Ostéoblastes, ostéoclastes, ostéocytes

Cellules osseuses et renouvellement osseux

Malgré la minéralisation caractéristique, l'os est loin d'être un tissu mort. Au contraire, elle est le siège d'une « activité cellulaire intense, à tel point que chaque année environ 10 % de notre masse osseuse se renouvelle, par des mécanismes physiologiques de néo-formation et de résorption. Cela signifie que :

tous les 10 ans, le squelette est entièrement renouvelé.

Tout cela implique des modifications structurelles détectables uniquement au microscope et qui n'impliquent pas de changements macroscopiques de sa forme (au moins à l'âge adulte).

Les cellules osseuses sont divisées didactiquement en quatre catégories : les ostéocytes, les ostéoblastes, les ostéoclastes et leurs précurseurs. Il est bon de se rappeler, dès le début, que :

les ostéoblastes sont responsables de la formation de la matrice osseuse
les ostéoclastes sont responsables de la dégradation de la matrice osseuse

Concentrons-nous donc sur ces deux types de cellules. Quant aux cellules ostéoprogénitrices (appelées aussi préostéoblastes), il suffit de savoir qu'elles donnent naissance à d'autres types cellulaires et qu'elles se trouvent en grande quantité dans les surfaces endostéales et périostées de l'os.

Ostéoblastes

Les ostéoblastes sont des cellules spécialisées dans la production de tissu osseux.

Ils ont une forme globuleuse ou polyédrique, monostratifiée ; ils ont tendance à se juxtaposer, recouvrant de petites zones de la matrice osseuse, formant ce que l'on appelle le front de minéralisation.

Les ostéoblastes synthétisent les différents composants tissulaires, tant fibreux qu'amorphes, participant à la formation de l'ostéoïde et à la régulation de ses processus de minéralisation.

L'ostéoïde est donné par un support de fibres de collagène alignées pour former une matrice organique, sur laquelle sont liés les cristaux d'hydroxypatite et d'autres composants minéraux.Les fibrilles de collagène sont disposées selon des lignes de force préférentielles, de manière à donner à l'os propriétés de résistance aux contraintes mécaniques.

En plus du collagène de type I, qui s'assemble en fibrilles dans les espaces extracellulaires et sert de support à la minéralisation, les ostéoblastes produisent certaines protéines, comme l'ostéocalcine et l'ostéonectine, qui jouent une "action de soutien dans le processus de dépôt de la matrice calcifiée.

On pense également que les ostéoblastes jouent un rôle dans les premiers stades du processus de résorption en traitant des protéases spécifiques et des facteurs d'activation des ostéoclastes.

Les ostéoblastes sont des cellules d'origine mésenchymateuse (le mésenchyme est le tissu conjonctif embryonnaire qui donne naissance, pour les stades ultérieurs de développement, au tissu conjonctif adulte).

Ostéoclastes

Les ostéoclastes sont de grandes cellules, d'un diamètre compris entre 20 et 100 microns, dotées de nombreux noyaux, mobiles et spécialisées dans la résorption du tissu osseux.

Grâce aux nombreuses microvillosités, les ostéoclastes s'attachent comme des ventouses à une section de la matrice osseuse ; ils sont généralement acceptés dans de petits écarts connus sous le nom de Howship. Ici, ils sécrètent des acides protéolytiques et des enzymes, digérant à la fois le collagène de soutien et la matrice inorganique et solubilisant les minéraux qu'il contient.

La résorption du tissu osseux opérée par les ostéoclastes joue un rôle important dans le processus de régénération et de remodelage du tissu osseux, mais pas seulement. Ces cellules sont en effet importantes pour réguler les concentrations sériques de calcium et de phosphore.

Ostéocytes

La sécrétion des ostéoblastes se fait selon une orientation très précise : elle est initialement polarisée vers la surface osseuse préexistante, mais à intervalles réguliers elle tourne aussi dans les autres directions ; de cette manière les ostéoblastes s'éloignent les uns des autres et restent emprisonnés dans la matrice en cours de minéralisation. Une fois « muré », il ralentit considérablement son activité métabolique et devient un ostéocyte.

Lorsque les ostéoblastes ont épuisé leur fonction, ils entrent dans un état de quiescence*, ou ils se transforment en cellules moins actives, appelées ostéocytes, qui restent piégées dans la matrice osseuse calcifiée. Ensemble, ceux-ci constitueront environ 90 % du stock de cellules osseuses**.

Il semble que la fonction des ostéocytes soit de participer au remodelage osseux en réponse à des stimuli de diverses natures. Sous l'impulsion de la calcitonine et de l'hormone parathyroïdienne, ils participent également à la régulation des taux sanguins de calcium et de phosphore, contrôlant à la fois l'activité des ostéoclastes et celle des ostéoblastes.

(*) Lorsque le processus de formation d'os nouveau est épuisé, certains ostéoblastes cessent leur activité, réduisent leurs organites et se transforment en une membrane de cellules aplaties (cellules de revêtement osseux).

Ces cellules sont disposées pour couvrir la surface osseuse lorsque celle-ci est en phase de quiescence ; on leur attribue un rôle dans la médiation des échanges entre les vaisseaux sanguins et les ostéocytes.

(**) Les cellules ostéoprogénitrices, les ostéoblastes et les ostéocytes sont des phases fonctionnelles consécutives du même type cellulaire. Les ostéoclastes, quant à eux, dérivent de précurseurs qui ont migré dans le tissu osseux à partir du sang, les pré-ostéoclastes, qui à leur tour se différencient des cellules souches de la moelle osseuse hématopoïétique.