Recherche sur les os : Un support structural - un important dépôt de minéraux

Le squelette humain adulte compte un peu plus de 200 os, allant de l'empilement complexe des vertèbres de la colonne vertébrale aux minuscules résonateurs qui nous permettent d'entendre en passant par les longs os médullaires de nos membres. Non seulement le squelette sert-il de support structural aux muscles et protège-t-il les organes vitaux, mais il est aussi un dépôt de minéraux essentiels comme le calcium, le phosphore et le magnésium.

Malgré son apparente durabilité, le tissu osseux est constamment brisé et reformé. Entre autres choses, cette transformation est nécessaire pour la croissance, la réparation de microfractures résultant de stress mécaniques quotidiens et le maintien de la santé en général. Le squelette recèle 99 % du calcium de l'organisme. Le reste, 1 %, circule librement dans le sang, où il participe à des activités aussi diverses que la contraction musculaire, la transmission de l'influx nerveux et la coagulation du sang.

Normalement, jusqu'au tiers du squelette adulte est remodelé chaque année par deux types de cellules dont les actions opposées sont maintenues en équilibre par un mélange complexe d'hormones et de facteurs chimiques. Les ostéoblastes sont à l'origine de la formation des os; ils circulent à la surface des os, secrétant du collagène et le minéralisant ensuite avec le calcium et le phosphore. Les ostéoclastes sont recrutés vers les parties endommagées de la surface osseuse, où ils résorbent les protéines et le calcium avant de les libérer dans la circulation sanguine. Le pic de masse osseuse chez les hommes et les femmes survient au milieu de la trentaine; au cours des 10 années suivantes, la masse osseuse reste stable, la formation osseuse étant à peu près égale à la résorption.

De l'ostéoporose à la maladie de Paget

Après l'âge de 60 ans, toutefois, l'activité ostéoblastique diminue généralement. Pendant ce temps, la baisse des taux d'œstrogène chez la femme et de testostérone chez l'homme a un effet contraire sur les ostéoclastes, qui commencent à résorber l'os à un rythme accéléré. Sont ainsi réunies les conditions qui favorisent une des maladies des os les plus courantes, l'ostéoporose, caractérisée par un taux net de résorption qui excède le taux de formation osseuse, d'où une masse osseuse qui diminue. Avec le temps, les os d'une personne peuvent devenir si minces et cassants qu'ils se rompent par suite d'un simple mouvement ou d'une légère chute. Des foyers de fracture courante sont l'épine dorsale, les poignets et les hanches. De plus, une longue liste d'affections - par exemple l'hyperthyroïdisme, la leucémie ou l'hépatite chronique - ainsi que de médicaments (notamment la prednisone) peuvent également causer l'ostéoporose.

Environ 1,4 million de Canadiens souffrent actuellement d'ostéoporose, et ce nombre augmente à mesure que la population vieillit. À l'âge de 65 ans, une femme sur deux sera atteinte d'ostéoporose; à l'âge de 75 ans, une sur deux aura subi une fracture ostéoporotique; et à l'âge de 90 ans, une sur trois aura subi une fracture de la hanche (soit presque deux fois le taux d'incidence chez les hommes). Les femmes qui ont subi une fracture ostéoporotique sont deux à six fois plus nombreuses que les autres à signaler des difficultés à accomplir les gestes de la vie courante, comme monter des escaliers, étendre le bras pour prendre quelque chose, se pencher, soulever quelque chose et marcher. Entre 18 et 28 % des personnes qui subissent une fracture de la hanche mourront de complications au cours des 12 mois suivants, notamment d'embolie pulmonaire ou d'accident vasculaire cérébral consécutifs à l'immobilisation, de pneumonie ou de septicémie provoquée par des plaies de lit.

Bien que de nombreuses personnes confondent les deux, l'arthrose a un effet fort différent sur l'os que l'ostéoporose. Plutôt que d'entraîner la perte de masse osseuse, l'arthrose a tendance à provoquer le contraire. Des forces mécaniques inhabituelles mises en action par le cartilage qui se désagrège déstabilisent l'articulation et favorisent une activité réparatrice exubérante des ostéoblastes. Avec le temps, l'os directement sous le cartilage de l'articulation devient souvent de plus en plus dense, ce qui selon certains chercheurs réduit la capacité du cartilage d'amortir les chocs et augmente les risques qu'il se creuse et craque. Une autre conséquence du mauvais fonctionnement de ces surfaces de glissement est le remodelage des bords de l'articulation en excroissances osseuses qui limitent l'amplitude de mouvement et irritent le tissu mou adjacent.

En revanche, la polyarthrite rhumatoïde corrode l'os et le cartilage. Dans cette maladie et d'autres types de maladies inflammatoires, les acides et les enzymes libérés par des cellules immunitaires peuvent ronger l'os jusqu'à ce qu'il devienne, au bout de trois à cinq ans, un fragile filigrane. Nombre des mêmes processus de résorption osseuse sont aussi en cause dans la parodontopathie.

L'os est aussi particulièrement vulnérable aux cancers qui se propagent à partir d'autres sièges, notamment les cancers du sein et de la prostate, et aux myélomes (cellules plasmocytaires malignes qui envahissent la moelle et l'os qui l'entoure). À l'heure actuelle, le cancer métastasique des os est incurable.

D'autres maladies résultent d'une calcification et d'une formation osseuses anormales. Parfois, le calcium remis en circulation dans le sang se fixe à des dépôts de cholestérol sur les parois artérielles, formant une couche dure et cassante sur les formations de plaque qui fait augmenter notablement le risque d'accident vasculaire cérébral. La fibrodysplasie ossifiante progressive, par contre, est un trouble génétique extrêmement rare qui entraîne la formation de nodules osseux douloureux dans les muscles, les tendons, les ligaments et d'autres tissus conjonctifs.

D'autres affections héréditaires sont l'ostéogenèse imparfaite, une fragilité des os qui se rompent facilement du fait d'un collagène de piètre qualité ou insuffisant, et la maladie de Paget, qui se caractérise par une résorption osseuse anormale suivie par une formation osseuse hyperactive.

Une réputation d'inventivité

À défaut d'être nombreux, les chercheurs canadiens sur les maladies osseuses sont réputés pour leur inventivité. Par exemple, la recherche canadienne sur les hormones a débouché sur la découverte de la calcitonine, qui joue un rôle crucial dans la régulation du métabolisme de l'os et du calcium. La recherche de base en cours doit permettre de mieux comprendre la manière dont les ostéoblastes et les ostéoclastes communiquent entre eux, de localiser et de décrire les gènes qui commandent le développement osseux, d'expliquer pourquoi le micro-environnement de l'os constitue un « havre » pour les tumeurs qui y migrent, et d'apprendre comment amener les cellules souches à se transformer en tissu squelettique.

Sur le plan clinique, les chercheurs essaient de trouver plus d'agents qui stimulent la formation osseuse ou bloquent la résorption en exploitant des hormones comme la leptine (hormone sécrétée par les cellules graisseuses et normalement associée au contrôle du poids corporel), en faisant appel à des médicaments existants comme les statines (qui semblent réellement stimuler la croissance osseuse) ou en explorant les propriétés protectrices de différents MSRE (modulateurs sélectifs des récepteurs oestrogéniques). Du côté des maladies osseuses génétiques, les scientifiques ont découvert une méthode en laboratoire pour supprimer le gène responsable de la détérioration du collagène dans l'ostéogenèse imparfaite. Inhibiteur connu de la résorption osseuse, le bisphosphonate s'est révélé efficace pour améliorer les symptômes cliniques de l'ostéogenèse imparfaite chez les enfants. Enfin, plusieurs sites possibles sur trois chromosomes différents qui peuvent jouer un rôle de la maladie de Paget ont été mis en évidence.

Pourtant, il reste encore beaucoup de travail à faire et une myriade de questions demeurent sans réponses. Par exemple, les agents utilisés pour prévenir la perte osseuse peuvent-ils réduire également les risques de fracture chez les personnes dont la masse osseuse est réduite? Quelle est la meilleure façon de maximiser le pic de masse osseuse chez les enfants, les adolescents et les jeunes adultes? Comment pouvons-nous suivre les effets naturels du vieillissement sur le squelette? Et si nous apprenons à maîtriser les facteurs qui interviennent dans le remodelage normal des os, pourrons-nous les manipuler pour empêcher la croissance tumorale?

Grâce à l'aide fournie par l'IALA et d'autres composantes des Instituts de recherche en santé du Canada, les spécialistes de la recherche sur les os au Canada sont bien placés pour s'attaquer à ces questions - et à d'autres - qui exigent une recherche à grande échelle et de longue durée. À la fin, des essais multicentres apparaîtront comme la voie offrant le meilleur rapport coût-efficacité pour chercher à vaincre la vaste gamme de maladies du squelette humain.

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