À la naissance, le corps humain compte environ 270 os. Au cours de la croissance, certains fusionnent pour former un squelette de 206 os à l’âge adulte. Cet ensemble constitue un squelette interne qui assure à la fois une protection mécanique des organes et une fonction de soutien et de mouvement grâce à son interaction avec les muscles et les tendons.
Le tissu osseux est un tissu vivant et dynamique, dont la structure repose sur un équilibre permanent entre la formation osseuse et la résorption de la matrice osseuse. Durant l’enfance et l’adolescence, la formation osseuse prédomine, permettant l’acquisition progressive du capital osseux, qui atteint son maximum vers l’âge de 20 ans. Cette masse osseuse demeure ensuite relativement stable pendant plusieurs décennies. Chez la femme, la ménopause marque le début d’une phase de déminéralisation progressive, caractérisée par une perte osseuse annuelle estimée à 1 à 2 % pendant 8 à 10 ans, pouvant favoriser l’apparition d’une ostéoporose. [1]
Fig : dessin d’un squelette humain
Composition et anatomie du tissu osseux
Les os peuvent être décrits selon leur forme et classés en quatre grands groupes :
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les os longs, qui agissent principalement comme des leviers (humérus, radius, ulna, fémur) ;
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les os courts, qui participent au soutien et à la mobilité (carpe, tarse) ;
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les os plats, qui assurent la protection d’organes essentiels (crâne, sternum, côtes) ;
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les os irréguliers, qui ne correspondent pas aux catégories précédentes (vertèbres, bassin).
Au-delà de son rôle mécanique, le squelette constitue une réserve majeure de calcium pour l’organisme. Le calcium représente une part essentielle de la matrice osseuse, avec une quantité totale moyenne de l’ordre de 1 à 1,2 kg chez l’adulte, soit environ 25 à 30 moles. Il s’agit donc du principal réservoir minéral du corps humain.
On distingue classiquement deux compartiments dans le tissu osseux : un compartiment profond, plus stable, et un compartiment de surface, dans lequel le calcium est plus rapidement mobilisable et échangeable. Ce dernier joue un rôle essentiel dans la régulation de la calcémie, via des échanges constants avec le liquide extracellulaire. Le tissu osseux est en effet en perpétuel remaniement, selon un processus appelé remodelage osseux, si bien que le squelette est renouvelé en moyenne tous les 10 à 12 ans. [3]
Chez l’adulte, le tissu osseux est un tissu lamellaire qui se présente sous plusieurs formes :
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le tissu osseux compact, qui constitue principalement la diaphyse des os longs et l’enveloppe des os plats et courts ;
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le tissu osseux spongieux, qui constitue les épiphyses et métaphyses des os longs ainsi que l’intérieur des os plats et courts ;
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le tissu osseux périosté, en lien avec le périoste, membrane fibreuse entourant l’os.
Le canal médullaire, situé au centre de certains os, ne constitue pas un tissu osseux à proprement parler, mais une cavité pouvant contenir :
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de la moelle osseuse jaune, riche en cellules adipeuses ;
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de la moelle osseuse rouge, siège de l’hématopoïèse, c’est-à-dire de la production des cellules sanguines.
Fig : description des différents tissus constituant un os long
Les cellules du tissu osseux
Le tissu osseux est composé de plusieurs types cellulaires spécialisés :
Les ostéoblastes sont des cellules formatrices de l’os. Ils synthétisent la matrice extracellulaire osseuse, notamment le collagène de type I, et initient sa minéralisation.
Les cellules bordantes, ou cellules ostéogéniques de surface, sont des ostéoblastes devenus quiescents, tapissant la surface osseuse et participant aux échanges avec les ostéocytes.
Les ostéocytes sont d’anciens ostéoblastes piégés dans la matrice minéralisée qu’ils ont produite. Ils sont logés dans des cavités appelées ostéoplastes et jouent un rôle important dans la communication cellulaire et la régulation locale du remodelage osseux.
Les ostéoclastes sont de grandes cellules multinucléées responsables de la résorption osseuse. Leur activité est essentielle à la fois dans le remodelage osseux et dans l’homéostasie calcique.
Fig : description des différentes cellules du tissu osseux
Minéralisation osseuse
La matrice extracellulaire osseuse est d’abord synthétisée par les ostéoblastes sous forme de matrice collagénique organique. Sur cette matrice vient ensuite se déposer la phase minérale, essentiellement constituée de cristaux de phosphate de calcium.
Le rôle du liquide extracellulaire est fondamental, car il doit contenir des concentrations adéquates en calcium, phosphore et protons pour permettre la formation cristalline. La précipitation minérale ne se produit pas spontanément : elle est initiée sur un support matriciel, probablement sous l’influence du collagène et d’autres composants de la matrice.
La minéralisation primaire se met en place rapidement et permet à l’os d’atteindre environ 70 % de sa densité minérale maximale en quelques jours, principalement par augmentation du nombre de cristaux. La minéralisation secondaire, plus lente, se poursuit ensuite pendant plusieurs mois, voire plusieurs années, par augmentation de la taille et de l’organisation des cristaux. Avec le vieillissement osseux, la densité et la cristallinité augmentent, tandis que la proportion d’eau, la perméabilité et l’accessibilité au liquide extracellulaire diminuent. [2]
Le tissu dentaire
Au niveau dentaire, l’émail constitue la couche externe de la couronne des dents. Il s’agit d’un matériau acellulaire, très fortement minéralisé, composé à environ 96 % de matière minérale, le reste étant constitué d’eau et de matière organique. Sa phase minérale est principalement formée de cristaux d’hydroxyapatite de formule :
Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂
Cette composition confère à l’émail une grande dureté, mais également une certaine fragilité. [3]
Fig : description anatomique d’une dent
Régulation du calcium osseux et rôle de la vitamine D
L’activité métabolique du calcium est principalement régulée par trois hormones :
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la parathormone (PTH) ;
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la vitamine D ;
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la calcitonine.
La parathormone et la vitamine D ont globalement des effets hypercalcémiants, tandis que la calcitonine exerce un effet hypocalcémiant. Au niveau du système osseux, la vitamine D joue un rôle central.
Le rôle de la vitamine D dans la santé osseuse est connu depuis longtemps. Dès la fin du XVIIIe siècle, l’huile de foie de morue était utilisée pour prévenir le rachitisme. Plus récemment, la vitamine D, associée au calcium, a montré son intérêt dans la prévention des fractures ostéoporotiques. Son implication a également été étudiée dans d’autres domaines, notamment l’immunité, certaines pathologies chroniques et des fonctions neurobiologiques, même si tous ces effets restent variables selon les niveaux de preuve disponibles.
Fig : différentes sources alimentaires de vitamine D
La vitamine D existe sous deux formes principales :
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la vitamine D3 (cholécalciférol), d’origine animale ;
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la vitamine D2 (ergocalciférol), d’origine végétale.
La vitamine D3 est présente dans certains aliments, notamment le foie de poissons gras comme la morue ou le flétan, mais ces sources sont peu consommées. La vitamine D2 est retrouvée dans certains végétaux et champignons, mais son apport alimentaire est généralement limité.
L’organisme humain synthétise également de la vitamine D3 au niveau de la peau sous l’effet des rayonnements UV-B. Cette synthèse cutanée diminue toutefois avec l’âge, notamment en raison de la baisse de la concentration cutanée en 7-déhydrocholestérol, précurseur de la vitamine D.
La vitamine D issue de l’alimentation ou de la synthèse cutanée est ensuite transformée au niveau du foie en 25-hydroxyvitamine D (25OHD ou calcifédiol), puis au niveau du rein en 1,25-dihydroxyvitamine D (calcitriol), qui constitue la forme biologiquement active. Cette activation rénale est stimulée par la PTH lorsque les apports en calcium sont insuffisants.
Le calcitriol agit alors en synergie avec la parathormone pour :
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augmenter l’absorption intestinale du calcium ;
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favoriser sa réabsorption rénale ;
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participer au remodelage osseux. [2]
Fig : schéma du métabolisme de la vitamine D et de son action sur le calcium
Au niveau osseux, la vitamine D contribue principalement au maintien de concentrations adéquates en calcium et en phosphate dans le liquide extracellulaire, indispensables à la minéralisation. Elle intervient aussi dans la résorption osseuse, notamment en favorisant la différenciation des ostéoclastes via des médiateurs cellulaires.
À dose physiologique, la vitamine D favorise donc la minéralisation osseuse. En revanche, à dose excessive, une hypervitaminose D peut provoquer une hypercalcémie et une mobilisation inappropriée du calcium. De façon plus générale, un déficit prolongé en calcium ou en vitamine D peut favoriser, à long terme, une ostéopénie, puis une ostéoporose. [2]
Vieillissement et ostéoporose
Le vieillissement de la population française s’accompagne d’un intérêt croissant pour le maintien de l’autonomie, de la mobilité et de la qualité de vie. Chez un adulte de 70 kg, la quantité totale de calcium est d’environ 1,3 kg, dont 99 % se trouve dans l’os. L’acquisition, le maintien et la résistance de la masse osseuse sont influencés par plusieurs facteurs environnementaux, parmi lesquels l’activité physique et la nutrition jouent un rôle majeur. [4]
Fig : évolution de la masse osseuse au cours de la vie chez l’homme et la femme
L’ostéoporose est définie comme une diminution de la masse osseuse associée à une altération de la qualité de l’os, entraînant une réduction de sa résistance mécanique et donc une augmentation du risque de fracture.
Parmi les facteurs de risque clairement établis figurent :
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une consommation excessive d’alcool, de tabac, de café, de sel ou de protéines ;
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un manque d’activité physique ;
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une insuffisance d’exposition solaire et donc de vitamine D ;
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des apports insuffisants en calcium.
D’autres facteurs ne sont pas modifiables, comme l’âge, le sexe ou les antécédents familiaux. Chez les femmes de plus de 50 ans, la fréquence de l’ostéoporose devient particulièrement importante. [1]
Fig : schéma montrant l’évolution de la densité osseuse en cas de déminéralisation
Avec l’avancée en âge, l’absorption intestinale du calcium diminue, ce qui réduit sa disponibilité pour le tissu osseux. Cela explique en partie pourquoi les apports nutritionnels conseillés sont augmentés après 55 ans, pour atteindre environ 1200 mg par jour. Pourtant, ces recommandations sont souvent insuffisamment couvertes en France. Chez les femmes de plus de 45 ans, les apports alimentaires moyens en calcium sont estimés à 754 mg par jour, soit nettement en dessous des apports conseillés. [1]
La vitamine D agit en complémentarité avec le calcium en facilitant sa disponibilité et sa fixation au niveau osseux. Un déficit en vitamine D, qu’il soit lié à une faible synthèse cutanée ou à des apports alimentaires insuffisants, peut donc avoir des conséquences directes sur la santé osseuse.
Dans cette perspective, une vigilance particulière est recommandée après 50 ans concernant :
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les apports en calcium ;
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le statut en vitamine D ;
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l’activité physique régulière ;
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l’exposition modérée au soleil ;
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la prévention des facteurs de risque nutritionnels et comportementaux.
SOURCES
- [1] Calcium os et osteoporose de la femme de plus de 50 ans.pdf https://www.nutripro.nestle.fr/sites/default/files/2021-04/calcium_os_et_osteoporose_de_la_femme_de_plus_de_50_ans.pdf
- [2] Métabolisme du Calcium, du Phosphore, et du Magnésium – https://oatao.univ-toulouse.fr/2044/1/debouch_2044.pdf
- [3] Le calcium à travers l’alimentation conseils à l’officine- https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01491091/document
- [4] Calcium et phosphate : un duo performant pour la santé osseuse – https://www.cerin.org/wp-content/uploads/2011/05/Resume-calcium-phosphate-sante-osseuse-jp-bonjour.pdf