Anatomie et physiopathologie de l’arthrose

Le corps humain est constitué d’environ 200 os répartis :

  • En squelette axial : boite crânienne, colonne vertébrale, côtes
  • En squelette appendiculaire : tous les os se rattachant au squelette axial

Structure de l’os

Il existe 2 types de tissus :

  • Le tissu cartilagineux : peu répandu
  • Le tissu osseux avec 2 types : l’os spongieux et l’os compact

>>> L’os spongieux ainsi nommé, car il a l’aspect d’une éponge avec des lamelles osseuses sans direction et des cavités contenant la moelle rouge ou moelle osseuse hématopoïétique (lieu de production des Globules Rouges, des plaquettes et de certains Globules Blancs ou polynucléaires). Il se situe dans l’épiphyse (corps de l’os).
>>> L’os compact ou cortical est plus massif que l’os spongieux. Ses lamelles osseuses ont une disposition en cylindre parallèlement au grand axe de l’os.

Les os peuvent aussi être classés par leur forme :

  • Os longs : fémur
  • Os court : ex poignets
  • Os plats : omoplate, sternum

Les tissus osseux ont 2 rôles :

  • Un rôle structural en formant la charpente du corps.
  • Un rôle biologique, moins connu avec la formation des cellules sanguines et le stockage du calcium et du phosphore.

L’os est en perpétuel remaniement, il se crée un équilibre entre la construction et la destruction. Ces actions sont dues à 3 types de cellules entourées d’une trame, composée surtout de fibres collagène. Il s’agit des ostéoblastes (blaste = jeune), qui construisent l’os, des ostéoclastes (claste : briser), qui détruisent l’os et des ostéocytes qui sont des cellules étoilées.

Quelle est la nature du tissu osseux ?

L’osséine est la substance osseuse extracellulaire, représentant la masse la plus importante de l’os. Elle est composée en grande partie de fibres de collagène pour l’élasticité et de substance fondamentale composée de mucopolysaccharides et de protéines. La dureté de l’os est due à sa minéralisation par le calcium et le phosphore.

L’articulation

L’articulation assure l’union entre 2 os. Il existe 3 types d’articulations :

  • La diarthrose : articulation très mobile car permettant les mouvements. Les extrémités osseuses sont unies par une cavité close : la cavité synoviale (syn. : ensemble ; ovum : œuf) contenant un liquide lubrifiant semblable au blanc d’œuf. Ex : articulation coxo fémorale, fémoro tibiale.
  • L’amphiarthrose : peu mobile car les extrémités osseuses sont reliées par un tissu cartilagineux ne permettant que de faibles mouvements Ex : rachis.
  • La synarthrose : non mobile car les 2 extrémités osseuses sont liées par un tissu fibreux (exemple : boite crânienne).

Les ligaments relient les os entre eux et les tendons relient un muscle à un os. La membrane synoviale tapisse la face intra-articulaire de la capsule. De nature conjonctive, richement vascularisée et innervée, la face interne est hérissée de très fines villosités qui secrètent et résorbent le liquide synovial (ou synovie).

Le cartilage est une surface de contact directe entre les 2 os. Il a un rôle de glissement et d’amortissement des mouvements.

Le liquide synovial est visqueux. La viscosité est proportionnelle à la concentration d’acide hyaluronique. Il présente 2 rôles : la lubrification et la nutrition des surfaces articulaires (non vascularisées)

Les bourses séreuses : le déplacement des masses musculaires ou des tendons est facilité par l’interposition entre le muscle et l’articulation d’une bourse séreuse. Ex. : articulation de l’épaule (omarthrose).

Les muscles péri-articulaires s’insèrent de part et d’autre de l’articulation.

Physiopathologie de l’arthrose

C’est une maladie chronique qui détruit progressivement le cartilage articulaire par poussée évolutive inflammatoire. Passé 60 ans, 60 % des sujets ont des douleurs d’origine arthrosiques avec une prédominance chez la femme.

L’arthrose arrive au 2e rang après les maladies cardiovasculaires. C’est une arthropathie chronique associant :

  • une atteinte du cartilage articulaire
  • une production osseuse (ostéophytes)

Le cartilage :

Les propriétés d’amortissement du cartilage sont liées à sa teneur en eau, qui représente 75 % de son poids : « on marche sur l’eau ».

Les protéoglycanes retiennent l’eau, elles sont maintenues par les fibres de collagène.

Grace à un coefficient de friction remarquablement faible, cent fois inférieur à celui d’un patin de glace, le cartilage permet le mouvement par le glissement des pièces osseuses, sans frottement et sans douleur (puisque non innervé !).

Le cartilage sain est :

  • avascularisé et se nourrit des échanges avec le liquide synovial et avec l’os sous chondral qui lui est vascularisé et innervé
  • formé : d’une matrice extracellulaire : gel renforcé d’une armature élastique de fibres collagène formant un réseau dans lequel se loge les protéoglycanes (protéines centrales sur lesquelles se fixe l’acide hyaluronique et les GAG glucosaminoglycanes chondroïtine sulfate, kératane sulfate des chondrocytes). Seules cellules composants le cartilage (1 % du volume) capable de synthétiser tous les composants de la matrice cartilagineuse mais aussi les éléments capables de les détruire : les enzymes (substances dont la propriété est d’activer une réaction chimique), synthétisé par les cellules. Il s’agit des métalloprotéases (collagénases, protéoglyconase) dans l’arthrose.

L’IL1 : interleukines. Les facteurs de croissance impliqués dans le catabolisme (détruit) IGF1 et TGF beta s’opposent à l’IL1 et provoquent :

  • Une augmentation de l’activité de synthèse du chondrocyte
  • Une diminution de la dégradation de la matrice

Dans un cartilage sain, il y a équilibre entre anabolisme et catabolisme. Dans le cartilage arthrosique, l’hypercatabolisme (destruction) dépasse l’hyperanabolisme (construction). Le chondrocyte est hyperactif, accentue la synthèse de produits de la matrice ainsi que des enzymes de dégradation. Puis, le chondrocyte s’épuise et la synthèse des composants matriciels diminue tandis que la production d’enzymes de dégradation est maintenue. Le cartilage se détruit.

  • Le TIMP : inhibiteur tissulaire des métalloprotéases (anabolique « construit »).
  • IAP : inhibiteur de l’activateur du plasminogène (anabolique « construit »)
  • La membrane synoviale : composée de synoviocytes, est le siège de réactions inflammatoires importantes.
  • Le liquide synovial : contient les secrétions du cartilage, des synoviocytes et des apports sanguins.

L’articulation arthrosique

C’est la dégradation du cartilage par des facteurs mécaniques et métaboliques.

Les facteurs mécaniques

Obésité, traumatisme et microtraumatisme répétés (sport), hérédité et troubles statiques (varum,varus).

Facteurs du métabolisme articulaire

Facteurs anaboliques / Facteurs cataboliques

  • Construction destruction
  • Protéoglycanes pertes en protéoglycanes
  • GAG action des protéases
  • Hyaluronates activité collagénolytique
  • Collagéne production de radicaux libres
  • Prostaglandines production et modulation de l’IL1

Facteurs de dégradation du cartilage arthrosique

  • Activation des cellules de la membrane synoviale
  • IL1
  • Activation des chondrocytes activation des ostéoclastes
  • Augmentation des métalloprotéases et baisse de la synthèse des composants matriciels
  • Dégradation du cartilage et dégradation de l’os sous chondral
  • Libération de fragments
  • Inflammation

L’os sous chondral

Il est le siège d’un hyper remodelage, condensant et géodique. Sous l’effet de l’hyperpression, les ostéoblastes entraînent l’ostéocondensation et l’ostéophytose caractéristique de l’arthrose.

Parallèlement, l’IL1 secrétée par les synoviocytes et les chondrocytes activent les ostéoclastes qui accélèrent la dégradation osseuse ce qui crée des géodes.

  • Ostéophytose marginale : « bec de perroquet ». Production osseuse à l’extrémité des surfaces articulaires arthrosiques.
  • Géodes : « trou », nécrose osseuse dans la partie épiphysaire de l’os.
  • Inflammation secondaire de la synoviale : résulte de la libération des produits de dégradation de la matrice cartilagineuse. Provoque des épanchements (genou liquidien)
  • Interligne articulaire : épaisseur du cartilage calculé sur une radiographie par l’espace entre les deux extrémités osseuses. Normalement 4 à 5 mm, progression moyenne dans l’arthrose : 0,25 à 30 mm par an

L IL1 et ses effets biologiques

Cytokines : ensemble des sécrétions cellulaires comprenant entre autre les IL (IL 1 à 13) et les interférons (IFN alpha, beta, gamma) qui collaborent à la défense immunitaire de l’organisme.

Les cytokines :

  • IL (IL1 à 13)
  • IFN (alpha,beta,gamma)
  • TNF (tumor necrosis factor) alpha et beta

Facteurs de croissance

  • CVF colony stimulating factors
  • Les IL1, IL6 et TNF sont des cytokines effectrices de la réaction inflammatoire donc impliqués dans l’arthrose.
  • IL1 est produite par les monocytes, les macrophages, les chondrocytes, les synoviocytes, les polynucléaires neutrophyles, les fibroblastes, et les lymphocytes T et B
  • IL 1 et arthrose

Le cartilage est un tissu actif avec un équilibre entre la synthèse et la dégradation des composants de la matrice extracellulaire. L’arthrose est caractérisée par une dégradation prédominante des éléments de cette matrice :

  • Le collagène de type II
  • Les protéoglycanes

Différentes enzymes sont impliquées dans la dégradation de la matrice : Les méttaloprotéases, les collagénases, la stromélysine, la sérine – protéase, la thiol-protéase.

Aspects cliniques de l’arthrose

Généralités

Douleurs articulaires mécaniques, déformation articulaire. Le diagnostic est radiologique, il n’existe pas de marqueurs biologiques de l’arthrose.

4 signes radiologiques : diminution de l’interligne articulaire (pincement articulaire 0,25 mm par an), géodes, ostéophytes et ostéocondensation (épiphysaire ; lié aux contraintes mécaniques). L’arthrose est plus fréquemment localisée sur le rachis, les doigts (arthrose digitale) puis les membres inférieurs (coxarthrose, gonarthrose).

3 stades d’évolution :

  • Stade précoce : chondrose ou chondromalacie (œdème du cartilage) longtemps asymptomatique
  • Arthrose confirmée : douleur mécanique, phase de déverrouillage, raideur transitoire (6 de 30 min)
  • Arthrose évoluée : douleur, craquements, désaxation, hyperlaxité articulaire, épanchement (« gros genou »)

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