A la naissance, le corps compte environ 270 os. Certains s’unissent, ou fusionnent, pour former un squelette de 206 os à l’âge adulte. Ensemble ils forment un squelette interne offrant une protection mécanique aux organes internes et assurant un rôle de soutien au mouvement lorsque des muscles et des tendons sont fixés dessus. Le tissu osseux est un substrat dynamique dont la structure repose sur un équilibre subtil entre la formation et la résorption de la matrice osseuse. Ce processus de construction prédomine durant l'enfance et l'adolescence, atteignant son apogée vers l'âge de 20 ans, avant de demeurer relativement stable pendant plusieurs décennies. Cependant, chez les femmes, la ménopause marque le début d'une phase de dégradation progressive du tissu osseux, caractérisée par des pertes annuelles de calcium de l'ordre de 1 à 2 % sur une période de 8 à 10 ans, souvent conduisant à l'ostéoporose. [1]
Dessin d’un squelette Humain
Composition et Anatomie du tissu osseux
On peut décrire les os selon leurs formes et les classer en 4 groupes : les os longs agissant principalement comme des leviers (humérus/radius/cubitus/fémur), les os courts qui sont des soutiens à la mobilité (poignets/chevilles), les os plats qui protègent les organes importants (crane/sternum), les os irréguliers qui n’entrent pas dans les catégories précédentes (vertèbre/bassin). Outre son rôle structurel évident, le squelette agit comme une réserve majeure de calcium pour l'organisme. Le calcium constitue une part essentielle de la matrice osseuse, avec une concentration moyenne de 25 à 30 moles, soit environ 1,0 à 1,2 kg pour un individu adulte, considérant qu'une mole de calcium équivaut à environ 40 grammes
On distingue deux compartiments dans le tissu osseux : l’os profond et l’os « de surface » au sein duquel le calcium est rapidement mobilisable et échangeable. Ce dernier joue un rôle primordial dans la régulation de la calcémie, par le biais d’échanges avec le liquide extracellulaire. En effet, l’os est un tissu en perpétuel remaniement, que l'on appelle remodelage, et on estime qu’il est renouvelé tous les 10 à 12 ans en moyenne. [3]
Le tissu osseux est donc un milieu vivant, caractérisé par une activité métabolique intense. Chez l'adulte ce tissu est lamellaire et se divise en trois types : tissu osseux haversien compact (os compact), tissu osseux haversien trabéculaire (os spongieux) et tissu osseux périosté. Le canal médullaire n’étant pas du tissu osseux mais une cavité qui peut contenir : de la moelle osseuse jaune qui est un stock de graisses ; de la moelle osseuse rouge composée de cellules souches qui vont produire les globules rouges, blancs et les plaquettes, ou bien si nous sommes dans les os de la colonne vertébrale la moelle épinière est assimilée au système nerveux périphérique.
Description des différents types de tissus constituants un os long
L'os compact constitue la diaphyse des os longs et l'enveloppe des os plats et courts. L'os spongieux constitue les épiphyses et les métaphyses des os longs et l'intérieur des os plats et des os courts. Les os périostés sont entourés d'une membrane : le périoste, qui joue un rôle fondamental dans la croissance en longueur et surtout en diamètre de l'os. Chez l'adulte, il est considéré comme quiescent à l'état physiologique. Ces types de tissus sont caractérisés par une diversité de cellules aux fonctions bien définies : [2]
- Ostéoblastes : Ce sont des cellules, arrondies, cuboïdes, mononucléées étendues sur la matrice qu'elles ont synthétisé. Leur principal produit, le collagène de type I, est assemblé en fibrilles dans le milieu extra-cellulaire. Ce sont les ostéoblastes qui sécrètent également la plupart des autres composants de la matrice extra-cellulaire osseuse et initient sa minéralisation.
- Cellules bordantes (ostéogéniques) : Ces cellules aplaties tapissent la surface des trabécules. Ce sont des ostéoblastes qui ont perdu la plus grosse partie de leur fonction de synthèse ; ils communiquent avec les ostéocytes à travers des processus intercellulaire dans les canalicules
- Ostéocytes : Ce sont des ostéoblastes qui ont été piégés dans la matrice minéralisée qu'ils ont synthétisé. Ils sont alors encastrés dans une lacune appelée ostéoplaste
- Ostéoclastes : Ces cellules de très grande taille sont responsables de la résorption de la matrice extracellulaire. Elles jouent un rôle essentiel dans l'homéostasie calcique, mais aussi dans le remodelage osseux. Elles sont étroitement liées avec le processus de formation osseuse par les ostéoblastes.
La matrice extra-cellulaire, une matrice collagénique, est d'abord synthétisée par les ostéoblastes. Sur cette matrice vient ensuite se déposer la phase minérale solide de l'os. Le rôle du fluide extra-cellulaire est très important, il doit contenir le calcium, le phosphore et les protons en quantité adéquate pour la formation du cristal. La précipitation spontanée n'est pas possible, l'étape initiale de la minéralisation est certainement induite par le collagène. Une fois commencée, la minéralisation primaire se poursuit rapidement de façon à ce que la densité de l'os augmente jusqu'à environ 70% du maximum possible en quelques jours, surtout par multiplication du nombre de cristaux. Pendant la minéralisation secondaire, la densité de l'os continue d'augmenter lentement pendant des années, surtout par augmentation de la taille et de la perfection des cristaux existants. Mais le taux d'acquisition des minéraux diminue en parallèle avec la disponibilité de l'espace. Par conséquent, au fur et à mesure que l'os vieillit, sa densité et sa cristallinité augmentent et sa proportion d'eau, sa perméabilité et son accès au fluide extra-cellulaire systémique diminuent. [2]
Au niveau dentaire : L'émail est la partie externe de la couronne des dents. C’est un matériau acellulaire qui recouvre la dentine. Il est très fortement minéralisé, à 96%, le reste de sa composition étant faite d’eau et de matière organique. Sa partie minérale est principalement composée d'un réseau de cristaux d'hydroxyapatite de calcium : Ca10(PO4)6(OH)2. Le fort pourcentage de minéraux dans l'émail est responsable non seulement de sa force et de sa dureté mais aussi de sa friabilité. [3]
Description anatomique d’une dent
Régulation du Calcium osseux et Vitamine D
Le Calcium et son activité métabolique se voient régulés principalement par 3 hormones : Calcitonine (Hypocalcémiante), Parathormone, et Vitamine D (Hypercalcémiantes). Au niveau du système squelettique la Vitamine D est l’hormone principale.
Le rôle de la Vitamine D dans la construction osseuse est connu depuis fort longtemps : dès la fin du XVIIIe siècle, un médecin anglais préconisait l’administration d’huile de foie de morue pour prévenir le rachitisme. Récemment, la Vitamine D a montré son intérêt, en association avec le calcium, dans la prévention des fractures ostéoporotiques. Elle réduit probablement l’incidence de certains cancers, d’infections, de maladies auto-immunes cardiovasculaires, neurologiques et psychiatriques. Les travaux expérimentaux plaident en faveur d’un effet neuroprotecteur de la vitamine D.
Différentes sources d’alimentations riches en Vitamines D
La Vitamine D, existante sous 2 formes, est rare dans l’alimentation : la Vit D3 (cholécalciférol), produite par les animaux, existe en grande quantité dans le foie de certains poissons comme la morue et le flétan, mais ces aliments sont rarement consommés. La Vit D2 (ergocalciférol) est présente dans les plantes, mais l’apport alimentaire de Vit D2 est encore plus faible que celui de la Vit D3. Nous synthétisons de la vitamine D3 dans la peau sous l’action du rayonnement solaire (UV-B), mais cette synthèse est réduite chez les sujets âgés du fait d’une réduction du contenu cutané en 7-déhydrocholestérol, précurseur de la synthèse de Vit D3. La Vitamine D provenant de la synthèse cutanée ou de l’alimentation est ensuite transportée jusqu’au foie où elle est hydroxylée en 25OHD (ou calcifédiol). La 25OHD constitue le substrat d’une seconde hydroxylation effectuée dans le rein sur le carbone 1, conduisant à la 1-25OHD (ou calcitriol). Le calcitriol est stimulé par la parathormone (PTH), lors des moments de faibles apports alimentaires en calcium, agissant en synergies pour activer l’absorption intestinale du calcium, réabsorber par les reins, et métaboliser le calcium osseux. [2]
Schéma du métabolisme de la Vitamine D et de son action sur le calcium
Au niveau osseux, le rôle de la Vitamine D serait de maintenir des proportions de Ca et PO4 dans le liquide extracellulaire lors de la formation osseuse. Mais son rôle le plus important s'exerce lors de la résorption extracellulaire en favorisant la formation d'ostéoclastes, et la synthèse de messagers cellulaires [2]
La vitamine D fixe le calcium sur l'os à dose physiologique alors qu'elle le libère à trop forte dose (hypervitaminose), provoquant une hypercalcémie. Elle est essentielle pour maintenir des proportions adéquates de calcium, cependant, si le déficit d’apport alimentaire s’accroit mobilisant plus forte la résorption osseuse, sur le long terme cela peut être à l’origine de l’ostéopénie puis de l’ostéoporose [2]
Vieillissement et Ostéoporose
Le vieillissement de la population Française, conséquence du baby-boom d’après guerres, augmente la part des personnes de +50ans de 29% de la population en 1991 à 37 % des Français en 2021. Loin des clichés, ces plus de 50 ans souhaitent conserver leur dynamisme et leur qualité de vie. Le maintien d’un bon état de santé occupe ainsi une place de plus en plus importante dans leurs préoccupations. [1]
Evolution de la masse osseuse au cours de la vie chez les Hommes et les Femmes
Chez un adulte de 70 kg la quantité de Calcium est d’environ 1,3Kg dont environ 99% se trouve dans l’os. L’acquisition et le maintien de la masse osseuse, ainsi que sa résistance, sont influencés par des facteurs environnementaux, dont l’activité physique et la nutrition. [4]
L'ostéoporose est définie par une diminution de la masse osseuse associée à une moindre qualité de l'os menant à une réduction de la force mécanique osseuse et donc à un risque accru de fracture.
Différents facteurs de risque d’ostéoporose sont clairement établis :
- la consommation excessive - d'alcool - de tabac - de café - de sel ou de protéines
- le manque : - d'activité physique - d'ensoleillement (et donc de vitamine D) - d'apport en calcium.
Certains sont inéluctables comme l’âge, le sexe et les antécédents familiaux, jusqu’à 18% des femmes de plus de 50 ans sont concernées [1]
Schéma montrant l’évolution de la densité osseuse en cas de déminéralisation
Le déficit en calcium en lien avec l’âge provient de l’absorption intestinale du calcium qui est moins efficace, ce qui entraîne une diminution de la disponibilité du calcium pour le tissu osseux. Ceci explique en partie que les apports nutritionnels conseillés sont majorés à partir de 55 ans pour atteindre 1200 mg par jour. Une recommandation toutefois peu souvent atteinte en France. Chez les femmes de plus de 45 ans, les apports moyens en calcium alimentaire sont de 754 mg par jour, soit moins des 2/3 des apports nutritionnels conseillés [1]
La vitamine D agit en complémentarité avec le calcium en favorisant sa fixation sur la matrice osseuse : elle contribue ainsi au maintien de la solidité des os. Un manque de vitamine D, qu’il soit d’origine endogène ou alimentaire, a donc un impact direct sur la santé osseuse. Des cures de 3 mois en Vitamine D et en Calcium sont recommandés au moins une fois par an, renouvelable plusieurs fois par an, notamment au-delà de 50ans.
- [1]https://www.nutripro.nestle.fr/sites/default/files/2021-04/calcium_os_et_osteoporose_de_la_femme_de_plus_de_50_ans.pdf
- [2] https://oatao.univ-toulouse.fr/2044/1/debouch_2044.pdf
- [3] ]https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01491091/document
- [4] https://www.cerin.org/wp-content/uploads/2011/05/Resume-calcium-phosphate-sante-osseuse-jp-bonjour.pdf