Le Tissu Osseux

Lorsque un atronaute revient d'un long voyage spatial, il doit utiliser une chaise roulante afin de se déplacer, et rester vigilant dans ses mouvements. C'est ainsi qu'il peut éviter de se casser un os. Toutefois, les astronautes sont des individus choisit sur la base d'une multitude de tests exigeants, dont plusieurs physiques. L'un de ces tests consiste à placer la personne dans une centrifugeuse géante afin d'augmenter la force appliquée au corps pour habituer l'astronaute aux effets d'une très grande accélération durant le décollage notamment. 

Comment se fait-il que leur mobilité se réduise après un séjour dans l'espace ? C'est en réalité un phénomène qui est tout à fait normal suite à un vol spatial. En effet, les os deviennent poreux sous l'effet d'une réduction de la force gravitationnelle.

Afin de mieux discerner cette manifestation, il convient de s'intéresser à la formation du tissu osseux.  Définissons d'abord les différentes cellules qui le compose : 

• Les ostéocytes contribuent aux échanges de nutriments et de déchets avec le sang.

• Les ostéoclastes s'occupent de résorber l'os.

• Les ostéoblastes produisent l'os.

• Les cellules ostéoprogénitrices sont des souches dont les ostéoblastes sont dérivés.

Les ostéoblastes créent la matrice extracellulaire osseuse principalement à partir de sels minéraux, et collagène. En effet, les sels minéraux se déposent dans le collagène, se cristallisent, et durcissent la matrice. Ce sont donc les ostéoblastes les responsables de la calcification de nos os. La dureté ou la flexibilité de l'os dépend donc du rapport entre la quantité de collagène et des sels minéraux dans le tissu. Ainsi, le collagène donne à l'os sa résistance contre les forces de tension, alors que les sels minéraux confèrent une resistance à l'encontre des forces de compression. Cela s'apparente aux tiges dans les mures de béton qui donnent au bâtiment la capacité de se déformer  malgré son armature en béton. Les ostéoclastes vont, au contraire, nettoyer la matrice osseuse des éléments qui ne sont plus nécessaires par dissolution puis digération. 

Comment les cellules osseuses choisissent-elles de modifier nos os ? Elles sont capables de sentir les changements de courants électriques de la matrice extracellulaire suite aux deformations mécaniques. On nomme cela la piézoélectricité. Lorsque un os subit une contrainte mécanique, par exemple lors d’une contraction musculaire, ou simplement par la force de gravité, la force traverse la matrice et altère les connexions électriques entre les cellules.  Ainsi, lors du coupe de l'extrémité d'un os long sain, on peut observer clairement les lignes de transmission de force qui ont été créées suite au travail des ostéoclastes et ostéoblastes.

De ce fait, les cellules osseuses sont capable de sentir cette modification, ce qui stimule la régénération et le remodelage osseux.  La croissance et le remaniement osseux dépendent également de l'apport en vitamines (A, C, D, B12, et K) et minéraux (Calcium, Phosphore, et manganèse), ainsi que certaines hormones. 

On comprend mieux maintenant pourquoi les astronautes nécessitent une chaise roulante lors de leur retour sur terre. Leurs os, ne subissant plus la force de gravité terrestre, s'amoindrissent et deviennent poreux. Le corollaire est qu’il est très important de faire de l’exercice physique, notamment avec des charges, pour garder des os solides, et cela encore plus avec l’âge, car nos os perdent leur capacité de régénération naturellement. Sans la contrainte, la résorption osseuse est plus rapide que la formation osseuse. En outre, la taille des os chez la femme étant plus petite que chez l'homme, La femme est plus a risque d'ostéoporose. De plus, le changement hormonale suite à la ménopause est aussi un facteur déterminant.

Pour conclure, ce sont les contraintes mécaniques qui maintiennent les os denses et résistants grâce à leur capacité d’adaptation. Les cellules ostéoblastes et ostéoclastes peuvent lire les modifications de champ électrique suite aux contraintes mécaniques, et modifient la matrice extracellulaire en créant ou en détruisant l'os, permettant ainsi de maintenir l’intégrité de la structure et de s'adapter aux différents besoins environnementaux. 

Ce phénomène permet d'apprécier les implications d'un entraînement physique sur le corps humain. Cette singularité du tissu osseux nous rappelle également le fait que bouger n'est pas un choix mais une obligation. Ainsi, il est de notre résponsabilité de fournir au corps les stimuli dont il a besoin pour fonctionner normalement. Dans une époque de développements technologiques permettant de minimiser les efforts physiques, cela devient d'autant plus important. 

Références

• Anatomie pour le Mouvement de Blandine Calais-Germain

• Anatomie et physiologie humaines de Tortora et Derrickson

• Anatomy Trains de Thomas Myer

• Everything Moves: How Biotensegrity Informs Human Movement de Susan Lowell de Solórzano