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Physiologie du développement du tissu osseux
P. Pastoureau
To cite this version:
P. PASTOUREAU
INRA Laboratoire de la Croissance et des Métabolismes des Herbivores
Theix,
63122Saint-Genès-Champanelle
Adresse actuelle:Institut de Recherches Servier
11, rue des Moulineaux
92150 Suresnes
Physiologie
du
développement
du
tissu
osseux
Quelle
que soit
l’espèce
animale considérée
et
les fins
auxquelles
cette
espèce
est
élevée,
il
est
indispensable
de
produire
des
animaux
ayant
un
squelette
bien
développé
et
résistant. Le
manque
de résistance
du
squelette
est
l’une des
causesmajeures
de réforme chez le cheval de
selle
et
peut
également
entraîner
uneréforme
précoce
des
reproducteurs
mâles
oufemelles.
Les
lésions
osseusesdes
pattes,
également fréquentes
chez
les vaches laitières
et
les
poulains,
entraînent des
pertes
importantes
pour
les éleveurs. Ces
problèmes zootechniques soulignent
la nécessité
de
mieux
comprendre
la
physiologie
du
développement
du
tissu
osseuxchez
les
animaux
de ferme.
Le
squelette
conditionne le format de l’ani-mal et donc indirectement sacomposition
cor-porelle
à unpoids
donné,
sacapacité
d’inges-tion, au moins pour
partie,
et sa durée de vieproductive.
Il se compose du tissu osseux, ducartilage
deconjugaison
(pendant
lacrois-sance)
et ducartilage
articulaire. Le tissuosseux est le
siège
d’unremodelage
permanent
(Frost 1973)
qui,
chezl’adulte,
fait suite aumodelage
osseuxqui
se déroulejusqu’à
la finde la croissance.
Modelage
etremodelage
coexistent
pendant
la croissance, alors que, chezl’adulte,
seul leremodelage
existe. Leremodelage
permet
à l’os d’exercer enpremier
lieu
son rôle
de réserveminérale,
enparticulier
de calcium. D’autre part, l’os peut ainsi se
renouveler et
garder
sescaractéristiques
méca-niques.
1
/
Structure
du tissu
osseuxLe tissu osseux est un tissu
conjonctif.
Il estdonc constitué de cellules et d’une substance intercellulaire
qui
a laparticularité
de secalci-fier
(figure 1).
1.
1
/
Les
cellules du
tissu
osseuxa / Les ostéoclastes
Les ostéoclastes sont de grosses cellules mul-tinucléées
(figure
1).
Ils résorbent le tissuosseux et forment dans l’os des encoches ou
lacunes de
Howship (Baron
et al1986).
Cetterésorption
commence par une décalcificationde la matrice
organique puis
cette dernière estdégradée.
Résumé
!Le tissu osseux est un tissu
conjonctif qui
a laparticularité
de se minéraliser.Ceci confère à l’os ses
propriétés
debanque
minérale et de soutienmécanique
del’organisme.
De son bondéveloppement dépend
celui de tous les autres tissus. Ilest ainsi mis en
place
très tôt au cours de lapériode
foetale et reste sous étroitcontrôle,
notamment endocrinien(GH
etIGF-1),
pendant
toute la croissance mais aussi chez l’adulte dont le tissu osseux est lesiège
d’unremodelage
permanent.
La
physiologie
dudéveloppement
du tissu osseux est bien connue, enparticulier
lorsqu’elle
concernel’ostéogenèse
et la croissance des oslongs.
Lecartilage
deconjugaison
est leprincipal responsable
de la croissance enlongueur
d’un oslong, puisqu’il
est lesiège
de laprolifération
deschondrocytes
ainsi que de l’ossi-ficationendochondrale,
mécanisme parlequel
lecartilage
est transformé en os.La minéralisation de cet os néoformé constitue alors le stade ultime du
dévelop-pement du tissu osseux : elle se caractérise par la
précipitation
de cristauxd’hy-droxyapatite
au sein d’une matriceorganique
riche encollagène
de type I. Desméthodes d’évaluation de
plus
enplus spécifiques (histomorphométrie
etdosage
sérique
del’ostéocalcine)
peuvent
être utilisées pourapprécier
l’effet desprinci-paux facteurs de variation de la croissance osseuse ; une meilleure connaissance
de ces derniers
permet
d’envisager
lapossibilité
depouvoir agir
directement surb / Les ostéoblastes
Les ostéoblastes sont les cellules
impliquées
dans la formation osseuse c’est-à-direqu’ils
éla-borent la matriceorganique
osseuse(tissu
ostéoïde)
et contrôlent la calcification de cetissu ostéoïde
(Holtrop
1975, Frank1979)
(figure
1).
Dans les zones en formation active, ces cellules bordent le tissu osseux et montrent toutes lescaractéristiques
des cellulesimpli-quées
dans la formation de matriceorganique.
Le tissu osseux va ensuite êtreprogressivement
calcifié sous le contrôle des ostéoblastes.
c / Les
ostéocytes
Les
ostéocytes
sont des ostéoblastesprogres-sivement entourés de tissu osseux
(figure 2).
Ilssont situés dans les lacunes
périostéocytaires.
Selon son activitémétabolique, l’ostéocyte
peut
résorber du tissu osseux à
proximité
de salacune,
mais est aussicapable
de la formation secondaire d’une matriceorganique
calcifiéetout autour de cette même lacune.
d
/ Lescellules bordantes
La
plupart
des surfaces osseuses nonimpli-quées
dans une activité deremodelage
sont couvertes par une couche de cellulesbor-dantes. Ces
cellules,
trèsallongées
etaplaties,
séparent
la surface du tissu osseux et sa finecouche de tissu
ostéoïde,
du tissuhémato-poïétique
de la moelle osseuse. Il sepourrait
que ces cellules
jouent
un rôleimportant
dansl’homéostase minérale et dans la
préparation
des mécanismes de
remodelage.
1.
2
/
La
substance intercellulaire
osseuse
La substance intercellulaire est faite d’une
trame
organique
surlaquelle
sedéposent
lesconstituants minéraux.
a l La matrice
organique
La matrice
organique
est essentiellementcomposée
de fibrilles decollagène
detype
Iqui
représentent
90 % de la trameorganique
de l’ossec
dégraissé.
Ces fibrilles sontséparées
parune substance fondamentale interfibrillaire
qui
représente
10 % de la matriceorganique
osseuse. Elle est constituée de composants très variés tels que des
glycoprotéines (ostéonectine
etsialoprotéines
enparticulier),
desphospho-protéines,
desprotéolipides,
desprotéines
contenant des acidesgamma-carboxyglutami-ques
(ostéocalcine),
desprotéoglycans.
b / La substance minérale
La substance minérale du tissu osseux est un
phosphate
de calcium cristallisé sous formed’hydroxyapatite.
Les cristaux sontdéposés
dans les espacesinterfibriIlaires,
lelong
des fibrilles decollagènes
etparfois
dans cesfibrilles.
La substance minérale
représente
50 % dupoids
de l’os frais et 70 % dupoids
de l’os sec.Le
squelette
d’un adulte contient environ 99 %du calcium de
l’organisme
et de 80 à 90 % duphosphore.
1.
3
/
La
texture
du tissu
osseux(structure
interstitielle)
Chez le foetus et le
jeune,
lecartilage
est très viteremplacé
par de l’os fibreux immature nonlamellaire caractérisé par la
disposition
anar-chique
et enchevêtrée des fibrilles decolla-gènes
de son armatureprotéique.
Au contraire,chez
l’adulte,
l’os est caractérisé par une texture lamellairequi
luigarantit
sa résistancemécani-que
(figure 1).
1.
4
/
La
structure
morphologique
des
os :exemple
de l’os
long
Un os
long comprend
troisparties
(figure 3) :
- la
diaphyse :
os compact creusé en son centre par la cavité médullaireremplie
de moelleosseuse. - les
épiphyses :
osspongieux,
recouvert àl’ex-trémité par le
cartilage
articulaire.- les
métaphyses :
sous laplaque
de croissance,elles sont le
siège
de l’ossificationendochon-drale,
responsable
de la croissance enlongueur
de l’os.
2
/ Ostéogenèse
et
croissance
..,.-..-!----...,
-Au cours du
développement
foetal,
mais aussipendant
la croissancepostnatale, chaque
pièce
squelettique
croit enlongueur
ainsiqu’en
largeur,
concomitamment auxphénomènes
d’ossification
(remplacement
ducartilage
par de l’os fibreuxpuis
lamellaire)
et deminéralisa-tion
(dépôts
progressifs
de cristauxd’hydroxya-patite
sur la matrice osseusenéoformée).
Les mécanismes de la croissance en
épais-seur des os font
appel
à l’ossification demem-brane. Ce
type
d’ossification a uneimportance
Le
squelette
se met enplace
très tôt chezle
foetus sous la forme d’unemaquette
cartilagineuse.
plats
et des os de la face. Dans le cas des oslongs,
l’ossification de membrane sedéveloppe
à
partir
dupérioste
et de la virolepérichondrale
qui
assurent une croissance enépaisseur
de l’oslong
tant au niveau de ladiaphyse
qu’au
niveaudu
cartilage
deconjugaison
(Coutelier
1980).
Leparagraphe
suivant étantplus particulièrement
consacré à l’étude de la croissance des os
longs,
nous insisteronsuniquement
sur lesmécanismes de l’ossification endochondrale
qui
sont lesplus impliqués
dans la croissanceen
longueur
de ces os.2.
1
/
Ostéogenèse
et
croissance
des
oslongs
Toute
pièce
osseuse dérive dumésenchyme
primitif.
Dès lespremières
semaines de la vieembryonnaire,
les cellules fusiformes dont il est constitué se divisent activement et élaborentune substance fondamentale
déjà
riche encol-lagène
etprotéoglycans.
En secondensant,
cescellules s’isolent du
mésenchyme
environnant pour former l’ébaucheprimitive
de la futurepièce
osseuse. Dans les os à croissanceendo-chondrale,
l’ébauche subit trèsrapidement
unetransformation
cartilagineuse
complète.
Chez l’enfant parexemple,
dès la 71 semaine de vieembryonnaire,
toutes les cellules sontdifféren-ciées en
chondrocytes
(cellules
caractéristiques
du
cartilage)
et l’ébauchecartilagineuse
consti-tue alors une véritable «
maquette » ayant
déjà
la forme de l’os
qui
laremplacera.
Dans le cadre de
l’ostéogenèse
et de lacrois-sance en
longueur
d’un oslong,
deux méca-nismesprincipaux
se déroulent simultanément.D’une
part,
leschondrocytes
semultiplient
etsynthétisent
la matricecartilagineuse,
contri-buant ainsi à l’accroissement en taille de la
pièce
squelettique.
D’autrepart,
cette matricecartilagineuse
estprogressivement
remplacée
par de l’os. La transformation du modèlecarti-lagineux
en os définitif de l’adulte(ossification
endochondrale)
débute chezl’embryon
et setermine
après
lapuberté.
Ellecomporte
aussiplusieurs
étapes
étroitementimbriquées
quel’on
peut
artificiellementséparer
en trois :ossi-fication
primaire,
ossificationsecondaire,
crois-sance en
longueur.
a / L’ossification
primaire
L’ossification
primaire,
avec modèlecartilagi-neux, se déroule lors de la mise en
place
de ladiaphyse
et del’épiphyse,
ainsi quependant
laphase
de croissance au niveau ducartilage
deconjugaison.
Ellecomprend
toujours
(voir
figure 4) :
-
une
hypertrophie
suivie d’une dégénéres-cence deschondrocytes
qui
crée des cavitésséparées
par des cloisons(septa)
de matricecartilagineuse
calcifiée ;
-
une invasion des cavités par des vaisseaux
sanguins,
des ostéoclastes et des ostéoblastes.Les ostéoclastes
(ou
chondroclastes)
détruisentpartiellement
les cloisonsinterchondrocytaires.
Les
ostéoblastes,
parappositions
successives,déposent
la substancepréosseuse
sur lesves-tiges
des septa. Laprogression
de cette érosionest schématisée sur la
figure
4.Finalement,
des travées d’os fibreux sontrapidement
déposées.
b / L’ossification
secondaire
L’ossification secondaire est le mécanisme
par
lequel
le tissu osseux fibreux estprogressi-vement
remplacé
par du tissu osseuxlamel-laire.
c / La croissance en
longueur
Elle s’effectue par la
prolifération
ducarti-lage
deconjugaison,
ultime zonecartilagineuse
restant active
jusqu’à
la fin de la croissance.Celle-ci est en effet le
siège
de nombreusesmitoses des
chondrocytes,
donnant desgroupes de cellules
prolifératives
(cartilage
sérié ;
figure 5).
Cescellules,
à fortpotentiel
desynthèse,
produisent
de la matricequi
estensuite
remplacée
par du tissu osseux selon leprocessus d’ossification endochondrale. La fin
pouvoir
mitotique
deschondrocytes
ainsi que l’ossification ducartilage
deconjugaison
(figure 6).
2.
2
/
Dépendances
hormonales
Comme tous les tissus, l’os est sous un étroit
contrôle endocrinien
pendant
saphase
decroissance ainsi que
pendant
lapériode
deremodelage.
L’action des hormones va surtouts’exercer sur le
cartilage
deconjugaison.
Pen-dant la croissance, le
cartilage
deconjugaison
peut ainsi être considéré comme un véritable
organe dont l’activité
métabolique
reste intensejusqu’à
la maturité osseuse,âge
squelettique
adultemarqué
par la fusion osseuseméta-physo-épiphysaire
et l’arrêt de croissance. Enparticulier,
il constitue trèsprécocement
letissu cible des hormones de l’axe somatotrope
(hormones
chargées
deréguler
lacroissance).
a / L’hormone
de
croissanceL’hormone de croissance
(GH,
somatotro-pine), d’origine hypophysaire,
est nécessairepour assurer une croissance normale
après
lanaissance. Il est d’une
part
bien admis que, chez l’enfant insuffisanthypophysaire,
le retard statural induit estcaractéristique
etqu’il
peutêtre
corrigé
par uneinjection
de GH(Alberts-son-Wikland et al
1986).
D’autrepart,
l’hypo-physectomie
d’animaux immatures induit unretard
significatif
de la croissance et la GHadministrée à des rats
hypophysectomisés
sti-mule la croissance
longitudinale
del’os,
l’effetdépendant
de la dose et de la durée del’admi-nistration
(Thorngren
eta] 1973a,b).
La GHpré-sente avant tout une action
anabolique
avecsti-mulation de la
synthèse protéique
dans tous les organes. Elle intervient sur le métabolismelipi-dique
en mobilisant les acides gras et enfour-nissant une certaine
quantité
d’énergie
utiliséepour la
multiplication
deschondrocytes.
Maisla GH
agit
aussi directement sur la croissancelongitudinale
de l’os(Isaksson
et al 1982,Isgaard
et al1986).
L’action de la GH
pendant
la croissance estprépondérante
etbeaucoup
d’études récentesportent
sur larégulation
de sa sécrétion et surles facteurs de sa stimulation. A cet
égard,
leGRF
(Growth
HormoneReleasing
Factor,
soma-tocrinine),
neuropeptide
hypothalamique,
a unrôle stimulateur de la sécrétion de GH
(Thorner
et al
1986). Injecté
chezl’animal,
ses effets surla sécrétion de GH sont très
significatifs
(Char-rier et al 1984,
Lapierre
et al1985).
b / La somatomédine
C(IGF 1)
L’action de la GH est aussi indirecte
puis-qu’elle
s’exerceégalement
par l’intermédiaire d’un métabolite : la somatomédine C ou IGF-1(Salmon
etDaughaday, 1957).
Le terme de somatomédine a été créé pourdésigner
dessubstances
apparaissant
comme les médiateursde la GH sur la croissance
squelettique.
L’IGF-Iest sécrétée en
majeure partie
au niveau du foiesous l’action de la GH
(Schwander
et al1983).
Cependant,
des travaux récents ont démontré que d’autres tissus que le foiesynthétisaient
cetteprotéine.
Eneffet,
des tibias de foetus de rats maintenus en milieu de culture ont libéré de l’IGF-I dans le milieu et l’addition de GH aprovoqué
uneaugmentation
de laconcentra-tion en IGF-I dans ce même milieu
(Stracke
et al1984).
Ses sites d’action sont en faitmulti-ples,
mais son effet leplus
manifeste s’exerce au niveau ducartilage
deconjugaison
enfavo-risant la
prolifération
deschondrocytes (Burch
et al
1986).
Agissant
aussi sur l’activitéostéo-blastique (Chenu
et al1986),
l’IGF-I semble influencer l’ensemble du processus decrois-sance en
longueur
de l’ospuisque
desinjec-tions locales chez le rat ont abouti à une
stimu-lation
rapide
de la croissancelongitudinale
de l’os(Isgaard
et al1986).
En fait l’action de l’IGF-I est intimement liée à celle de la GH. Pour résumer un ensemble de mécanismesrelativement
complexes,
la GH stimule lacrois-sance
longitudinale
del’os,
directement enfavorisant la différenciation des cellules
précur-seurs de la
plaque
de croissance etindirecte-ment en augmentant leur
réceptivité
à l’IGF-I et laproduction
locale d’IGF-I. Tout cecicontri-bue alors à la
prolifération
deschondrocytes
différenciés
(Isaksson
et al1987).
c / Les autres
hormones
La GH et l’IGF-I sont les deux
principales
hormones
impliquées
dans larégulation
de la croissancesquelettique. Quelques
études onttoutefois démontré que d’autres hormones pou-vaient intervenir soit
directement,
soit indirec-tement enpotentialisant
les effets de la GH oude l’IGF-1.
Les hormones
thyroïdiennes
In vitro, la
triiodothyronine (T3)
a un effet sur lecartilage
deconjugaison
(Burch
et VanWyk 1987).
Il est tout d’abordprobable qu’elle
stimule laprolifération
deschondrocytes
enpotentialisant
les effets de l’IGF-I. Parailleurs,
elle
pourrait
favoriser la maturation ducartilage
en accélérant le mécanisme de différenciation
des
chondrocytes
prolifératifs
enchondrocytes
dégénératifs.
Thorngren
et Hansson(1973)
ont démontréque la
thyroxine (T4)
stimulait la vitesse decroissance
longitudinale
de l’os chez le rathypophysectomisé
enpotentialisant
les effets de la GH.Les hormones stéroïdiennes sexuelles
Les
oestrogènes
etandrogènes
ont un effet sur la croissance de l’osqui
est à peuprès
La
minéralisation
constitue
le
stadeultime du
développement
du tissu osseux.Leurs mécanismes d’action sont encore mal
élucidés. Les études
expérimentales
sur les hor-mones sexuelles montrent néanmoins que les effetsdépendent
essentiellement del’âge,
del’espèce,
du sexe et de la dose. Lesoestrogènes
suppriment
l’action de la GH maisagissent
aussi directement sur leschondrocytes
enblo-quant
leurmultiplication
dans laplaque
decroissance
(Gustafsson
et ai1975).
Enrevanche,
ils accélèrent la maturation des
chondrocytes
et contribuent à la calcification de la matricecar-tilagineuse (Koshino
et Olsson1975).
Latestos-térone accélère simultanément la croissance
longitudinale
et la maturation osseuse alors que,expérimentalement,
la castration les retarde(Morscher
1968).
Les hormones sexuelles
jouent
ungrand
rôledans la
phase
terminale de la croissance dusquelette
car il est à peuprès
évidentqu’elles
sont directement
impliquées
dans l’arrêt de lacroissance des os. Mais les mécanismes par
les-quels
laplaque
de croissance cesse son activitésont encore mal élucidés.
3
/ La minéralisation du tissu
osseux
On
peut
considérer que la minéralisation(ou
calcification)
constitue le stade ultime etpri-mordial du
développement
du tissu osseuxnéoformé,
lui conférant son rôle debanque
minérale et lui
permettant
deremplir
sesfonc-tions
mécaniques
en tant que tissu dur. Laminéralisation se traduit au
microscope
électro-nique
parl’apparition
de cristaux minérauxqui
viennentemplir
les espaces interfibrillaires ducollagène
(figure 2).
Le mécanismehistochimi-que de la calcification du tissu
préosseux
est mal connu. Lecollagène
osseux n’est en effetpas très différent des
collagènes
tendineux oucutanés mais a pourtant la
propriété
d’induirela nucléation cristalline. Certains facteurs sont
nécessaires à cette
nucléation,
telle uneconcentration suffisante au niveau des sites de
calcification des ions calcium
(Ca)
etphos-phore (P).
Lesostéocytes
situés au sein de l’os-téoïdejouent
un rôleimportant
dans laminéra-lisation par l’intermédiaire de
petites
vésicules calcifiantes(matrix
vesiclesd’Anderson)
richesen
phosphatases
alcalines,
libérées à distance de la cellule. La vitamine Dpermettrait
aucal-cium de se fixer sur ces vésicules.
La vitamine D3 est nécessaire à cette
calcifi-cation par l’intermédiaire de ses métabolites
actifs. Elle est transformée dans le foie en
25-hydroxycholécalciférol.
Ce 25-OHCC est à sontour transformé dans le rein en 1,25
(OH)
2D3surtout
synthétisé
dans les conditionsd’hypo-calcémie,
avec un effetsynergique
de la para-thormone. Ce métabolitequi agit
directementsur
l’absorption
intestinale du calcium enaug-mentant la
synthèse
de la CalciumBinding
Pro-tein(CaBP),
agit
aussi directement sur le tissu osseux pour induire sa minéralisation par l’in-termédiaireprobablement
de son effet sur lesostéoblastes dont la
présence apparaît
néces-saire à la minéralisation.La carence en vitamine D et toutes les pertur-bations dans son
métabolisme, qui
aboutissentà un déficit en 1,25
(OH)
2D3 ou à unproduit
phosphocalcique
bas,
arrêtent le processus de minéralisation du tissupréosseux.
4
/ Les méthodes d’évaluation
de la croissance
squelettique
Les méthodes d’évaluation de la croissance
du
squelette
peuvent être classées en troiscaté-gories :
méthodesglobales
(morphométrie,
radiographie),
méthodeshistologiques
(histo-morphométrie)
et méthodesbiochimiques
(dosage
sérique
del’ostéocalcine).
4.
1
/
Les
méthodes
globales
a / Les
méthodes
morphométriques
Le
simple
enregistrement
de la hauteur totale du corps au cours de la croissance reste la méthode laplus largement
utilisée enpédiatrie
pour calculer la vitesse de croissance en
hau-teur et pour établir les courbes « standard »
correspondantes (Tanner
et Davies1985).
Chezl’animal,
après
abattage,
unplus grand
nombrede mesures peuvent être effectuées directement sur les os. Cette méthode a été ainsi
largement
utilisée,
notamment chez les bovins(Robelin
1978).
b / Les méthodes
radiographiques
L’évaluation
morphométrique
de lacrois-sance du
squelette
resteimprécise
ou bien tropcoûteuse chez l’animal
puisque
dépendante
deson sacrifice. Parmi les méthodes
globales,
l’importance
del’analyse radiomorphométrique
resteprépondérante.
Ellepermet
le suivi de lamaturation du
squelette pendant
laphase
foe-tale par l’observation des centres d’ossificationprimaire
et secondaire(bovins :
Lindsay
1969,ovins : Wenham 1977,
porcins :
Wenham et al1973).
Grâce à cetteméthode,
larépétition
desmesures sur le même animal permet une
esti-mation assez
précise
de la dimension des oslongs
et de leur vitesse de croissance enlon-gueur. Des
équations
de modélisationmathé-matique
de ces 2 derniersparamètres
ontmême pu être
présentées
(Mc
Donald et al1977).
4.z
/ La
méthode
histomorphométrique
L’analyse
quantitative
au niveauhistologique
(histomorphométrie)
des os en croissance reste la méthode laplus
précise
pour enapprécier
notamment la vitesse de croissance en
lon-gueur. Cette méthode consiste à
quantifier
uncertain nombre de
paramètres
représentatifs
de lamorphologie
de laplaque
de croissance, de l’activitéproliférative
deschondrocytes,
del’in-tensité de l’ossification
métaphysaire
et de lavitesse de minéralisation du tissu osseux
néo-formé. Ces
paramètres
se mesurent enprincipe
sur des coupeshistologiques
d’oslongs
nondécalcifiés
présentant
uneplaque
de croissancebien différenciée
(figure 7
).
L’histomorphométrie
se base notamment surla
pratique
du double marquage parl’oxytétra-cycline
(OTC)
qui
permet l’introduction de la dimension «temps
» lisible sur une coupela croissance osseuse dans ses aspects
dynami-ques. Si elle est
injectée
dans la circulationsan-guine,
l’OTC a laparticularité
de sedéposer
surla matrice osseuse néoformée en cours de
minéralisation par liaison avec les cristaux
d’hydroxyapatite
(Skinner
et Nalbandian1975).
L’OTC émet une fluorescence
lorsqu’elle
estexcitée par des rayons
ultraviolets,
la bande fluorescente observée matérialise ainsi la situa-tion du front de minéralisation dans les heuresqui
suiventl’injection,
et deux marquagessuc-cessifs introduisent ainsi la variable « temps ».
Au sein de la
métaphyse,
siège
de l’ossificationendochondrale,
deux marquages successifs parl’OTC se matérialisent par deux fronts
fluores-cents,
chaque
front étant situé sur l’anciennelimite
cartilage-métaphyse
aujour
dumar-quage
(figure
8).
La mesure de la distance dansle sens de la
longueur
entre les deux frontsfluorescents permet alors d’estimer le taux de
croissance
longitudinale (TCL)
si l’on ramènecette distance au nombre de
jours séparant
les deux marquages successifs(Hansson 1967).
Le TCL se caractérise par une évolutioncaractéris-tique
au cours del’âge (Hansson
et al1972),
variable selonl’espèce
et le stade dedéveloppe-ment. Par
ailleurs,
ceparamètre
a été trèsuti-lisé pour tester l’effet des
principaux
facteurs de la croissancesquelettique
(Thorngren
et alL’ostéocalcine
sérique
est un marqueur sensible de laformation
osseuse etde la
croissancedu
squelette.
4.
3
/
La
méthode
biochimique
L’exploration
de tout métabolisme passe deplus
enplus
par la recherche de marqueursbiologiques
spécifiques
dosables notamment dans la circulationsanguine.
Eneffet,
les méthodes citéesprécédemment
sontgénérale-ment lourdes à mettre en oeuvre ou nécessitent
le sacrifice
systématique
de l’animal.Le besoin de nouveaux
paramètres
spécifi-ques et sensibles du métabolisme osseux a
conduit à la mise en évidence d’un marqueur
intéressant : l’ostéocalcine. C’est la
plus
abon-dante desprotéines
noncollagéniques
de l’os(15
à 20 % desprotéines
noncollagéniques).
Elle est
synthétisée
par lesostéoblastes ;
unefraction ne se fixe pas à l’os et passe dans la cir-culation
sanguine
où elle peut être dosée parméthode
radioimmunologique.
Chez
l’homme,
plusieurs
études ont montréque la mesure des teneurs en ostéocalcine séri-que constituait un marqueur sensible de la
croissance du
squelette (Delmas
et al1986)
ainsi que du
remodelage
osseux dans lesprin-cipales ostéopathies (Price
et al 1980, Deftos et al 1982, Delmas et al 1983, Slovik etal 1984).
Al’INRA,
nous avons montré que les teneurs enostéocalcine
sérique
diminuaientaprès
lanais-sance chez les bovins
(Coxam
et al1987)
et chez les ovins(Pastoureau
et al1988)
(figure
9).
Les teneurs en ostéocalcine sont
significative-ment corrélées aux valeurs des
principaux
paramètres
histomorphométriques
de lacrois-sance
squelettique
(Pastoureau 1988).
L’étude des teneurssériques
en ostéocalcine nous apermis
par ailleursd’analyser
lesconséquences
del’hypotrophie
foetale sur la croissancesque-lettique
chezl’agneau (Pastoureau
et al1988).
Conclusion
______
La croissance du tissu osseux conditionne le
développement
de lacharpente
squelettique
sur
laquelle
tous les autres tissus vont s’édifier.C’est un tissu dont le
développement
intervienttrès tôt au cours de la
période
foetale ;
c’est cequi
explique
notamment la difficulté de lamaî-trise de sa croissance. Celle-ci peut néanmoins être contrôlée en veillant notamment aux
apports
phosphocalciques.
L’amélioration denos connaissances sur les facteurs de la
régula-tion de la croissance osseuse nous
permet
aussid’envisager
lapossibilité
depouvoir agir
direc-tement sur l’os comme cela a été le cas avec leGRR Par
ailleurs,
nousdisposons
àprésent
d’outils d’évaluation
spécifique
pourapprécier
les effets des
principaux
facteurs de variationdu métabolisme osseux
(histomorphométrie
etmarqueurs
biochimiques).
Références
bibliographiques
ALBERTSSON-WIKLAND K., WESTPHAL O., WEST-GREN U., 1986. Daily subcutaneous administration of human growth hormone in growth hormone deficient children. Acta Paediatr Scand, 75, 89-97.
BARON R., NEFF L., TRAN Van P., NEFUSSI J.R., VIG-NERT A., 1986. Kinetic and cytochemical identification of osteoclast precursors and their differentiation into
multinucleated osteoclasts. Am. J. Pathol., 122, 363-378.
BURCH WH., WEIR S., Van WYK J.J., 1986. Embryonic
chick cartilage produces its own somatomedin-like
pep-tide to stimulate cartilage growth in vitro. Endocrinology, 119, 1370-1376.
BURCH W.M., Van WYK J.J., 1987. Triiodothyronin
stimulates cartilage growth and maturation by different mechanisms. Am. J. Physiol., 252, (Endocrinol. Metab,
15], E176-E182.
CHARRIER J., BARENTON B., DIAZ J., BATIFOL V, FRAYSSE A., DELECTANG F., 1984. Induction de la
décharge GH chez l’agneau par un hGRF (1-44J de
syn-thèse. Communication at International Conference «
Pep-tide Hormone Receptors. Regulation and Transmission of Information ». INSERM, Paris, Sept. 1984.
CHENU C., VALENTIN-OPRAN A., DELMAS P.D., CHA-VASSIEUX P.M., HARTMANN D.J., SAEZ S., MEUNIER
P.J., 1986. Growth hormone and somatomedin C activity
on human osteoblasts in short term culture. J. Bone Min. Res, 1, Abstract 154.
COUTELIER L., 1980. L’encoche d’ossification: aspect
particulier de la croissance d’un os long. 48-57, in Doin Ed. Notions fondamentales en orthopédie.
COXAM V, PASTOUREAU P., DELMAS P.D., DAVICCO
M.J., BARLET J.P., 1987. Markers for bone metabolism in
plasma from growing cattle. In : Cohn D.V, Martin T.J. &
Meunier P J (eds). Calcium Regulation and Bone
Meta-bolism, Basic and Clinical Aspects, volume 9, 640,
Else-vier,Amsterdam.
DEFTOS L.J., PARTHEMORE J.G., PRICE P.A., 1982.
Changes in plasma bone GLA-protein during treatment of bone disease. Calcif Tissue Int, 34, 121-124.
DELMAS P,D., WAHNER H.W., MANN K.G., RIGGS B.L.,
1983. Asséssment of bone turnover in postmenopausal
osteoporosis by measurement of serum bone
GLA-pro-tein. J. Lab. Clin. Med., 102, 470-476.
DELMAS P.D., CHATELAIN P., MALAVAL L., BONNE G.,
1986. Serum bone Gla-protein in growth-hormone defi-cient children. J. Bone Min Res, 1, 333-338.
FRANCK R.M., 1979. Electron microscope
autoradio-graphy of calcified tissues. Int. Rev. Cytol, 56, 183-253.
FROST H.M., 1973. Bone remodeling and its relation to
metabolic bone disease. Charles C. Thomas, Springfield,
Illinois.
GUSTAFSSON P.O.’, KASSTROM H., LINDBERG L., OLS-SON S.E., 1975. Growth and mitotic rate at the proximal tibial epiphyseal plate in hypophysectomized rats given
estradiol and human growth hormone. Acta Radiol, 344,
69
HANSSON L.I., 1967. Daily growth in length of diaphysis measured by oxytetracyclin in rabbit normally and after
HANSSON
L.L,
MENANDER-SELLMANN K., STEN-STROM A., THORNGREN K.G., 1972. Rate of normallongitudinal bone growth in the rat. Calc. Tiss. Res, 10,
238-251.
HOLTROP M.E., 1975. The ultrastructure of bone. Ann. Clin. Lab. Sci, 5, 264-271.
ISAKSSON O.G.P., JANSSON J.O., CAUSE I.A.M., 1982.
Growth hormone stimulates longitudinal bone growth
directly. Science, 216, 1237.
ISAKSSON O.G.P., LINDAHL A., NILSSON A., ISGAARD
J., 1987. Mechanism of the stimulatory effect of growth
hormone on longitudinal bone growth. Endocrinology
Rev, 8, 426-438.
ISGAARD J., NILSSON A., LINDAHL A., JANSSON J.O.,
ISAKSSON O.G.P., 1986. Effect of local administration of GH and IGF-1 on longitudinal bone growth in the rat.
Am. J. Physiol., 250, E367-E372.
KOSHINO T., OLSSON S.E., 1975. Normal and estradiol-induced calcification of the femoral head in rats. Acta
Radiol., 344, 47
LAPIERRE L., PELLETIER G., PETITCLERC D., MOR-ISSET J., COUTURE Y., BRAZEAU P., 1985. Effects of human growth hormone releasing factor 44-NH2 (h-GRFJ
on bovine growth hormone (bGH) release and milk
pro-duction in lactating dairy cows. Federation Proc, 44,
1358.
LINDSAY F.E.F., 1969. Observations of the loci of ossifica-tion in the prenatal and neonatal bovine skeleton. I. The
appendicular skeleton. The Brit. Vet. J., 125, 101-110.
McDONALD L, WENHAM G., ROBINSON J.J., 1977.
Studies on reproduction in prolific ewes. 3. The
develop-ment in size and shape of the foetal skeleton. J. Agric. Sci., Camb., 89, 373-391.
MORSCHER E., 1968. Strength and morphology of
growth cartilage under hormonal influence of puberty. Animal experiments and clinical study on the etiology of
local growth disorders during puberty. Reconstr. Surg.
Traumatol., 10, 1.
PASTOUREAU P., 1988. Croissance squelettique chez l’agneau normal et hypotrophique : évaluation
histomor-phométrique et biochimique. Thèse de Doctorat de l’Uni-versité Lyon I, 102pp.
PASTOUREAU P., MERLE B., DELMAS P.D., 1988.
Spe-cific radioimmunoassay for ovine bone gla-protein
(osteo-calcin). Acta Endocrinol (Copenh), 119, 152-160.
PASTOUREAU P., CHARRIER J., BLANCHARD M., BOIVIN G., , DULOR J.P., THERIEZ M., BARENTON B.,
1989. Effects of a chronic GRF treatment on lambs having
low or normal birth weight. Domestic Anim. Endocrinol,
6(4), 321-329.
PRICE P.A., PARTHEMORE J.G., DEFTOS L.J., 1980. New biochemical marker for bone metabolism. J. Clin. Invest., 66, 879-883.
ROBELIN J., 1978. Développement différentiel du sque-lette chez les bovins. Ann. Biol. Anim. Biochim.
Bio-phys., 18, 1-4.
SALMON W.D., DAUGHADAY W.H., 1957. A hormonally
controlled factor which stimulates sulfate incorporation
by cartilage in vitro. J. Lab. Clin. Med., 43, 825-839.
SCHWANDER J., HAURI C., ZAPF J., FROESCH E.R.,
1983. Synthesis and secretion of insulin-like growth
fac-tor and its binding protein by the perfused rat liver :
Dependence on growth hormone status. Endocrinolgy, 113. 297.
SILBERBERG R., 1971. Skeletal growth and aging.
Documenta Geigy. Acta Rheumatol, 26, 1.
SKINNER H.C.W., NALBANDIAN J., 1975. Tetracyclines
and mineralized tissues : review and perspectives. Yale J.
Biol. Med., 48, 377-397.
SLOVIK D.M., GUNDBERG C.M., NEER R.M., LIAN J.B.,
1984. Clinical evaluation of bone turnover by serum
oste-ocalcin. J. Clin. Endocrinol. Metab, 59, 228-230.
STRACKE H., SCHULTZ A., MOELLER D., ROSSOL S., SCHATZ H., 1984. Effect of growth hormone on
osteo-blasts and demonstration of somatomedin-C/IGF-1 in bone organ culture. Acta Endocrinol., 107, 16.
TANNER J.M., DAVIES P.S.W., 1985. Clinical longitudinal
standards for weight and height velocity for North American children. J. Pediatr., 107, 317-329.
THORNER et al. (21 auteurs), 1986. Physiological and clinical studies of GRF and GH. Rec. Prog. Horm. Res., 42, 589-640.
THORNGREN K.G., HANSSON L.L, 1973. Effect of
thy-roxine and growth hormone on longitudinal bone growth
in the hypophysectomized rat. Acta Endocrinol., 74, 24-40.
THORNGREN K.G., HANSSON L.I., MENANDER-SELL-MAN K., STENSTROM A., 1973a. Effect of hypophysec-tomy on longitudinal bone growth in the rat. Calc. Tiss. Res., 11, 281-300.
THORNGREN K.G., HANSSON L.I., MENANDER-SELL-MAN K., STENSTROM A., 1973b. Effect of dose and administration period of growth hormone on longitudinal
bone growth in the hypophysectomized rat. Acta
Endo-crinol., 74, 1-23.
WENHAM G., 1977. Studies on reproduction in prolific
ewes. 2. A radiographic study of the primary and second-ary ossification centres in the foetus, J. Agric. Sci., Camb., 88, 553-566.
WENHAM G., FOWLER V.R., Mc DONALD 1., 1973. A
radiographic study of skeletal growth and development
in the pig. Temporal pattern of growth. J. Agric. Sci., Camb., 80, 125-133.
Summary
Developmental physiology
of bone.As a mineralized connective tissue, bone is
both the mineral bank and the mechanical
support
of thebody.
Itsdevelopment
influen-ces the
development
of all the other tissues. Itsdifferentiation takes
place early
in the fetus and itsdevelopment
continuesduring
thegrowth
period
under strictregulation
(GH
andIGF-1).
Inadults,
boneundergoes
apermanent
remodelling.
Thedevelopmental
physiology
ofbone is well
known,
particularly osteogenesis
andlong
bonegrowth.
Thegrowth-plate,
inwhich
chondrocytes proliferate, plays
amajor
role in the
growth
inlength
of the bone. Itinduces the endochondral ossification
(trans-formation of
cartilage
intobone).
Themin-eralization of the
newly
synthesized
bonematrix constitutes the last
stage
of bonedevel-opment :
it is characterizedby
theprecipita-tion of
hydroxyapatite crystals
inside theorganic
matrix enriched intype
Icollagen.
Specific
methods have beendeveloped
(bone
histomorphometry, radioimmunoassay
ofoste-ocalcin)
tostudy
the effects ofregulating
fac-tors on bonegrowth,
in order to consider theuse of these factors in the future as a
possible
way of
directly modulating
bonegrowth.
PASTOUREAU P., 1990.
![[PDF] Langage C : Notions fondamentales](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)