L’os, un tissu en constant et rapide renouvellement

Bernard Klein,

10 % de notre squelette est renouvelé chaque année. Ce renouvellement est assuré par un million d’unités de remodelage osseux qui percent des micro-cavités dans l’os puis les comblent avec un os nouveau. Ces unités de remodelage osseux s’articulent autour d’un vaisseau sanguin qui apporte les cellules essentielles pour éroder l’os, de nerfs établissant un dialogue avec notre système nerveux, et des cellules reconstruisant l’os. Ce remodelage osseux prend plusieurs semaines et est initié par le vieillissement osseux, un stress mécanique, une fracture. Nos pratiques de yoga nous permettent d’écouter et prendre conscience des contraintes que nous imposons à notre corps, de mobiliser articulations et squelette pour les corriger. Après la lecture de cet article, vous pourrez peut être visualiser les milliers d’unités de remodelage osseux que vous activez avec vos pratiques.

La lecture de l’excellent article d’Hélène Lagouanelle « Zoom sur nos articulations » publié dans la revue Regard 68, m’invite à souligner l’importance d’un renouvellement permanent de notre système ostéo-articulaire, notamment notre squelette, nos ligaments, muscles et tendons. Malheureusement, nos articulations n’ont qu’une plasticité réduite. J’aborde ici le renouvellement de notre squelette. Je reviendrai ultérieurement sur nos articulations, ligaments, muscles et tendons.

L’os est composé de deux tissus (Figure 2). L’os compact (ou cortical) est le tissu osseux qui forme la couche périphérique des os. Il assure la rigidité de l’os et représente 80 % de notre squelette. L’os spongieux (ou trabéculaire) est constitué de multiples et fines travées osseuses, dont les cavités sont remplies de moelle osseuse rouge qui produit les cellules du sang. L’os spongieux friable est protégé par une enveloppe d’os compact. Il représente 20 % de notre squelette et est localisé à l’extrémité des os longs (par exemple fémur, humérus), adjacents aux articulations, dans les os plats (bassin, côtes, crâne), les vertèbres.

Loin d’être figés, nos os sont en constant renouvellement. 25 % de l’os spongieux est renouvelé chaque année, 5 % de l’os compact. Cette capacité de nos os à se renouveler est illustrée par leur réparation rapide, en quelques semaines en cas de fracture. Ce renouvellement est aussi initié par les contraintes physiques que nous apportons à notre squelette. D’où l’importance d’une activité physique régulière, et en particulier de nos pratiques de yoga, héritées d’un savoir millénaire, pour mobiliser et équilibrer nos articulations et os essentiels, en symbiose avec notre mental. Sachez que ce renouvellement osseux est au coeur de la production de toutes nos cellules sanguines et immunitaires, soit 400 milliards de cellules produits chaque jour, 1% de toutes les cellules de notre corps. Je détaillerai ce point dans un prochain article.

Vous avez maintenant l’information essentielle sur ce renouvellement osseux permanent. Pour les curieux, je détaille dans la suite les mécanismes.

Structure de l’os.

L’os est composé d’une matrice osseuse, formée d’ostéocytes (nom composé d’ostéo‑ et de ‑cyte, tiré du grec kutos = cellule) figés
dans une trame de collagène et de phosphate de calcium (hydroxyapatite), qui assure sa rigidité (Figure 3). Les ostéocytes représentent 1-2 % de la matrice osseuse et peuvent survivre 25 ans. Ils sont connectés entre eux par des dendrites, extensions cytoplasmiques des ostéocytes passant au travers de la matrice osseuse dans des petits canaux, dans lesquels circule le liquide extracellulaire osseux. Dendrites et liquide extracellulaire transportent des nutriments, du gaz, des sels minéraux, ainsi que de nombreux facteurs et hormones régulant la survie et le fonctionnement des ostéocytes et autres cellules osseuses (voir ci-dessous). De chaque ostéocyte partent 50-100 dendrites. Les ostéocytes forment ainsi un vaste réseau interconnecté qui leur permet de survivre, de détecter des forces mécaniques appliquées à l’os (comme l’exercice physique ou le stress mécanique), de les signaler aux ostéocytes ou autres cellules voisins en envoyant des signaux biochimiques. On peut ainsi saisir qu’une contrainte induite à un point précis de la matrice osseuse, par exemple un point d’ancrage d’un ligament ou tendon, peut se transmettre à l’ensemble des structures sous-jacentes et induire une mobilisation des ces structures. Enfin notons que l’ADN de ces ostéocytes peut rester présent dans les os très longtemps après la mort, en fonction des conditions de conservation. De l’ADN de Néandertaliens a pu être analysé dans des os datant de plus de 50000 ans.

La matrice osseuse est organisée différemment dans les os compacts ou spongieux. Dans l’os compact, elle est organisée en lamelles osseuses concentriques autour d’un canal central contenant du tissu conjonctif, un nerf et des vaisseaux sanguins et lymphatiques (Figure 4). Ces structures sont appelées ostéons et sont orientées dans le grand axe de l’os, pour absorber la compression. Elles font plusieurs millimètres de long et 0,2 millimètre de diamètre. Les ostéons apportent les nutriments et médiateurs nécessaires à la survie des ostéocytes, et nous le verrons ci-dessous, sont à la base du renouvellement osseux.

L’os spongieux ne contient pas d’ostéons du fait de sa composition en fines travées de matrice osseuse (ostéocytes, collagène, phosphate de calcium) de 50-300 micromètres (Figure 5). Les espaces entre travées osseuses sont remplis de moelle osseuse rouge (produisant les cellules sanguines et immunitaires), dont les vaisseaux sanguins et nerfs apportent les nutriments et signaux nécessaires à la survie des ostéocytes et au renouvellement de l’os. Travées osseuses et moelle osseuse rouge sont séparées par l’endoste, une fine couche de cellules de revêtement osseux, fusiformes, d’origine mésenchymateuse.

Et maintenant, entrons au coeur du mécanisme permettant de renouveler nos os tous les jours, ou suite à une contrainte physique ou un traumatisme.

Le renouvellement osseux est assuré par à un million d’unités de remodelage osseux (en anglais BMU, basic multicellular unit) actives à tout moment dans notre squelette. Chaque unité se comporte comme une mini-structure de forage. Dans l’os compact, elles sont localisées dans les ostéons, percent un tunnel puis le comblent partiellement avec de nouveaux ostéocytes et collagène. Dans l’os spongieux composé de fines travées, ces unités remodèlent la surface osseuse sans percer de tunnel. Une unité de remodelage osseux fait travailler de façon séquentielle différents types cellulaires et médiateurs apportés par plusieurs tissus : vaisseau sanguin, nerf, tissu conjonctif et os.

Considérons en premier l’os cortical. Les unités de remodelage osseux sont localisées dans les canaux des ostéons, avancent progressivement le long de l’ostéon en remodelant toute leur largeur (Figures 4 et 6).

Le vaisseau sanguin présent dans le canal ostéonique amène dans la zone de forage une catégorie de globules blancs, les monocytes (5 % des globules blancs sanguins). Ces monocytes, si la matrice osseuse est activée (je précise cette notion ci-dessous), sortent du vaisseau sanguin et fusionnent en ostéoclastes (nom composé d’ostéo‑ et de ‑claste, tiré du grec klân, « briser »), cellules capables d’éroder et d’activer la matrice osseuse.

Des médiateurs¹ (voir définition en fin d’article) produits par les ostéoclastes ou libérés lors de l’érosion de la matrice osseuse attirent et activent une deuxième catégorie de cellules, les ostéoblastes (nom composé d’ostéo‑ et du grec blastos, « germe, bourgeon »).

Les ostéoblastes produisent du collagène et divers médiateurs qui sont emprisonnés dans le collagène (Figure 6). Une fraction des ostéoblastes se différencie en ostéocytes, qui s’insèrent en réseau dans le collagène, pour former une nouvelle matrice osseuse qui est progressivement minéralisée. A la différence des ostéoclastes, les ostéoblastes ne sont pas apportés par le sang mais sont présents dans le tissu conjonctif (tissu mou) présent dans le canal de l’ostéon.

Ces cellules – ostéoclastes, ostéoblastes – produisent des médiateurs favorisant la formation de nouveaux capillaires sanguins et nerfs. Ce petit train de remodelage osseux peut ainsi avancer, en creusant un tunnel de la largeur de l’ostéon, puis en le comblant partiellement pour laisser la place au nouveau canal ostéonique.

Ces tunnels ont un diamètre de 100-200 micromètres et le forage progresse à une vitesse de 25-50 micromètres/jour. Certains tunnels de remodelage osseux sont actifs plusieurs mois, d’autres se comblent. Pour compléter le schéma, indiquons que les nerfs présents les canaux ostéoniques produisent des neuromédiateurs modulant l’activité de ces unités. Par exemple, en cas de douleur liée à un stress osseux ou une fracture, le cerveau envoie des signaux activant les unités de remodelage osseux situées au site douloureux.

Et maintenant l’os spongieux. Un mécanisme proche est en œuvre pour renouveler les fines travées (70-300 micromètres) de l’os spongieux (Figure 5). Ces travées sont séparées de la moelle osseuse et de son dense réseau de vaisseaux et nerfs par l’endoste. Et les unités de remodelage ne percent pas de tunnel mais érodent la surface des travées puis redéposent une nouvelle matrice osseuse (Figure 7). Ces unités fonctionnent sous la couche de cellules de revêtement osseux (endoste) pour ne pas détériorer la moelle osseuse. Monocytes sanguins, neuromédiateurs et précurseurs des ostéoblastes sont apportés par la moelle osseuse en traversant la couche d’endoste. L’unité de remodelage a un diamètre de 50-200 micromètres et progresse de 20-40 micromètres/jour.

Ainsi chaque année, 25 % de l’os trabéculaire et 5 % de l’os cortical sont renouvelés.

Un point essentiel est que la matrice osseuse soit « activée ». Les ostéocytes vieillissent, sont très sensibles au stress mécanique, à des micro-dommages, ou d’autres formes de lésions osseuses. Ces ostéocytes endommagés, connectés par leurs dendrites à des ostéocytes sains, induisent ces derniers à produire des médiateurs qui, avec ceux secrétés par les ostéoblastes, les neurones, attirent les monocytes sanguins et les induisent à se différencier en ostéoclastes. Cette matrice est « activée » dans les unités de remodelage fonctionnant en continu décrites ci-dessus. Elle est également « activée » en cas de fissure/fracture osseuse, entraînant la réparation de la lésion en quelques semaines. Mais il est important de noter que cette matrice osseuse est aussi « activée » par les contraintes physiques portées sur l’os, lors d’activité physique, lors de stress, de mauvaises postures, de traumatismes. Et intégrons qu’au sein d’une cavité créée par une unité de remodelage osseux, le remodelage dure 4-5 mois, 2-3 semaines pour la phase de résorption, 9 semaines pour la phase de formation osseuse, et 10 jours pour la phase finale de minéralisation.

Le yoga influence-t’il ce mécanisme ? Le yoga nous permet de prendre conscience des contraintes que nous infligeons à notre corps, nos articulations, nos os, à notre cerveau dans un tout imbriqué. La prise de conscience de ces contraintes par des pratiques adéquates, des méditations peut les corriger, en modifiant en quelques mois un remodelage osseux perturbé dans les zones affectées.

1. Les médiateurs sont en grande majorité des protéines ou peptides solubles produits par des cellules pour échanger des informations avec d’autres cellules. Des hormones sont également impliquées. Les principaux médiateurs impliqués dans la résorption osseuse sont identifiés. Vous pouvez me contacter pour plus d’information.