Le cartilage articulaire - Examen corrige

Le cartilage articulaire :
du cartilage normal au cartilage arthrosique,
de la physiologie au traitement.
Bernard Mazières
Service de Rhumatologie
Hôpital de Rangueil
Institut Loco-Moteur des Hôpitaux de Toulouse
mazieres.b@chu-toulouse.fr
PLAN Introduction
Le cartilage normal
Anatomie
Biochimie
Métabolisme
Physiologie
Du cartilage normal au cartilage arthrosique
Définition de l'arthrose
Epidémiologie
Etio-pathogénie
Physiopathologie
Perspectives thérapeutiques
liste des tableaux et des figures
Liste des tableaux
Tableau 1 : composition biochimique approximative du cartilage articulaire
adulte (d'après Menkin, 1992).
Tableau 2. Famille des protéoglycannes (PG) selon les tissus
Tableau 3. Différences entre cartilage vieillissant et cartilage
arthrosique.
Tableau 4. Prévalence radiologique de l'arthrose, selon la topographie et
le sexe, dans la tranche d'âge 65-74 ans. Les stades radiologiques 2
à 4 de Kellgren et Lawrence englobent toutes les arthroses, les
stades 3 et 4 représentent les stades les plus évolués (pincement de
l'interligne articulaire ? 50 %), c'est-à-dire ceux qui ont le plus
de chance d'être symptomatiques (d'après Van Sasse et al, 1989).
Tableau 5. Facteurs de risque de la gonarthrose (étude cas-témoins
personnelle de 600 personnes) Liste des figures
Figure 1. Coupe histologique et schéma d'un cartilage articulaire montrant
les 4 couches. La couche profonde (C3) est séparée de la couche
calcifiée (C4) par une fine ligne irrégulière (« tide mark »).
Figure 2. Microscopie électronique de transmission. (1) chondrocyte normal
de la couche moyenne ; (2) chondrocyte apoptotique.
Figure 3. Micoscopie électronique de transmission. Fibres de collagène de
type II dans la couche profonde.
Figure 4. Structure d'un glycoaminoglycanne (GAG).
Figure 5. Structure d'un protéoglycanne (PG).
Figure 6. Les différents collagènes du cartilage articulaire.
Figure 7. Organisation générale de la matrice extra-cellulaire selon la
distance par rapport aux chondrocytes (espace péri-cellulaire,
territorial, interterritorial).
Figure 8. Les différentes cytokines de la matrice extra-cellulaire .
Figure 9. Effets de la charge sur le cartilage. (1) les PGs baignent au
milieu de la matrice extra-cellulaire ; (2) sous l'effet de la
charge, les PGs se compriment et l'eau sort de la zone de
compression, notamment vers la cavité articulaire ; (3) à la fin de
la charge, retour à l'état antérieur.
Figure 10. Les différents « niveaux » d'arthrose
Figure 11. les deux classes étiopathogéniques d'arthrose.
Figure 12. La « cascade arthrogène » avec deux de ses voies : la voie des
métalloprotéases et la voie de l'oxyde nitrique.
Figure 13. Schéma général de la physiopathologie de l'arthrose.
INTRODUCTION L'articulation est une entité fonctionnelle comportant trois composants
essentiels : le cartilage, la synoviale et l'os sous-chondral. Le bon
fonctionnement articulaire implique que ces trois composants soient
normaux. En pathologie, les nombreuses affections qui touchent une articulation
peuvent être classées en 3 groupes fondés sur ce constat et selon le tissu
initialement touché :
. Maladies commençant par le cartilage : principalement l'arthrose
. Maladies commençant par la membrane synoviale : arthrites (infectieuses,
inflammatoires, micro-cristallines)
. Maladies commençant par l'os sous-chondral : ostéonécroses épiphysaires,
algodystrophie sympathique réflexe, fracture de fatigue sous-chondrale,
maladie de Paget, etc... Mais toute maladie d'une de ces trois structures articulaires finira
toujours par retentir sur les deux autres, rapidement (arthrite septique,
en quelques jours) ou lentement (arthrose, en quelques années), mais
inéluctablement. La fonction articulaire L'articulation est faite de deux pièces osseuses en regard, recouvertes
d'un cartilage hyalin (vitreux) d'encroûtement, enchâssées dans un sac ou
capsule articulaire dont la face interne, intra-articulaire, est tapissée
par la membrane synoviale. Cette membrane sécrète le liquide synovial qui
vient baigner la cavité articulaire, et assure la nutrition du cartilage. A
l'extérieur de la capsule, des ligaments assurent le maintien passif et la
coaptation de l'articulation. Ils sont eux-mêmes recouverts par les muscles
dont les tendons se terminent à proximité de l'articulation et qui assurent
le maintien actif de l'articulation, sa protection, sa mobilité et sa
stabilité. En effet, une articulation à une double fonction : assurer le maintien de
la posture (l'articulation travaille alors en compression) et permettre le
mouvement (l'articulation travaille alors en glissement). Lois de Sappey (pression) et de Rouvière (surface) concernant le
cartilage :
« L'épaisseur du cartilage articulaire est proportionnelle à la pression
subie par unité de surface et elle est, pour une même pression, en raison
inverse de l'étendue des surfaces qui la supporte ».
Le cartilage normal Le tissu cartilagineux est un tissu conjonctif spécialisé qui recouvre les
deux extrémités épiphysaires des os, pour constituer l'articulation. Son
rôle essentiel, dû à ses caractéristiques biomécaniques particulières, est
d'assurer un bon glissement entre les pièces osseuses articulaires avec un
coefficient de friction extrêmement bas (inférieur à celui d'un patin sur
la glace) tout en amortissant et en répartissant les pressions, rendant les
stress de contact les plus faibles possibles. ANATOMIE Macroscopiquement, à l'ouverture d'une articulation, le cartilage
articulaire apparaît blanc nacré, lisse à l'?il nu, ferme mais légèrement
dépressible à la palpation. Avec l'âge, il devient blanc jaunâtre. A la
périphérie de l'articulation, il se poursuit par une zone de transition
avec la couche fibreuse de la capsule synoviale et avec le périoste
épiphysaire. Son épaisseur est variable selon l'articulation ; elle est
plus importante aux articulations des membres inférieurs, plus chargées.
Elle est maximale sur la rotule où il atteint jusqu'à 7 mm. Dans une
articulation donnée, l'épaisseur est maximale dans les zones supportant le
maximum de charge. Les cartilages articulaires sont un peu plus épais chez
l'homme que chez la femme, ils ne s'amincissent pas avec l'âge. Microscopiquement, le cartilage est un tissu sans vaisseau et sans nerf.
Sous le microscope, sous une surface acellulaire, on observe une plage
faite d'un tissu homogène dans lequel sont disposées, plus ou moins en
colonnettes, dont l'axe principal est perpendiculaire à la surface, des
cellules (les chondrocytes) enchassées dans des logettes (les
chondroplastes). A l'opposé de la surface, le cartilage est posé sur l'os
sous-chondral dont on distingue bien la structure (figure 1). Ces cellules
représentent 3 % du volume du cartilage. Elles vivent en milieu anaérobie.
Figure 1. Coupe histologique et schéma d'un cartilage articulaire montrant
les 4 couches. La couche profonde (C3) est séparée de la couche calcifiée
(C4) par une fine ligne irrégulière (« tide mark »). [pic] La surface du cartilage joue un rôle important dans la physiologie de ce
tissu puisque c'est elle qui reçoit en premier les pressions, c'est elle
qui est soumise aux forces de cisaillement. Elle est le filtre sélectif à
travers lequel passe les substances nutritives venant du liquide synovial,
seule source d'alimentation des chondrocytes, dans des conditions
physiologiques. Elle joue enfin un rôle majeur, avec le fin film du liquide
synovial qui la recouvre, dans la lubrification de l'articulation. C'est à
son niveau qu'apparaissent les premiers signes histologiques de la
désorganisation structurale de l'arthrose. En microscopie électronique de transmission, les chondrocytes sont des
cellules arrondies et volumineuses (20 - 40 µm) ; elles possèdent un noyau
volumineux, arrondi et nucléolé dans sa région centrale. Le cytoplasme
contient un reticulum endoplasmique bien développé, des mitochondries et un
appareil de Golgi, ainsi que des inclusions, des lysosomes et des flaques
de glycogène (figure 2). Certaines cellules sont groupées par deux, mais on
ne voit jamais de division cellulaire. Les chondrocytes sont enchassés dans
une atmosphère périchondrocytaire, elle-même au sein d'une matrice
territoriale (selon les teneurs locales en collagènes et en PGs). Figure 2. Microscopie électronique de transmission. (1) chondrocyte normal
de la couche moyenne ; (2) chondrocyte apoptotique. [pic] [pic]
1) (2)
Ces chondrocytes sont enchassés dans une matrice extracellulaire (MEC)
composée d'eau, de fibres de collagène et de protéoglycanes. Ce sont les
cellules qui élaborent cette substance fondamentale ou MEC et la
détruisent, assurant ainsi l'homéostasie du tissu cartilagineux. Les fibres
de collagène de type 2 (le collagène le plus abondant, spécifique du tissu
cartilagineux articulaire) sont bien visualisées avec leur striation
caractéristique tous les 640 A° et leur diamètre de 30 à 80 nm (figure 3).
Ces fibres sont constituées de trois chaînes torsadées. Figure 3. Micoscopie électronique de transmission. Fibres de collagène de
type II dans la couche profonde. [pic]
De la surface à la profondeur on divise morphologiquement le cartilage
articul