ossification endochondrale
l’ossification endochondrale implique la formation de tissu cartilagineux à partir de cellules mésenchymateuses agrégées et le remplacement subséquent du tissu cartilagineux par de l’OS (Horton, 1990). Le processus d’ossification endochondrale peut être divisé en cinq étapes (Figure 14.13). Tout d’abord, les cellules mésenchymateuses sont engagées à devenir des cellules cartilagineuses., Cet engagement est causé par des facteurs paracrine qui induisent les cellules mésodermiques voisines à exprimer deux facteurs de transcription, Pax1 et Scléraxis. On pense que ces facteurs de transcription activent des gènes spécifiques au cartilage (Cserjesi et al. 1995; Sosic et coll. 1997). Ainsi, la Scléraxie est exprimée dans le mésenchyme du sclérotome, dans le mésenchyme facial qui forme des précurseurs cartilagineux à l’os, et dans le mésenchyme des membres (Figure 14.14).
Figure 14.13
schéma de principe de l’ossification endochondrale., (A, B) les cellules mésenchymateuses se condensent et se différencient en chondrocytes pour former le modèle cartilagineux de l’OS. (C) les Chondrocytes au centre de l’arbre subissent une hypertrophie et une apoptose alors qu’ils (plus…)
Figure 14.14
Localisation de la scleraxis message (zones claires) sur les sites des chondrocytes de la formation. (A) Expression de la scléraxie dans les somites d’un embryon de souris de 12,5 jours. Cette section a été coupée tangentiellement, et le tube neural court le long de l’antérieur-postérieur (plus…,)
Au cours de la deuxième phase d’ossification endochondrale, les cellules de mésenchyme engagées se condensent en nodules compacts et se différencient en chondrocytes, les cellules cartilagineuses. La n-cadhérine semble être importante dans l’initiation de ces condensations, et la N-CAM semble être essentielle pour les maintenir (Oberlender et Tuan, 1994; Hall et Miyake, 1995). Chez l’homme, le gène SOX9, qui code une protéine de liaison à L’ADN, est exprimé dans les condensations précartilagineuses., Les Mutations du gène SOX9 provoquent une dysplasie camptomélique, un trouble rare du développement squelettiquequi entraîne des déformations de la plupart des os du corps. La plupart des bébés atteints meurent d’une insuffisance respiratoire due à un cartilage trachéal et thoracique mal formé (Wright et al. 1995).
au cours de la troisième phase d’ossification endochondrale, les chondrocytes prolifèrent rapidement pour former le modèle de l’OS. En se divisant, les chondrocytes sécrètent une matrice extracellulaire spécifique au cartilage., Dans la quatrième phase, les chondrocytes cessent de se diviser et augmentent considérablement leur volume, devenant des chondrocytes hypertrophiques. Ces gros chondrocytes modifient la matrice qu’ils produisent (en ajoutant du collagène X et plus de fibronectine) pour lui permettre de se minéraliser par le carbonate de calcium. La cinquième phase implique l’invasion du modèle cartilagineux par les vaisseaux sanguins. Les chondrocytes hypertrophiques meurent par apoptose. Cet espace deviendra la moelle osseuse. À mesure que les cellules cartilagineuses meurent, un groupe de cellules qui ont entouré le modèle cartilagineux se différencient en ostéoblastes., Les ostoblastes commencent à former une matrice osseuse sur le cartilage partiellement dégradé (Bruder et Caplan 1989; Hatori et al. 1995). Finalement, tout le cartilage est remplacé par l’OS. Ainsi, le tissu cartilagineux Sert de modèle pour l’os qui suit. Les composants squelettiques de la colonne vertébrale, du bassin et des membres sont d’abord formés de cartilage et deviennent plus tard des os.
Le remplacement des chondrocytes par les cellules osseuses dépend de la minéralisation de la matrice extracellulaire., Ceci est clairement illustré dans le squelette en développement de l’embryon de poussin, qui utilise le carbonate de calcium de la coquille d’œuf comme source de calcium. Au cours du développement, le système circulatoire de l’embryon de poussin transfère environ 120 mg de calcium de la coquille au squelette (Tuan, 1987). Lorsque les embryons de poussins sont retirés de leur coquille au jour 3 et cultivés dans des cultures sans coquille (dans une pellicule de plastique) pendant toute la durée de leur développement, une grande partie du squelette cartilagineux ne parvient pas à mûrir en tissu osseux (Figure 14.15; Tuan et Lynch, 1983)., Un certain nombre d’événements conduisent à l’hypertrophie et à la minéralisation des chondrocytes, y compris un premier passage de la respiration aérobie à la respiration anaérobie, ce qui modifie leur métabolisme cellulaire et leur potentiel énergétique mitochondrial (Shapiro et al. 1992). Les chondrocytes hypertrophiques sécrètent de nombreuses petites vésicules membranaires dans la matrice extracellulaire. Ces vésicules contiennent des enzymes actives dans la génération d’ions calcium et phosphate et initient le processus de minéralisation dans la matrice cartilagineuse (Wu et al. 1997)., Les chondrocytes hypertrophiques, leur métabolisme et leurs membranes mitochondriales altérés, meurent ensuite par apoptose (Hatori et al. 1995; Rajpurohit et coll. 1999).
Figure 14.15
minéralisation du squelette dans des embryons de poussins de 19 jours qui se sont développés (A) en culture sans coquille et (B) à l’intérieur de l’œuf pendant une incubation normale. Les embryons ont été fixés et colorés avec du rouge alizarine pour montrer la matrice osseuse calcifiée. (De Tuan et Lynch 1983; (plus…,
dans les os longs de nombreux mammifères (y compris les humains), l’ossification endochondrale s’étend vers l’extérieur dans les deux sens à partir du centre de l’OS (voir Figure 14.13). Si tout notre cartilage était transformé en os avant la naissance, nous ne deviendrions pas plus gros, et nos os seraient seulement aussi gros que le modèle cartilagineux original. Cependant, à mesure que le front d’ossification se rapproche des extrémités du modèle cartilagineux, les chondrocytes près du front d’ossification prolifèrent avant de subir une hypertrophie, poussant les extrémités cartilagineuses de l’OS., Ces zones cartilagineuses aux extrémités des os longs sont appelées plaques de croissance épiphysaires. Ces plaques contiennent trois régions: une région de prolifération des chondrocytes, une région de chondrocytes matures et une région de chondrocytes hypertrophiques (Figure 14.16; Chen et al. 1995). À mesure que les hypertrophies cartilagineuses internes et le front d’ossification s’étendent plus loin vers l’extérieur, le cartilage restant dans la plaque de croissance épiphysaire prolifère. Tant que les plaques de croissance épiphysaires sont capables de produire des chondrocytes, l’OS continue de croître.
la Figure 14.,16
prolifération des cellules dans la plaque de croissance épiphysaire en réponse à l’hormone de croissance. (A) Plaque de croissance épiphysaire chez un jeune rat qui a été rendu déficient en hormone de croissance par ablation de son hypophyse. (B) même région chez le rat après injection d’hormone de croissance. (plus…)
site web
14.6 les facteurs Paracrine, leurs récepteurs et la croissance osseuse humaine. Des Mutations dans les gènes codant pour les facteurs paracrine et leurs récepteurs provoquent de nombreuses anomalies squelettiques chez l’homme et la souris. Les voies FGF et Hedgehog sont particulièrement importantes., http://www.devbio.com/chap14/link1406.shtml
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Control of Cartilage Maturation at the Growth Plate.