Structure et composition chimique des os

Les os occupent une place bien définie dans le corps humain. Comme tout organe, ils sont constitués de différents types de tissus, dont le principal est le tissu osseux, un type de tissu conjonctif.

L'os (os) présente une structure et une composition chimique complexes. Chez un organisme vivant, l'os d'un adulte contient jusqu'à 50 % d'eau, 28,15 % de substances organiques et 21,85 % de substances inorganiques. Ces substances sont constituées de calcium, de phosphore, de magnésium et d'autres éléments. L'os macéré est composé d'un tiers de substances organiques, appelées « osséine », et de deux tiers de substances inorganiques.

La solidité des os est assurée par l'unité physico-chimique des substances inorganiques et organiques, ainsi que par les caractéristiques de leur structure. La prédominance des substances organiques assure une élasticité et une flexibilité importantes des os. Avec l'augmentation de la proportion de composés inorganiques (avec l'âge, certaines maladies), les os deviennent cassants et fragiles. La proportion de substances inorganiques dans la composition osseuse varie d'une personne à l'autre. Chez une même personne, elle évolue tout au long de la vie, en fonction de l'alimentation, de l'activité professionnelle, de l'hérédité, des conditions environnementales, etc.

La plupart des os adultes sont constitués de tissu osseux lamellaire. Ce tissu forme une substance compacte et spongieuse, dont la répartition dépend des charges fonctionnelles exercées sur l'os.

La substance compacte (substantia compacta) de l'os forme les diaphyses des os tubulaires et recouvre leurs épiphyses à l'extérieur sous la forme d'une fine plaque, ainsi que les os spongieux et plats constitués de substance spongieuse. La substance compacte de l'os est traversée par de fins canaux dans lesquels passent les vaisseaux sanguins et les fibres nerveuses. Certains canaux sont situés principalement parallèlement à la surface de l'os (canaux centraux, ou de Havers), d'autres s'ouvrent à la surface de l'os comme des orifices nutritifs (foramina nutricia), par lesquels les artères et les nerfs pénètrent dans l'épaisseur de l'os, et les veines en sortent.

Les parois des canaux centraux (canaux de Havers) sont formées de plaques concentriques de 4 à 15 µm d'épaisseur, comme imbriquées les unes dans les autres. Autour d'un canal se trouvent de 4 à 20 plaques osseuses. Le canal central et les plaques qui l'entourent constituent un ostéon (système de Havers). Un ostéon est une unité structurelle et fonctionnelle de la substance compacte de l'os. Les espaces entre les ostéons sont remplis de plaques intercalaires. La couche externe de la substance compacte est formée par les plaques externes qui l'entourent, produites par la fonction osseuse du périoste. La couche interne, limitant la cavité médullaire, est représentée par les plaques internes qui l'entourent, formées à partir des cellules ostéogéniques de l'endoste.

La substance spongieuse (trabéculaire) de l'os (substantia spongiosa) ressemble à une éponge, constituée de plaques osseuses (poutres) séparées par des cellules. L'emplacement et la taille de ces poutres osseuses sont déterminés par les charges que l'os subit en tension et en compression. Les lignes correspondant à l'orientation des poutres osseuses sont appelées courbes de compression et de tension. L'inclinaison des poutres osseuses favorise une répartition uniforme de la pression (traction musculaire) sur l'os. Cette structure confère à l'os sa résistance tout en minimisant les pertes de substance osseuse.

L'os tout entier, à l'exception de ses surfaces articulaires, est recouvert d'une membrane de tissu conjonctif: le périoste. Ce dernier est solidement soudé à l'os grâce à des fibres perforantes (fibres de Sharpei) qui pénètrent profondément dans l'os. Le périoste est composé de deux couches. La couche fibreuse externe est constituée de fibres de collagène qui lui confèrent une résistance particulière. Elle est traversée par des vaisseaux sanguins et des nerfs. La couche interne est la couche de croissance, ou cambiale. Elle est directement adjacente à la surface externe de l'os et contient des cellules ostéogéniques, grâce auxquelles l'os s'épaissit et se régénère après une lésion. Ainsi, le périoste remplit non seulement des fonctions protectrices et trophiques, mais aussi osseuses.

De l'intérieur, du côté des cavités médullaires, l'os est recouvert d'endoste. Cet endoste, sous forme d'une fine plaque, adhère étroitement à la surface interne de l'os et assure également une fonction ostéogénique.

Les os se caractérisent par une plasticité importante. Ils se reconstruisent facilement sous l'effet de l'entraînement et de l'activité physique, ce qui se traduit par une augmentation ou une diminution du nombre d'ostéons, une modification de l'épaisseur des plaques osseuses composées de substances compactes et spongieuses. Une activité physique modérée et régulière est préférable pour un développement osseux optimal. Un mode de vie sédentaire et un faible effort physique contribuent à la fragilisation et à l'amincissement des os. L'os acquiert une structure à grandes cellules et se dissout même partiellement (résorption osseuse, ostéoporose). La profession influence également la structure osseuse. Outre les facteurs environnementaux, les facteurs héréditaires et sexuels jouent également un rôle important.

La plasticité du tissu osseux et sa restructuration active sont dues à la formation de nouvelles cellules osseuses, substance intercellulaire, dans le contexte de la destruction (résorption) du tissu osseux existant. La résorption est assurée par l'activité des ostéoclastes. À la place de l'os détruit, de nouveaux faisceaux osseux, appelés ostéons, se forment.

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