description Région pré-synaptique Axone Cellule de Schwann Lame basale Mitochondries Vésicules synaptiques (Acétylcholine) Fente synaptique Fente synaptique primaire Fentes synaptiques secondaires Acétylcholinestérase Récepteurs nicotiniques à Acétylcholine La région post-synaptique : Rhabdomyocyte Le sarcolemme Myofibrilles

87 L innervation - L innervation motrice: la plaque motrice Description: Mécanisme d action: Unité motrice: - L innervation sensitive Le fuseau neuromusculaire : Les organes neuro-tendineux de golgi : La proprioception : - Les autres rôles de l innervation

88 - L innervation sensitive Le fuseau neuromusculaire : Cellules intrafusales : Fibre à chaîne nucléaire Fibre à sac nucléaire I II Synapse directe avec motoneurone Synapse avec interneurone

89 Hétérogénéité des rhabdomyocytes TYPE I TYPE II (ROUGE) (BLANC) DIAMETRE PETIT GRAND MYOGLOBINE +++ +/- MITOCHONDRIES +++ +/- ENZYMES OXYDATIVES +++ +/- GLYCOLYSE AEROBIE ANAEROBIE NADH DH ATPase (ph 4,35) PHOSPHORYLASE CONTRACTION LENTE RAPIDE FATIGUE + +++

90 Régénération (Embryologie) Migration des myoblastes Multiplication Apparition des myofibrilles Fusion en myotubes Rhabdomyocytes

91 Régénération Recrutement cellulaire Cellules satellites +++ éventuellement cellules souches d origine médullaire Augmentation de la masse musculaire Croissance du muscle en longueur: fusion de cellules satellites avec les rhabdomyocytes préexistants Augmentation de diamètre du muscle: augmentation de la taille et du nombre des myofibrilles Destruction musculaire importante: Fusion asynchrone de cellules satellites Formation de petits myotubes Fusion de cellules satellites avec les myotubes pour former des rhabdomyocytes

92 Conclusion QUELQUES EXEMPLES DE PATHOLOGIES DELA PLAQUE MOTRICE Vésicules à acétylcholine Région présynaptique Toxine botulinique (Clostridium Botulinum) Fente synaptique Organo-phosphorés (Malathion, Sarin) Acétylcholinestérase Récepteur nicotinique à acétylcholine Région post synaptique Curare Myasthénie

93 DENOMINATION DES CANCERS DES TISSUS CONJONCTIFS 3eme ANNEE DES ETUDES MEDICALES EU Appareil locomoteur ANNEE UNIVERSITAIRE ENSEIGNANT : Docteur S. LEPREUX Anatomie pathologique - Enseignant : Dr. S. Lepreux

94 Généralités Carcinomes Sarcomes Lymphomes / Leucémies Mélanomes (malins) Tumeurs du système nerveux central

95 Généralités Sarcomes de différenciation cartilagineuse: Chondrosarcome osseuse: Ostéosarcome musculaire strié squelettique: Rhabdomyosarcome