Cartilage - 241114_Cartilage_Regazzi PDF

Le cartilage Tissus conjonctif - Caractéristique de la matrice extracellulaire - Les différents types de cartilage - Distribution anatomique - Cartilage hyalin - Propriétés - Histogenèse - Exemples de pathologies - Cartilage...

Le cartilage Tissus conjonctif - Caractéristique de la matrice extracellulaire - Les différents types de cartilage - Distribution anatomique - Cartilage hyalin - Propriétés - Histogenèse - Exemples de pathologies - Cartilage élastique - Fibrocartilage 1  Caractéristiques de la matrice extracellulaire La consistance de la matrice extracellulaire du cartilage permet de résister aux pressions mécaniques sans déformation permanente. Ces propriétés de la matrice sont dues à: - des interactions électrostatiques entres les fibres de collagène et les protéoglycanes. - la fixation d’un très grand nombre de molécules d’eau. 2 Les différents types de cartilage Il existe trois types de cartilage: - le cartilage hyalin > - progressivement remplace de elos par - le cartilage élastique - le fibrocartilage 3 Distribution Cartilage anatomique élastique des cartilages Cartilage hyalin Fibrocartilage 4 Le cartilage hyalin est un type de cartilage lisse et translucide qui se trouve dans plusieurs parties du corps humain, notamment les articulations, le nez, la trachée, et les extrémités des côtes. Il est constitué principalement de cellules appelées chondrocytes, qui sont entourées par une matrice extracellulaire riche en collagène de type II et en protéoglycanes. Le cartilage hyalin a plusieurs fonctions : Amortir les chocs et réduire les frottements : Dans les articulations, il permet aux os de glisser les uns contre les autres de manière fluide, ce qui facilite le mouvement. Soutenir les structures : Par exemple, dans les voies respiratoires (nez, trachée), il aide à maintenir la forme et la perméabilité. Croissance des os longs : Pendant le développement, le cartilage hyalin forme le modèle de base de l’os, qui est ensuite progressivement remplacé par de l’os mature. Contrairement à d’autres tissus corporels, le cartilage hyalin a une faible capacité de régénération, car il est avasculaire (sans vaisseaux sanguins), ce qui rend les lésions cartilagineuses difficiles à guérir. Les chondrocytes sont les cellules spécialisées du cartilage, responsables de la production et de l’entretien de la matrice extracellulaire qui compose le tissu cartilagineux. Ils jouent un rôle essentiel dans la formation, la réparation et le maintien du cartilage, en sécrétant des composants tels que le collagène de type II et les protéoglycanes, qui donnent au cartilage sa résilience et son élasticité. Caractéristiques principales des chondrocytes : Enfermés dans des lacunes : Les chondrocytes sont situés dans de petites cavités appelées lacunes au sein de la matrice cartilagineuse. Origine : Ils proviennent des cellules mésenchymateuses, qui se différencient d’abord en chondroblastes, puis en chondrocytes à mesure que la matrice se forme autour d’eux. Métabolisme faible : Ils ont un métabolisme relativement bas et sont souvent limités en oxygène, car le cartilage est un tissu avasculaire (sans vaisseaux sanguins). Les chondrocytes varient légèrement en fonction du type de cartilage (hyalin, élastique, ou fibreux) dans lequel ils se trouvent, adaptant la matrice qu’ils produisent aux besoins spécifiques de chaque type de tissu.  Cartilage hyalin (extrémité des côtes, nez, voies respiratoires sup., articulations) périchondre Ext. (tissus conionstit dense) Int. chondrocytes (dans lacunes) matrice 5  de chondrocyte petit groupe zone territoriale chondrone, (capsule) groupe isogénique autour Cellule divise 1 ,2 a Czone foncie content GAG 3 fois zone interterritoriale 6 Chondrocte microscopie electronique (glycopro analogue fonctionla fibronectine 7 La chondronectine est une glycoprotéine présente dans le cartilage qui joue un rôle essentiel dans la fixation des chondrocytes (les cellules du cartilage) à la matrice extracellulaire environnante. Elle facilite ainsi l’adhésion des chondrocytes aux composants de la matrice, en particulier au collagène de type II et aux protéoglycanes, ce qui stabilise la structure du cartilage. Fonctions principales de la chondronectine : Adhésion cellulaire : Elle permet aux chondrocytes de rester ancrés dans la matrice cartilagineuse, ce qui est important pour le maintien de la structure et de la fonction du cartilage. Interaction avec la matrice extracellulaire : En se liant aux composants comme le collagène et les protéoglycanes, la chondronectine aide à structurer la matrice et à assurer la distribution des forces de compression et de tension dans le cartilage. Cette glycoprotéine est donc cruciale pour le bon fonctionnement du cartilage, en contribuant à sa stabilité et à sa résistance, bien que son rôle soit souvent moins étudié que celui d’autres composants de la matrice, comme le collagène ou les protéoglycanes.  La matrice extracellulaire du cartilage hyalin Collagène de type II Sous forme de fibrilles de dimensions submicroscopiques et dont l’indice de réfraction est presqu’identique à celui de la substance fondamentale. 1. Propriétés optiques du collagène et de la substance fondamentale : Le collagène de type II, sous forme de fines fibrilles, a un indice de réfraction très proche de celui de la substance fondamentale du cartilage (composée de protéoglycanes et d’eau). Quand la lumière traverse le cartilage hyalin, elle n’est pas beaucoup déviée entre ces deux composants (collagène et substance fondamentale). 2. Conséquences optiques : Puisque leurs indices de réfraction sont presque identiques, le collagène de type II et la substance fondamentale se mélangent visuellement. Cela explique pourquoi le cartilage hyalin a un aspect homogène et translucide en microscopie optique classique : il est difficile de distinguer les fibrilles de collagène de la matrice environnante. 3. Analogie : Imagine un verre d’eau dans lequel tu ajoutes du sucre dissous. Comme les indices de réfraction de l’eau et du sucre dissous sont proches, tu ne vois pas le sucre sous forme distincte. De la même manière, les fibrilles de collagène “se fondent optiquement” dans la substance fondamentale du cartilage hyalin. 8  La matrice extracellulaire du cartilage hyalin Agglomérats de protéoglycanes & acide hyaluronique Agrécane (proteoglycane protéine de liaison du cartilage kératane sulfate hyalin chondroitine sulfate protéine centrale 9 Les agglomérats de protéoglycanes sont de grandes structures complexes formées par l’association de plusieurs protéoglycanes autour d’une molécule centrale d’acide hyaluronique. Ces agglomérats se trouvent principalement dans le cartilage, où ils jouent un rôle clé dans la résistance à la compression et la rétention d’eau. Voici leurs principales caractéristiques et fonctions : Structure : Chaque protéoglycane est composé d’une protéine centrale à laquelle sont attachées des chaînes de glycosaminoglycanes (GAG), comme le chondroïtine sulfate et le kératane sulfate. Ces protéoglycanes se fixent ensuite sur l’acide hyaluronique via des protéines de liaison, formant ainsi un agglomérat volumineux. Rétention d’eau : Les chaînes de GAG, chargées négativement, attirent et retiennent de grandes quantités d’eau, ce qui confère aux agglomérats de protéoglycanes une capacité de gonflement et de résistance à la compression, essentielle pour le cartilage. Amortissement et élasticité : Les agglomérats aident à absorber les chocs et à répartir les charges mécaniques dans le cartilage articulaire, contribuant à la flexibilité et à la protection des articulations. Ces structures sont donc essentielles pour la fonction mécanique du cartilage, en lui permettant de résister aux pressions et de se déformer temporairement tout en retrouvant sa forme initiale.  Le cartilage est dépourvu de capillaires sanguins, de vaisseaux lymphatiques et de faisceaux nerveux. vaisseau absence devaisseaux la périchondre sanguins affectent des tissus physiologie Limitation de l’épaisseur des cartilages Oxygénation relativement précaire (cellules braditrophiques) métabolisme Cent Le glucose est métabolisé surtout par voie anaérobique glycocyse 10 Le cartilage est un tissu avasculaire, c’est-à-dire qu’il ne contient pas de vaisseaux sanguins. Cette absence de vascularisation présente des avantages et des inconvénients pour le tissu cartilagineux. Caractéristiques et conséquences de l’absence de vaisseaux sanguins : Nourriture et oxygène par diffusion : Les chondrocytes, cellules du cartilage, reçoivent les nutriments et l’oxygène nécessaires par diffusion depuis le périchondre (une couche de tissu conjonctif qui entoure le cartilage, sauf dans le cartilage articulaire) ou le liquide synovial dans les articulations. Cela limite la taille et l’épaisseur du cartilage, car les nutriments ne peuvent diffuser efficacement que sur de courtes distances. Faible capacité de régénération : L’absence de vaisseaux sanguins ralentit la réparation du cartilage en cas de lésion, car le flux sanguin joue un rôle essentiel dans le processus de guérison en apportant des cellules et des nutriments nécessaires à la réparation tissulaire. C’est pourquoi les lésions du cartilage, notamment dans les articulations, sont souvent difficiles à guérir et peuvent conduire à des problèmes chroniques. Métabolisme réduit : Les chondrocytes du cartilage ont un métabolisme bas, en partie en raison de l’apport limité en oxygène. Cela leur permet de survivre dans un environnement pauvre en nutriments, mais limite leur activité, d’où une faible capacité de régénération et d’adaptation. En somme, l’absence de vascularisation permet au cartilage d’être un tissu relativement stable et peu sujet aux infections, mais elle réduit également sa capacité de réparation, ce qui pose des défis en cas de dommages.  Histogenèse du cartilage hyalin de transcription facteur SOX9 mésenchyme chondroblastes chondrocytes L’histogenèse du cartilage hyalin commence par la condensation des cellules mésenchymateuses dans les zones où le cartilage se formera. Ces cellules se différencient ensuite en chondroblastes, qui produisent la matrice extracellulaire riche en collagène de type II et en protéoglycanes. À mesure que la matrice entoure les chondroblastes, ceux-ci se retrouvent enfermés dans des cavités appelées lacunes et deviennent des 11 chondrocytes, les cellules matures du cartilage.  Croissance du cartilage hyalin Croissance interstitielle Croissance par apposition multiplication des chondrocytes A partir des chondroblastes du - surtout premières phases périchondre initiale - cartilages de conjugaison permet à l'o après phase S'allonger après la naissance - cartilages articulaires de predomine 12 1. Croissance par apposition Lieu : Cette croissance se produit à la surface externe du cartilage, sous le périchondre (tissu conjonctif dense qui entoure la plupart des cartilages, sauf le cartilage articulaire). Processus : Les cellules mésenchymateuses du périchondre se différencient en chondroblastes, qui commencent à sécréter de la matrice extracellulaire et forment ainsi de nouvelles couches de cartilage à la surface du tissu. Résultat : La croissance par apposition augmente l’épaisseur du cartilage en ajoutant de la matrice à sa périphérie. Ce type de croissance est plus courant dans les zones de cartilage non articulaire, comme dans les cartilages costaux (côtes) ou le cartilage des voies respiratoires. 2. Croissance interstitielle Lieu : Elle se produit à l’intérieur même du cartilage hyalin. Processus : Les chondrocytes enfermés dans des lacunes se divisent et produisent de nouvelles couches de matrice autour d’eux. Les chondrocytes filles ainsi formés sont poussés dans des directions opposées à mesure qu’ils sécrètent de la matrice, ce qui entraîne une expansion du cartilage de l’intérieur. Résultat : La croissance interstitielle permet au cartilage de s’étendre en longueur et en volume, un processus essentiel pour le développement des os longs, car le cartilage hyalin sert de modèle pour l’ossification endochondrale (formation osseuse à partir du cartilage). Importance des deux types de croissance Pendant le développement : Les deux types de croissance sont actifs pour former le squelette cartilagineux et permettre l’ossification endochondrale. La croissance interstitielle est particulièrement importante dans les cartilages des plaques de croissance des os longs. Chez l’adulte : La croissance du cartilage diminue considérablement, car la plupart des chondrocytes ont une activité réduite, et le périchondre n’est plus actif dans la croissance cartilagineuse, ce qui limite la capacité de régénération du cartilage après une lésion. Les chondrocytes sont très sensibles aux influences hormonales Synthèse de la matrice est accélérée par: Thyroxine Testostérone Stimule voissanc du cartilage Hormone de croissance Foie Somatomédine C (IGF-1) Synthèse de la matrice est ralentie par: Cortisol Oestradiol 13 Thyroxine (hormones thyroïdiennes) Effet : Les hormones thyroïdiennes, comme la thyroxine (T4), influencent la croissance des chondrocytes et leur activité métabolique. Rôle : Un niveau adéquat de thyroxine est nécessaire pour un développement normal du cartilage et des os. Un excès ou une carence peut perturber le développement normal du cartilage et des os. Œstrogènes Effet : Les œstrogènes modulent la croissance du cartilage en stimulant la production de la matrice extracellulaire, tout en régulant la différenciation des chondrocytes. Rôle : Ils jouent un rôle important dans la maturation du cartilage et la fermeture des plaques de croissance des os longs à la puberté. Une baisse des œstrogènes, comme pendant la ménopause, peut entraîner une dégradation du cartilage et augmenter le risque de maladies comme l’arthrose. Testostérone Effet : La testostérone stimule la croissance du cartilage, notamment dans les cartilages des articulations et des plaques de croissance. Rôle : Elle contribue à l’augmentation de la masse osseuse et à la croissance des cartilages pendant la puberté, ce qui favorise le développement du squelette chez les hommes. Cortisol Effet : Le cortisol, une hormone du stress, peut avoir un effet catabolique sur le cartilage, en inhibant la synthèse de la matrice extracellulaire et en augmentant la dégradation du cartilage par les métalloprotéinases de la matrice (MMPs). Rôle : Un excès de cortisol (par exemple, en cas de stress chronique ou de traitement à la cortisone) peut entraîner une perte de cartilage et des troubles articulaires.  ↑ Pathologies du cartilage hyalin Le cartilage hyalin est plus sensible que les autres tissus à des processus dégénératifs. Les lésions du cartilage régénèrent difficilement ou incomplètement. La régénération se fait à partir du périchondre. reparent lesion tissus cicatrice > chondroblastes remplace tissus par repart chondroblaste - et propriété du cartilage ar des - Calcification de la matrice peut mener a une degeneration cartilage - Dégénérescence asbestosique (agrégats de fibres de collagène) -Arthrite rhumatoïde (processus inflammatoire) 14 La calcification de la matrice fait référence au processus par lequel des dépôts de sels de calcium, principalement sous forme de cristaux d’hydroxyapatite, s’accumulent dans la matrice extracellulaire, notamment dans le cartilage. Ce phénomène est généralement associé à la transition du cartilage hyalin vers l’ossification (formation d’os) ou à des pathologies telles que l’arthrose. Étapes de la calcification de la matrice : 1. Modification de la matrice extracellulaire : La calcification commence par une modification de la composition de la matrice cartilagineuse. En particulier, la concentration de calcium augmente localement dans la matrice, souvent au niveau des zones de croissance ou dans les zones de cartilage vieillissant. 2. Dépôt de sels de calcium : Les cristaux d’hydroxyapatite (un minéral constitué de calcium et de phosphate) se forment dans les zones de la matrice où les conditions deviennent favorables (par exemple, pH local modifié, augmentation du calcium extracellulaire). Cela peut se produire dans les zones proches des chondrocytes ou dans des zones de la matrice où il y a un affaiblissement ou une altération de la structure. 3. Rôle des chondrocytes : Les chondrocytes peuvent être impliqués dans ce processus, notamment par l’expression de gènes qui favorisent le dépôt de minéraux. Les chondrocytes vieillissants, ou ceux soumis à des stimuli mécaniques ou inflammatoires, peuvent contribuer à la calcification en produisant des enzymes ou des protéines qui facilitent la formation des cristaux. Dégénérescence asbestosique du cartilage hyalin dégénérescence dégénérescence 15  Pathologies du cartilage hyalin Le cartilage hyalin est plus sensible que les autres tissus à des processus dégénératifs. Les lésions du cartilage régénèrent difficilement ou incomplètement. La régénération se fait à partir du périchondre. - Calcification de la matrice - Dégénérescence asbestosique (agrégats de fibres de collagène) - Arthrite rhumatoïde (processus inflammatoire des articulations) 16 L’arthrite rhumatoïde (AR) est une maladie inflammatoire chronique qui touche principalement les articulations, mais peut également affecter d’autres organes. C’est une maladie auto- immune, où le système immunitaire attaque par erreur les tissus sains, en particulier les membranes synoviales qui tapissent les articulations. Caractéristiques principales : Inflammation des articulations : L’arthrite rhumatoïde provoque une inflammation de la synoviale, le tissu qui tapisse les articulations, ce qui entraîne une douleur, un gonflement et une raideur, surtout le matin ou après des périodes d’inactivité. Symétrie : Elle affecte généralement les articulations de manière symétrique (par exemple, les poignets, les genoux, les mains), contrairement à d’autres types d’arthrite, comme l’arthrose, qui affecte souvent une seule articulation. Évolution progressive : Si elle n’est pas traitée, l’inflammation peut entraîner des lésions permanentes du cartilage et des os, déformant les articulations et réduisant leur fonction. Pathologies du cartilage hyalin Polyarthrite rhumatoïde 17  Cartilage élastique (pavillon externe oreille, épiglotte) de vaisseau pas lymphatique ou périchondre sanguin chondrocyte Collagène de type II fibres élastiques 18 dans matrice extracellaire Le cartilage élastique est un type de cartilage spécialisé dans la flexibilité et la résistance, grâce à la présence de fibres élastiques dans sa matrice extracellulaire. Il est moins rigide que le cartilage hyalin, ce qui lui permet de retrouver sa forme après déformation Caractéristiques : Fibres élastiques : Le cartilage élastique contient une grande quantité de fibres élastiques, qui lui confèrent sa flexibilité et sa capacité à se déformer puis revenir à sa forme initiale. Chondrocytes : Comme le cartilage hyalin, il contient des chondrocytes, mais dans des lacunes plus petites et plus nombreuses. Matrice extracellulaire : La matrice du cartilage élastique est composée de collagène de type II et de fibres élastiques, qui assurent sa flexibilité et sa solidité. Localisation : Le cartilage élastique se trouve dans des structures du corps qui nécessitent à la fois du soutien et de la flexibilité, telles que : Le pavillon de l’oreille (auricule) La trompe d’Eustache (dans l’oreille moyenne) Le larynx, notamment dans l’épiglotte Les conduits auditifs externes Fonctions : Souplesse et élasticité : Grâce aux fibres élastiques, le cartilage élastique peut se déformer sous pression et revenir à sa forme d’origine, ce qui est crucial dans des structures comme le pavillon de l’oreille ou l’épiglotte. Soutien structurel : Il offre un soutien tout en permettant des mouvements, ce qui est essentiel dans des zones comme le larynx, où la flexibilité est nécessaire pour la production de la voix.  Le fibrocartilage delimité par un pericondre pas de raisseau sanguins du tissus conjonctif pas nourissent a partir autour cellules se dense les Le plus résistant de tous les types de cartilage. Il s’agit d’un tissu intermédiaire entre le tissu conjonctif fibreux dense et le cartilage hyalin. Il est toujours associé à du tissu conjonctif fibreux dense. passage progressif Le fibrocartilage n’est pas entouré par un périchondre. 19 Le fibrocartilage (ou fibrocartilage) est un type de cartilage qui combine les propriétés du cartilage hyalin et du tissu conjonctif fibreux, lui conférant une grande résistance à la compression et aux forces de traction. Caractéristiques : Structure de la matrice : Le fibrocartilage est composé de collagène de type I (fibres de collagène épaisses et résistantes) et de collagène de type II (présent en plus petites quantités que dans le cartilage hyalin), ce qui lui confère une grande solidité et une résistance mécanique. Chondrocytes : Les chondrocytes sont dispersés dans la matrice, souvent regroupés en lignes ou en couches, et ils produisent les composants de la matrice. Absence de périchondre : Contrairement aux autres types de cartilage, le fibrocartilage ne possède pas de périchondre, ce qui limite sa capacité à se régénérer rapidement. Localisation : Le fibrocartilage se trouve dans des régions du corps soumis à des forces de compression et de tension importantes, où une résistance accrue est nécessaire. On le retrouve principalement dans : Les disques intervertébraux (entre les vertèbres de la colonne vertébrale) Les ménisques (dans les genoux et d’autres articulations) Le cartilage articulaire de certaines articulations comme la symphyse pubienne Les tendons et ligaments en contact avec des articulations ou des structures osseuses. Fonctions : Résistance à la compression : Grâce à son contenu en fibres de collagène, il résiste à des pressions et des forces de compression importantes, ce qui est essentiel dans des structures comme les disques intervertébraux. Soutien et amortissement : Le fibrocartilage offre une capacité à amortir les chocs et à soutenir des articulations soumis à des forces dynamiques et statiques. Stabilité articulaire : Dans les articulations, il joue un rôle dans la stabilité, en particulier là où les ligaments et tendons sont impliqués.  Fibrocartilage propriété mécanique importante 20 Fibrocartilage unnear fibrent noyau pulpe armotisseur entre 2 verlebre c plusouvideoins 21  Fibrocartilage (disques intervertébraux) Annaux fibreux Collagène type I formentables de cellules chondrocytes très peu 22  noyau palpen Hernie discale & deplace et comprime des neufs dans la partie posterieur de Importance l'annea fibreut 23 Une hernie discale est une condition dans laquelle une partie du disque intervertébral, situé entre les vertèbres de la colonne vertébrale, se déplace ou se rompt. Cela peut entraîner une compression des nerfs voisins, provoquant douleur, engourdissement, ou faiblesse, généralement dans les bras ou les jambes, en fonction de l’emplacement de la hernie. Structure du disque intervertébral : Un disque intervertébral est composé de deux parties principales : Le noyau pulpeux : une substance gélatineuse au centre du disque, qui sert d’amortisseur. L’anneau fibreux : une structure extérieure en couches de fibres de collagène qui maintient le noyau en place et protège le disque. Mécanisme de la hernie discale : Une hernie discale se produit lorsque le noyau pulpeux fait saillie ou s’échappe à travers une fissure ou une déchirure dans l’anneau fibreux. Cela peut comprimer les racines nerveuses adjacentes, entraînant des symptômes douloureux. Symptômes : Douleur : La douleur est généralement localisée dans la zone de la hernie, mais elle peut se propager le long du nerf comprimé (par exemple, dans les bras ou les jambes). Engourdissement et fourmillements : Selon l’emplacement de la hernie, la compression nerveuse peut entraîner un engourdissement ou une sensation de picotement dans les membres. Faiblesse musculaire : Si la compression nerveuse affecte les muscles, cela peut entraîner une faiblesse dans les bras ou les jambes. Douleur radiating : La douleur peut se propager (radiation), comme dans le cas de la sciatique lorsque la hernie affecte la racine nerveuse du bas du dos. Localisation : Les hernies discales peuvent survenir à tout niveau de la colonne vertébrale, mais elles sont plus fréquentes dans : La région lombaire (bas du dos) : C’est la zone la plus commune, et elle peut affecter le nerf sciatique, provoquant la sciatique. La région cervicale (cou) : Une hernie cervicale peut affecter les nerfs du cou, entraînant des douleurs dans les bras et les épaules. La région thoracique (milieu du dos) : Moins fréquente, mais elle peut causer des douleurs dans la poitrine ou l’abdomen.