Illustration d'unfémur humain extraite deHenry Gray's Anatomy of the Human Body.La forme des os traduit l'adaptation évolutive aux fonctions qu'ils remplissent pour l'organisme.Os de pieds déformés par lalèpre.
Unos[a] est unorgane desVertébrés, essentiellement constitué d'untissu conjonctif solidifié qu'on appelle aussios. Grâce à leur structure, les os sont à la fois légers, souples et solides ; ceux desoiseaux contiennent de l'air et sont particulièrement légers.
L'ensemble des os d'un animal constitue sonsquelette. Chez unnourrissonhumain, on dénombre jusqu'à270 os ; chez un adulte, on en compte 206.
Dans lerègne animal, desévolutions alternatives dans la constitution du squelette par rapport à l'os sont lacoquille et l'exosquelette dechitine. Chez certains vertébrés (notamment lestortues), les os qui étaient internes sont devenus externes en se transformant encarapace.
Les os supportent les structures corporelles, protègent les organes internes, et (en conjonction avec lesmuscles) facilitent lemouvement ; ils sont également impliqués dans la formation descellules sanguines, lemétabolisme du calcium, et le stockage deminéraux. Ils peuvent jouer un rôle dedétoxification de l'organisme, par exemple en fixant leplomb (mais en le relarguant ensuite peu à peu, au risque de produire un « Saturnisme différé » dans le temps[1]).
lesos longs présentent une de leurs dimensions nettement plus grande que les deux autres. Ils présentent un corps oudiaphyse et deux extrémités ouépiphyses. Diaphyse et épiphyse sont reliées par une zone qui est le siège de la croissance : lamétaphyse ou cartilage decroissance aussi appelé cartilage de conjugaison. Celui-ci ne s'ossifie complètement qu'à la fin de la croissance. Exemples :fémur,tibia,
ladiaphyse, constituée de tissu compact épais appelécorticale oucortex. Elle est creusée du canal médullaire rempli demoelle osseuse jaune, et entourée d'une membrane (lepérioste) riche envaisseaux nourriciers qui participent à l'ossification en épaisseur,
lesépiphyses, situées aux extrémités : une épiphyse distale (caudale) et une proximale (crâniale). Elles sont formées de tissu spongieux, très riches en moelle rougehématopoïétique et recouvertes decartilage articulaire,
lamétaphyse, région située entre la diaphyse et l'épiphyse ;
lesos courts ont leurs trois dimensions sensiblement égales. Ils sont composés d'un noyau d'os spongieux entouré d'une corticale d'os compact. Exemples :carpes,tarses ;
lesos plats ont une dimension nettement plus courte que les deux autres. Ils sont composés de deux couches d'os compact, les tables externe et interne, enfermant une couche d'os spongieux (dite en diploë). Exemples :sternum,côtes,scapula,os pariétaux ;
lesos sésamoïdes, de petits os annexés à des ligaments. Exemple : patella (rotule) ;
Certains os présentent des petites excroissances que l'on nommeapophyses ou processus.
Une nouvelle classification des os est proposée : la classification de Carthage[3]. Cette classification ne se base pas sur la forme des os, mais sur les tissus qui les composent à savoir tissu osseux et tissu cartilagineux.
Avec cette typologie on distingue ainsi deux types d'os[3] :
os avec cartilage : les épiphyses et les os courts. Les os avec cartilage se développent dans la vie extra utérine, après la naissance. Ce sont des os de mobilité. Ils sont incomplètement visibles sur les radios simples. Leurs fractures perturbent la mobilité articulaire. Sur le plan chirurgical l'ostéosynthèse se fait par tuteur (interne vis, clou, lames) ;
os sans cartilage : les diaphyses et les os plats. Les os sans cartilage se développent pendant la vie intra utérine, avant la naissance. Ce sont des os de la statique. Ils sont entièrement visibles sur les radios simples. Leurs fractures gênent la statique. sur le plan chirurgical, l'ostéosynthèse est double (tuteur interne clou centro médullaire) et tuteur externe (plaques).
articulaires : les têtes articulaires, présentant à leur surface ducartilage articulaire,
non articulaires : expansions de plusieurs types :processus,tubérosités (volumineuses : elles servent à la traction mécanique), tubercules (moins volumineux que les tubérosités), crêtes, épines (par exemple, sur lesvertèbres) ;
Les zones de contact entre deux os sont appelées lesarticulations. Ces articulations peuvent être fixes ou plus ou moins mobiles.
Les os sont également reliés les uns aux autres par le biais deligaments interosseux. Ce sont des bandes detissu conjonctif, à la fois souples et résistantes.
Les ligaments sont à différencier destendons, qui relient chacun un os à unmuscle squelettique.
L'ensemble des os, des articulations, des ligaments interosseux, des tendons et des muscles squelettiques forme l'appareil locomoteur.
On distingue pour tout os deux parties dans letissu osseux proprement dit :
une partie centrale (os spongieux) : ce tissu spongieux est riche en cellules conjonctivesadipeuses et enéléments sanguins mais sa résistance est faible (en cas de fracture, il s'écrase facilement). Il est situé notamment dans l'os trabéculaire des os longs (à l'intérieur des épiphyses)
une partie périphérique (os compact) : c'est une partie osseuse dense, dure et très résistante formant un manchon plus ou moins épais (donnant naissance à la cavitémédullaire dans les os longs).
Les os sont de plus entourés d'une fine enveloppe conjonctive (Ne se situe qu'aux surfaces non recouvertes decartilage) : lepérioste, contribuant à l'innervation, la croissance et à la cicatrisation de l'os.
La partie minérale des os est composée essentiellement dephosphate de calcium apatitique dont la structure dépend du type de l'os et de son âge.
On distingue 2 catégories de cellules osseuses : lesostéoblastes (et leurs cellules dérivées :ostéocytes et cellules bordantes) et lesostéoclastes.
Lesostéoblastes ont une originemésenchymateuse. Elles sont reliées entre elles par desgap junctions. Elles sont à la surface de l'os en croissance, alignées sur les surfaces osseuses. Ce sont des cellules cuboïdes, 20 micromètres de diamètre, avec un grosnoyau à l'opposé de la surface apposée sur l'os. Leurs contours sont irréguliers et ils possèdent des prolongements leur permettant le contact avec d'autres ostéoblastes ou ostéocytes. Leur rôle est d'élaborer le tissu osseux immature (tissu ostéoïde) et de permettre sa calcification en élaborant desprotéines initiant lacristallisation (sialoprotéine osseuse(en) (BSP) / phosphoprotéines) et desenzymes permettant l'entretien de la calcification (phosphatase alcaline). Ils agissent aussi indirectement dans la résorption du tissu osseux en élaborant des substances agissant sur l'ostéoclaste.
Après un certain nombre de division, l'ostéoblaste élabore la matrice osseuse autour de lui ; dans un premier temps au niveau de la surface osseuse puis il s'entoure et se transforme enostéocyte ou en cellules bordantes (=cellule de réserve, aplatie et ayant la capacité de se re-différencier en ostéoblaste), elles conservent leursgap junctions qui leur permettent la diffusion des éléments nutritifs.
L'os est un ensemble de tissus. Le tissu osseux est un tissu conjonctif spécialisé. Il est donc constitué d'une matrice extracellulaire et de cellules. La matrice extracellulaire a 3 composantes : la substance fondamentale, les fibres et les glycoprotéines structurales.
Lasubstance fondamentale est constituée deglycosaminoglycanes sulfatés comme les chondroïtines sulfates et héparanes sulfates (au rôle anticoagulant), d'acide hyaluronique, d'eau, d'ions, de dépôts de sel decalcium. La matrice minérale représente environ 70 % du poids de l'os sec. Parmi les sels minéraux on trouve des cristaux d'hydroxyapatite (ouphosphate tricalcique) : ces cristaux suivent les fibres de collagène, descarbonates de calcium, desphosphates de magnésium. La matrice organique est faite essentiellement decollagène sous forme de larges fibres agencées en lamelles, deprotéoglycanes et de protéines non collagéniques spécifiques du tissu osseux comme l'ostéopontine (lie les cellules (ostéocytes) aux cristaux d'hydroxyapatites), l'ostéonectine et l'ostéocalcine. On retrouve aussi des protéines enfouies dans la matrice, d'origine non osseuse (fétuine,immunoglobulines, …).
Lesfibres sont principalement des fibres de collagène de type I (80 %) et XII, son collagène associé. On ne trouve jamais de collagène de type II qui est rencontré uniquement dans le cartilage. Les fibres sont parallèles les unes aux autres et sont organisées en fonction des forces de pressions exercées.
Si les ostéoblastes forment le tissu osseux, les ostéoclastes le détruisent. Ils creusent des surfaces d'érosion, leslacunes de Howship.
Les os de l'enfant sont plus mous que ceux de l'adulte et contiennent plus d'eau. L'ossification, c'est-à-dire le durcissement des tissus fibreux ou cartilagineux qui se transforment en os, se fait graduellement de l'enfance à la puberté. L'ossature de tout le corps se consolide selon la règle des développements proximo-distal (du plus proche au plus loin) et céphalo-caudal (du cerveau à la queue). Par exemple, les os des épaules durcissent avant ceux du pied[6].
Lors de l'ossification endomembraneuse, le tissu mésenchymateux, riche enfibroblaste donne des ostéoblastes après recrutement et différenciation. Il y a production de matrice ostéoïde. Cela se fait dans des zones particulières : lescentres d'ossification primaires. Elles sont peu minéralisées. Après la naissance, ces zones fusionnent et se minéralisent complètement.
L'ossification endochondrale débute donc au stade fœtal. À la naissance, seules les extrémités des os longs sont faites de cartilage. Ce n'est que vers l'âge de 18-21 ans, que le cartilage disparaît complètement des extrémités des os longs. À ce moment, la croissance est complètement arrêtée.
L'ossification endochondrale débute par des centres d'ossification primaires dans la partie moyenne de la matrice cartilagineuse. Contrairement à l'ossification endomembraneuse elle ne consiste pas en une transformation du tissu cartilagineux en tissu osseux. Elle se fait en deux étapes : une destruction de la matrice cartilagineuse puis son remplacement par du tissu osseux. L'ossification primaire dupérichondre (futur périoste) entraîne une transformation deschondrocytes : ils s'hypertrophient et dégénèrent. Dans cette zone hypertrophique, les sels de calcium précipitent et donnent un cartilage calcifié. Les chondrocytes prisonniers de cette matrice calcifiée, dégénèrent et ne sécrètent plus d'angio-inhibiteur. Il se produit une néovascularisation ; les chondroclastes creusent des cavités dans le cartilage calcifié. Les fragments de cartilages échappant aux chondroclastes servent de supports aux pré-ostéoblastes arrivés avec les bourgeons vasculaires. Les pré-ostéoblastes donnent des ostéoblastes qui sécrètent la matrice ostéoïde, celle-ci se minéralise pour donner de l'os. Les ostéoclastes sont à l'origine du canal médullaire. En périphérie, on retrouve la plaque épiphysaire qui contient du cartilage hyalin, du cartilage sérié (dû à la prolifération active des chondroblastes), du cartilage hypertrophique, du cartilage hypercalcifié, une ligne d'érosion (qui résulte de l'action des chondroclastes), une zone ostéoïde et une zone ossifiée. Cette plaque persiste jusqu'à ce que l'os ait atteint sa taille adulte. Quand le cartilage disparaît, les épiphyses et diaphyses fusionnent : la croissance est terminée. L'ossification endochondrale est à l'origine de la croissance en longueur des os.
La majorité des atteintes osseuses sont d'origine traumatique ; un choc physique, tel une chute ou un accident de la route, vient mettre en tension l'os jusqu'à son point de rupture : on parle alors defracture. Une fracture est suivie le plus souvent d'unedouleur localisée de plus ou moins forte intensité qui peut nécessiter la mise sousantalgique.
Il s'ensuit dans les semaines et les mois suivants une reconstruction physiologique de l'os par stimulation de l'activitéostéoblastique : on parle alors de cal osseux. Ce cal osseux nécessite le plus souvent la mise en contention des articulations sus et sous-jacentes pendant toute la période de cicatrisation de l'os. Lorsque la fracture est dite compliquée ou touchant certaines articulations précises, une simple contention ne suffit pas : une opération de chirurgie orthopédique est nécessaire pour éviter la formation d'un cal dit « vicieux » c'est-à-dire formant une saillie douloureuse ou déformant le membre, accentuant de ce fait l'impotence fonctionnelle du patient.
La plupart du temps les fractures se forment à partir des points de faiblesse de l'os déterminés par la matrice osseuse et les tensions mécaniques (par exemple zone d'insertion ligamentaire ou tendineuse). Certains facteurs accentuent le risque de fractures, tels l'ostéoporose, les fragilités osseuses constitutionnelles, les tumeurs bénignes, malignes et métastases, kystes et foyers infectieux.
Il existe différents types de fractures nécessitant pour chacune d'elles une prise en charge différente.
D'origine post-traumatique, elles font suite à un choc ou une torsion violente, elles nécessitent une prise en charge de la douleur, la réduction de la fracture, l'immobilisation du membre et la surveillance radiologique de la guérison. Certaines fractures simples nécessitent une chirurgie orthopédique lors de la réduction avec parfois la pose de matériel : clous, plaques, tiges, prothèse, etc.
Sans notion traumatique évidente, elles sont généralement le signe d'une maladie dégénérative, tumorale et parfois génétique de l'os. La réduction de la fracture s'accompagne alors de la prise en charge de la pathologie principale.
Elles concernent les fractures des gros os qui s'accompagnent souvent d'unehémorragie massive (de l'ordre de plusieurs litres) ou de fracture du crâne (hématome sous-dural,hématome extra-dural). L'arrêt de l'hémorragie est alors la priorité absolue avec le drainage de celle-ci. Le risque d'un choc hypovolémique justifie la mise sous perfusion.
Les fractures ouvertes peuvent être très impressionnantes visuellement, l'os fracturé fait éruption à travers la peau. La plaie doit être nettoyée et isolée rapidement : l'os réagit très mal aux infections qui nécessitent souvent un traitement antibiotique prolongé et peuvent même obliger à un ou plusieurscuretages à long terme.
Les prises en charge médicale et chirurgicale varient ensuite considérablement en fonction de la topologie de la fracture. Dans tous les cas une surveillance radiologique de la guérison est obligatoire.
Outre des pathologies induites par des fractures osseuses ou une déformation de la colonne vertébrale, uneostéogenèse imparfaite (maladie des os de verre ou fragilité osseuse constitutionnelle), par des anomalies de croissance (maladie d'Ollier, d'origine génétique) ou de type cal osseux ou épines osseuses, ou par les problèmes posés par lesrhumatismes, ou parfois par une hyperminéralisation osseuse (qui implique une hypovascularisation) ; lecancer et l'ostéoporose postménopausique sont les principales maladies graves qui concernent directement l'os chez l'Homme.
Une activité physique suffisante et un apport suffisant en calcium permettent de diminuer le risque ou l'importance de l'ostéoporose considérée par l'OMS comme le second problème de santé publique derrière les maladies cardiovasculaires ; vers 45 ans, la perte de matière osseuse (qui est la plus élevée à 18 ans) s'accélère pour atteindre en moyenne 40 % chez la femme entre 45 et 80 ans et 25 % chez l'homme.
Le cancer de l'os primitif est rare. Il s'agit surtout :
de l'ostéosarcome, qui concerne essentiellement les os longs. Il est rarissime avant 6 ans ou après 40 ans et est plus fréquent chez les garçons que les filles. (200 cas par an en France, dont 150 chez l'enfant = 5 % des cancers des 12-25 ans, selon le site Infocancer) ;
du « sarcome (ou tumeur) d'Ewing » ou « tumeur osseuse maligne de l'enfant et du jeune adulte » qui touche préférentiellement les os plats. Ce cancer est encore plus rare que l'ostéosarcome (2 à 3 nouveaux cas par an en France par million d'enfants de moins de 15 ans, avec un pic chez les 10-20 ans), mais il constitue pour les moins de 20 ans, la secondetumeur maligne la plus fréquente, derrière l'ostéosarcome.
Ce sont les cancers secondaires (issus demétastases) qui sont les plus courants.
Dans tous les cas, on associe généralement lachimiothérapie et lachirurgie (dont la chirurgie reconstructrice) qui ont récemment bénéficié de nombreux progrès mais qui restent lourdes, longues, coûteuses et parfois pénibles pour le patient.
Lesaturnisme n'est pas une maladie osseuse, mais un saturnisme « induit » ou « secondaire » peut être la conséquence d'unefracture, et il peut être transmis de la mère à l'enfant.
Coffret réalisé par assemblage de morceaux d'os découpés et sculptés, rappelant l'ivoire (finXIVe siècle).Peigne de parure (vers 1799-1820).Chercheur d'os en Angleterre auXIXe siècle.
Depuis la préhistoire, des os animaux ou humains ont eu des usages variés.
des éléments symboliques (crâne en particulier) de squelettes d'animaux ou humains conservés et parfois exposés de manière rituelle, utilisée par nombre de religions (ossuaires,catacombes, ...) ou pour des usages guerriers.
des objets pédagogiques, avec par exemple les squelettes reconstitués pour l'enseignement de la médecine ou de la biologie, pour le public des musées d'histoire naturelle ou pour l'apprentissage de l'anatomie aux artistes et aux professions paramédicales.
L'os est aussi source debioinspiration. En 2016-2017 des chercheurs ont produit un acierimitant l'os[11] (dans l'os des fibres nanométriques decollagène forment une structure stratifié, dont les couches sont orientées dans des directions différentes, et aux échelles millimétriques l'os a une structure en mie de pain organisée enTreillis (ensemble ordonné) qui le rend très solide, empêchant la propagation de fissures dans toutes les directions et à partir de n’importe quel point[11]. Desmétallurgistes ont copié ce principe en créant un acier nanostructuré à la manière de l’os en utilisant desalliages différents (avec des degrés de dureté différents)[11]. Pour s’y propager une fissure doit suivre un chemin complexe et vaincre de nombreuses résistances car les nano-parties souples de l’assemblage absorbent l'énergie des contraintes, même répétées, pouvant même refermer les microfissures juste après leur apparition[11]. De nouveaux aciers légers sont envisageables pour créer des ponts, robots, engins spatiaux ou sous-marins ou véhicules terrestres ou des structures qu’on veut rendre plus résistantes aux fissures ou plus exactement à la propagation de fissures risquant de conduire à une fracture de l’ensemble[11].
Moulin à broyer les os, pour produire un engrais riche en calcium, phosphore, magnésium.
Lorsqu'ils sont de bonne qualité (hormis les os deporcs pour certains usages) les os récupérés à l'abattoir à partir d'animaux de rente, d'élevage pour la viande ou degibier peuvent aussi être utilisés pour en extraire de lagélatine industrielle[12] et fabriquer desengrais ; avec parfois un risque d'obtenir un engrais pollué par leplomb ou d'autres toxiques. En effet, par exemple certainsradionucléides[13],[14] (potassium et phosphore radioactif) sont susceptibles d'avoir été accidentellement accumulés par desmammifères dans leurs os, de même pour leplomb qui se fixe préférentiellement et par ordre décroissant dans l'os puis dans le foie[15] (chez les mammifères après ingestion« 90 % du plomb sont liés auxérythrocytes et stockés pour 80 à 90 % dans les os »[16], non sans une certaine toxicité pour lesostéoblastes[17]. Or en1985 une étude de suivi vétérinaire a clairement montré que les foies de jeunes porcs envoyés à l'abattoir étaient dans un cas sur deux environ déjà trop contaminés par le plomb. La source de contamination était probablement leur nourriture car les vétérinaires n'observaient pas de variations géographique nette de la contamination[18] ; Lors de l'étude de 1985, sur 300 échantillons composés des 2reins par porcs (« jeunes porcins »[18]), 218 analyses ont été faites pour le plomb : 123 résultats étaient inférieurs au seuil de tolérantes qui était de 0,2 ppm (soit 56,4 %) et 95 le dépassaient (soit 43,6 %)[18]. Les mêmes analyse reconduites en 1986 ont confirmé celles de 1985[18].
Lafarine d'os est souvent produite avec des os (d'animaux terrestres) de seconde qualité ; les gros os longs peuvent être vendus enboucherie commeos à moelle. Les autres peuvent préalablement être utilisés pour la fabrication degélatine et/ou traités pour fabriquer duphosphate dicalcique ou de lapoudre d'osséine[12] ; la farine est produite par chauffage, dégraissage, séchage, broyage et tamisage des os[12] ; À titre d'exemple, en France (où sont produites environ 400 000 t/an[19], la farine d'os de porc produite par leséquarrisseurs et lesfondeurs contient en moyenne 34 % de phosphate de calcium, 4 % de carbonate de calcium et des protéines (36 à 40 % qui sont essentiellement le constituant ducollagène)[19]. Elle est revendue pour être intégrée dans l'alimentation animale (où elle sera mélangée avec de lafarine de viande plus riche en protéines[19]). Comme les farines de viandes et lesfarines de sang, les farines d'os sont soumises aux cours mondiaux desprotéines animales et végétales
Risques sanitaires : Leur incorporation, dans de mauvaises conditions, dans lesfarines animales données à desherbivores a été à l'origine de l'encéphalopathie spongiforme bovine (aussi appelée « maladie de la vache folle »), et peut-être de laCWD, deux maladies animales àprions. La consommation de restes humains par des humains a été dans un passé récent à l'origine de cas groupés d'un variant de lamaladie de Creutzfeldt-Jakob.
↑Tirapathi, Y., Duc, M., & Kaminsky, P. (1990).Persistance de l'imprégnation saturnine à distance de l'exposition. La Revue de médecine interne, 11(5), 359-362 (résumé).
↑Description sur les fragments d'un bas-relief provenant du tombeau du vizirRekhmirê, deThèbes, en 1470 av. J.-C. (d'après G. Fauner et W. Endlich, cités plus haut)
↑Mehennaoui, S. (1995).Toxicité du plomb chez les ruminants : 1. Surveillance biologique du saturnisme subclinique chez les bovins. 2. Toxicocinétique chez la brebis en lactation : modifications provoquées par le zinc et le cad[m]ium (Doctoral dissertation) (résumé).
↑Dehon, B., Nisse, C., Lhermitte, M., & Haguenoer, J. M. (2001).Métaux et médecine du travail. In Annales de toxicologie analytique (Vol. 13, No. 3, pp. 203-219). EDP Sciences.
↑Milgram, S. (2008).Effets cytoxiques et phénotypiques de l'uranium et du plomb sur des modèles cellulaires ostéoblastiques (Doctoral dissertation, Saint-Etienne).
↑abc etdvoir chap 2 p 189 et suivantes, paragraphe n°3 : Contamination par les métaux lourds : Qualité de la viand de porc : problème des résidus, par E Champalle et AM Matherat (Journées Rech. porcine en France, 20, 189-192 / PDF)
[Théry-Parisot & Costamagno 2005] Isabelle Théry-Parisot etSandrine Costamagno, « Propriétés combustibles des ossements. Données expérimentales et réflexions archéologiques sur leur emploi dans les sites paléolithiques »,Gallia Préhistoire, CNRS éditions,vol. 47,,p. 235-254(lire en ligne [suracademia.edu], consulté en).
