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5.1 : Tissu osseux et système squelettique - Biologie

5.1 : Tissu osseux et système squelettique - Biologie


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Graphique 5.1. Enfant regardant les os
L'os est un tissu vivant. (crédit : James Emery)

Introduction

Les os font de bons fossiles. Alors que les tissus mous d'un organisme autrefois vivant se décomposeront et tomberont avec le temps, le tissu osseux subira, dans les bonnes conditions, un processus de minéralisation, transformant efficacement l'os en pierre. Un squelette fossile bien conservé peut nous donner une bonne idée de la taille et de la forme d'un organisme, tout comme votre squelette aide à définir votre taille et votre forme. Contrairement à un squelette fossile, cependant, votre squelette est une structure de tissu vivant qui se développe, se répare et se renouvelle. Les os qu'il contient sont des organes dynamiques et complexes qui remplissent un certain nombre de fonctions importantes, dont certaines sont nécessaires au maintien de l'homéostasie.

Les fonctions du système squelettique

OS, ou tissu osseux, est un tissu conjonctif dur et dense qui forme la majeure partie du squelette adulte, la structure de soutien du corps. Dans les zones du squelette où les os bougent (par exemple, la cage thoracique et les articulations), cartilage, une forme semi-rigide de tissu conjonctif, offre une flexibilité et des surfaces lisses pour le mouvement. Les système squelettique est le système corporel composé d'os et de cartilage et remplit les fonctions essentielles suivantes pour le corps humain :

  • soutient le corps
  • facilite le mouvement
  • protège les organes internes
  • produit des cellules sanguines
  • stocke et libère les minéraux et les graisses

Soutien, mouvement et protection

Les fonctions les plus apparentes du système squelettique sont les fonctions grossières, celles visibles par l'observation. En regardant simplement une personne, vous pouvez voir comment les os soutiennent, facilitent les mouvements et protègent le corps humain.

Tout comme les poutres d'acier d'un bâtiment fournissent un échafaudage pour supporter son poids, les os et le cartilage de votre système squelettique composent l'échafaudage qui soutient le reste de votre corps. Sans le système squelettique, vous seriez une masse molle d'organes, de muscles et de peau.

Les os facilitent également le mouvement en servant de points d'attache pour vos muscles. Alors que certains os ne servent que de support aux muscles, d'autres transmettent également les forces produites lorsque vos muscles se contractent. D'un point de vue mécanique, les os agissent comme des leviers et les articulations servent de points d'appui (figure 5.2). À moins qu'un muscle ne recouvre une articulation et se contracte, un os ne bougera pas. Pour plus d'informations sur l'interaction des systèmes squelettique et musculaire, c'est-à-dire le système musculo-squelettique, recherchez du contenu supplémentaire.

Graphique 5.2. Mouvement de soutien des os
Les os agissent comme des leviers lorsque les muscles s'étendent sur une articulation et se contractent. (crédit : Benjamin J. DeLong)

Les os protègent également les organes internes des blessures en les recouvrant ou en les entourant. Par exemple, vos côtes protègent vos poumons et votre cœur, les os de votre colonne vertébrale (colonne vertébrale) protègent votre moelle épinière et les os de votre crâne (crâne) protègent votre cerveau (figure 5.3).

Graphique 5.3. Les os protègent le cerveau
Le crâne entoure et protège complètement le cerveau des blessures non traumatiques.

Stockage de minéraux, stockage d'énergie et hématopoïèse

Au niveau métabolique, le tissu osseux remplit plusieurs fonctions essentielles. D'une part, la matrice osseuse agit comme un réservoir pour un certain nombre de minéraux importants pour le fonctionnement du corps, en particulier le calcium et le potassium. Ces minéraux, incorporés dans le tissu osseux, peuvent être libérés dans la circulation sanguine pour maintenir les niveaux nécessaires au soutien des processus physiologiques. Les ions calcium, par exemple, sont essentiels pour les contractions musculaires et le contrôle du flux d'autres ions impliqués dans la transmission de l'influx nerveux.

L'os sert également de site pour le stockage des graisses et la production de cellules sanguines. Le tissu conjonctif plus mou qui remplit l'intérieur de la plupart des os est appelé moelle osseuse (Figure 5.5). Il existe deux types de moelle osseuse : la moelle jaune et la moelle rouge. moelle jaune contient du tissu adipeux; les triglycérides stockés dans les adipocytes du tissu peuvent servir de source d'énergie. moelle rouge est ou hématopoïèse—la production de cellules sanguines—a lieu. Les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes sont tous produits dans la moelle rouge.

Graphique 5.5. Tête de fémur montrant la moelle rouge et jaune
La tête du fémur contient à la fois de la moelle jaune et rouge. La moelle jaune stocke les graisses. La moelle rouge est responsable de l'hématopoïèse. (crédit : modification du travail par « stevenfruitsmaak »/Wikimedia Commons)

Biologie de l'os : la vascularisation du système squelettique

Les vaisseaux sanguins sont essentiels à la distribution de l'oxygène, des nutriments et des cellules immunitaires, ainsi qu'à l'élimination des déchets. En plus de ce rôle conventionnel de système de conduit polyvalent, les cellules endothéliales formant la couche la plus interne de la paroi vasculaire possèdent également des capacités de signalisation importantes et peuvent contrôler la croissance, la structuration, l'homéostasie et la régénération de l'organe environnant. Dans le système squelettique, les vaisseaux sanguins régulent la formation osseuse développementale et régénératrice ainsi que l'hématopoïèse en fournissant des niches vasculaires pour les cellules souches hématopoïétiques. Nous donnons ici un aperçu de l'architecture, de la croissance et des propriétés des vaisseaux sanguins dans le système squelettique sain, vieillissant et malade.

Copyright © 2018 Cold Spring Harbor Laboratory Press tous droits réservés.

Les figures

Présentation de la vascularisation osseuse et…

Présentation de la vascularisation osseuse et des cellules périvasculaires (PVC). On trouve des populations distinctes de PVC…

Relation entre cellule endothéliale spécialisée…

Relation entre les sous-populations de cellules endothéliales (CE) spécialisées. ( UNE ) Schéma de principe de…

Modifications de la vascularisation osseuse avec…

Modifications de la vascularisation osseuse avec l'âge. ( UNE ) Schéma de principe des changements…

Signalisation d'encoche dans l'accouplement…

Signalisation Notch dans le couplage de l'angiogenèse et de l'ostéogenèse. ( UNE ) Schéma…


5.1 : Tissu osseux et système squelettique - Biologie

Les os font de bons fossiles. Alors que les tissus mous d'un organisme autrefois vivant se décomposeront et tomberont avec le temps, le tissu osseux subira, dans les bonnes conditions, un processus de minéralisation, transformant efficacement l'os en pierre. Un squelette fossile bien conservé peut nous donner une bonne idée de la taille et de la forme d'un organisme, tout comme votre squelette aide à définir votre taille et votre forme. Contrairement à un squelette fossile, cependant, votre squelette est une structure de tissu vivant qui se développe, se répare et se renouvelle. Les os qu'il contient sont des organes dynamiques et complexes qui remplissent un certain nombre de fonctions importantes, dont certaines sont nécessaires au maintien de l'homéostasie.

Figure 1. Enfant regardant les os. L'os est un tissu vivant. Contrairement aux os d'un fossile rendus inertes par un processus de minéralisation, les os d'un enfant continueront de croître et de se développer tout en contribuant au soutien et au fonctionnement des autres systèmes du corps. (crédit : James Emery)


5.1 : Tissu osseux et système squelettique - Biologie

Unité 5 Ressources:

LO 5.1 – Vue d'ensemble du système squelettique.

    • je peux liste et décris les principales fonctions du système squelettique.
    • je peux liste et décris les composants cellulaires et extracellulaires de l'os compact et de l'os spongieux.
    • je peux identifier les composants structurels internes de l'os compact et de l'os spongieux.
    • je peux identifier les composants structurels d'un os long.
    • je peux Explique les fonctions des composants structurels d'un os dans le contexte d'un os entier.
    • je peux Compare et nuance la fonction des ostéoblastes et des ostéoclastes pendant la croissance, la réparation et le remodelage des os.
    • je peux Explique la régulation hormonale de la croissance squelettique.
    • je peux Explique les rôles de la calcitonine et de l'hormone parathyroïdienne dans le remodelage osseux et la régulation du calcium sanguin.
    • je peux contraste les processus de remodelage d'un enfant (de la naissance à l'adolescence) et d'un adulte (moyen à la vieillesse).

    Activités d'apprentissage:

          & Document de prise de notes
        • Exercice 7 – Vue d'ensemble du squelette
        • Assiettes à colorier :
          • Squelette axial/appendiculaire 18
          • Anatomie d'un os long 17

          LO 5.2 – L'élève comprend les principaux os et marques du squelette axial.

              • L'étudiant sera capable de identifier et Nom sur un crâne ou un schéma des os du crâne.
              • L'étudiant sera capable de Nom les parties d'une vertèbre typique et Explique en général comment le cervical, thoracique, et vertèbre lombaire diffèrent les uns des autres.

              Activités d'apprentissage:

              • Exercice 8 – Le squelette axial
              • Assiettes à colorier :
                • Os du crâne (1) 19
                • Os du crâne (2) 20
                • Colonne Vertébrale 21
                • Vertèbres Cervicales Et Thoraciques 22
                • Vertèbres lombaires, sacrées et coccygiennes 23
                • Thorax osseux 24

                LO 5.3 – L'élève comprend les principaux os et les marques du squelette appendiculaire.

                    • L'étudiant sera capable de identifier sur un squelette ou un diagramme les os des ceintures pectorale et pelvienne et leurs membres attachés.

                    Activités d'apprentissage:

                        • Exercice 9 – Le squelette appendiculaire
                        • Assiettes à colorier :
                          • Ceinture Pectorale Et Os Du Bras 25
                          • Os de l'avant-bras 26
                          • Os du poignet et de la main 27
                          • Membre supérieur : les os en revue 28
                          • Os Coxal, Ceinture Pelvienne Et Bassin 29
                          • Os De La Cuisse Et De La Jambe 30
                          • Os de la cheville et du pied 31
                          • Membres inférieurs : les os en revue 32

                          LO 5.4 – L'élève comprend la classification et le développement des articulations du corps.


                          Se désosser sur l'autophagie : le rôle de l'autophagie dans la biologie squelettique

                          D'un point de vue évolutif, la fonction principale de l'os est de fournir des sites stables pour la fixation musculaire et de protéger les organes vitaux, en particulier le cœur et les poumons (côtes) et la moelle épinière (vertèbres et disques intervertébraux). Cependant, l'os a un nombre considérable d'autres fonctions : servir de réserve d'ions minéraux, fournir un site pour la synthèse des cellules sanguines et participer à un système endocrinien complexe à l'échelle du système. Sans surprise, l'homéostasie des cellules osseuses et cartilagineuses est étroitement contrôlée, tout comme le maintien de la structure et de la masse des tissus. Alors que de nombreuses informations nouvelles s'accumulent concernant l'homéostasie des cellules squelettiques, une observation relativement nouvelle est que les cellules osseuses (ostéoclastes, ostéoblastes et ostéocytes) et du cartilage (chondrocytes) présentent une autophagie. L'objectif de cette revue est d'examiner l'importance de ce processus en termes de demandes fonctionnelles du squelette en santé et pendant la croissance et de fournir des preuves que la dérégulation de la réponse autophagique est impliquée dans la pathogenèse des maladies osseuses (maladie de Paget de os) et du cartilage (arthrose et mucopolysaccharidoses). La délimitation des changements moléculaires dans le processus autophagique révèle de nouvelles approches pour le traitement des maladies qui affectent le squelette axial et appendiculaire.

                          Mots clés: Maladie de Paget de l'os autophagie cartilage osseux chondrocytes plaque de croissance mucopolysaccharidose arthrose ostéoclastes remodelage des cellules souches.


                          Soutien, mouvement et protection

                          Les fonctions les plus apparentes du système squelettique sont les fonctions grossières, celles visibles par l'observation. En regardant simplement une personne, vous pouvez voir comment les os soutiennent, facilitent les mouvements et protègent le corps humain.

                          Figure 2. Les os protègent le cerveau. Le crâne entoure et protège complètement le cerveau des blessures non traumatiques.

                          Tout comme les poutres d'acier d'un bâtiment fournissent un échafaudage pour supporter son poids, les os et le cartilage de votre système squelettique composent l'échafaudage qui soutient le reste de votre corps. Sans le système squelettique, vous seriez une masse molle d'organes, de muscles et de peau.

                          Les os facilitent également le mouvement en servant de points d'attache pour vos muscles. Alors que certains os ne servent que de support aux muscles, d'autres transmettent également les forces produites lorsque vos muscles se contractent. D'un point de vue mécanique, les os agissent comme des leviers et les articulations servent de points d'appui (Figure 1).

                          À moins qu'un muscle ne recouvre une articulation et se contracte, un os ne bougera pas. Pour plus d'informations sur l'interaction des systèmes squelettique et musculaire, c'est-à-dire le système musculo-squelettique, recherchez du contenu supplémentaire.

                          Les os protègent également les organes internes des blessures en les recouvrant ou en les entourant. Par exemple, vos côtes protègent vos poumons et votre cœur, les os de votre colonne vertébrale (colonne vertébrale) protègent votre moelle épinière et les os de votre crâne (crâne) protègent votre cerveau (Figure 2).

                          Connexion de carrière: Orthopédiste

                          Un orthopédiste est un médecin spécialisé dans le diagnostic et le traitement des troubles et des blessures liés au système musculo-squelettique. Certains problèmes orthopédiques peuvent être traités avec des médicaments, des exercices, des appareils orthodontiques et d'autres appareils, mais d'autres peuvent être mieux traités par la chirurgie (Figure 3).

                          Figure 3. Attelle de bras. Un orthopédiste prescrira parfois l'utilisation d'un appareil orthopédique qui renforce la structure osseuse sous-jacente qu'il est utilisé pour soutenir. (crédit : Juhan Sonin)

                          Alors que l'origine du mot « orthopédie » (ortho- = « droit » paed- = « enfant ») signifie littéralement « redressement de l'enfant », les orthopédistes peuvent avoir des patients qui vont de la pédiatrie à la gériatrie. Ces dernières années, les orthopédistes ont même pratiqué une chirurgie prénatale pour corriger le spina bifida, une anomalie congénitale dans laquelle le canal neural de la colonne vertébrale du fœtus ne se ferme pas complètement au cours du développement embryologique.

                          Les orthopédistes traitent généralement les lésions osseuses et articulaires, mais ils traitent également d'autres affections osseuses, notamment la courbure de la colonne vertébrale. Les courbures latérales (scoliose) peuvent être suffisamment graves pour glisser sous l'omoplate (omoplate) la forçant comme une bosse. Les courbures de la colonne vertébrale peuvent également être excessives dorso-ventralement (cyphose) provoquant un dos voûté et une compression thoracique. Ces courbures apparaissent souvent chez les préadolescents à la suite d'une mauvaise posture, d'une croissance anormale ou de causes indéterminées. La plupart du temps, ils sont facilement traités par les orthopédistes. À mesure que les gens vieillissent, les lésions de la colonne vertébrale accumulées et les maladies comme l'ostéoporose peuvent également entraîner des courbures de la colonne vertébrale, d'où la courbure que vous voyez parfois chez les personnes âgées.

                          Certains orthopédistes se spécialisent dans la médecine du sport, qui traite à la fois les blessures simples, comme une entorse à la cheville, et les blessures complexes, comme une rupture de la coiffe des rotateurs à l'épaule. Le traitement peut aller de l'exercice à la chirurgie.


                          Échantillon de systèmes corporels

                          OS: leur but est de protéger et de soutenir la fonction des autres organes du corps. Les os stockent les minéraux et protègent le sang tout en produisant des globules rouges et blancs.

                          Cartilage: Un tissu conjonctif situé dans tout le corps. Le cartilage soutient la structure de nombreuses parties du corps et fonctionne comme les os, les côtes, les oreilles et le nez.

                          Tendons : Fournir la connexion entre le muscle et l'os. Les tendons travaillent avec les muscles pour permettre le mouvement, car ils peuvent résister à la pression et à la tension.

                          Ligaments: Connecter les os à d'autres os. Ils assurent la stabilité des articulations pendant le repos et les mouvements actifs.

                          Charnière: Ce type de joint peut s'ouvrir et se fermer comme une porte. Le coude est un exemple d'articulation à charnière.

                          Joint de glissements : Ce type d'articulation a deux plaques osseuses qui glissent l'une contre l'autre. Les articulations de glissement peuvent être trouvées dans les chevilles et les poignets.

                          Articulations à rotule : Présent au niveau de l'épaule et des hanches, ce type d'articulation permet un mouvement vers l'avant, un mouvement vers l'arrière et une rotation circulaire.


                          Types de systèmes squelettiques

                          Le squelette hydrostatique, l'exosquelette et l'endosquelette soutiennent, protègent et assurent le mouvement des corps de différents types d'animaux.

                          Objectifs d'apprentissage

                          Différencier les types de squelette : squelette hydrostatique, exosquelette et endosquelette

                          Points clés à retenir

                          Points clés

                          • Dans les organismes à squelette hydrostatique, les muscles se contractent pour modifier la forme du coelome, qui produit alors un mouvement dû à la pression du fluide à l'intérieur de la cavité remplie de fluide.
                          • Les exosquelettes sont des systèmes squelettiques externes composés de chitine et de carbonate de calcium.
                          • Les organismes avec un endosquelette sont soutenus par un système squelettique dur et minéralisé qui réside à l'intérieur du corps.
                          • Chez les vertébrés, le système endosquelettique est en outre divisé en squelette axial et squelette appendiculaire.

                          Mots clés

                          • coelome: cavité remplie de liquide dans le corps d'un animal le système digestif est suspendu à l'intérieur de la cavité, qui est bordée par un tissu appelé péritoine
                          • péristaltisme: la contraction et la relaxation rythmiques et ondulatoires des muscles qui se propagent en une vague le long d'un tube musculaire
                          • endosquelette: le squelette interne d'un animal, qui chez les vertébrés est composé d'os et de cartilage
                          • exosquelette: une structure externe dure qui fournit à la fois structure et protection aux créatures telles que les insectes, les crustacés et les nématodes

                          Types de conceptions squelettiques

                          Un système squelettique est nécessaire pour soutenir le corps, protéger les organes internes et permettre le mouvement d'un organisme. Il existe trois conceptions de squelette différentes qui fournissent aux organismes ces fonctions : le squelette hydrostatique, l'exosquelette et l'endosquelette.

                          Squelette hydrostatique

                          Un squelette hydrostatique est formé par un compartiment rempli de liquide dans le corps : le coelome. Les organes du coelome sont soutenus par le fluide aqueux, qui résiste également à la compression externe. Ce compartiment est sous pression hydrostatique à cause du fluide et supporte les autres organes de l'organisme. Ce type de système squelettique se trouve chez les animaux à corps mou tels que les anémones de mer, les vers de terre, les cnidaires et d'autres invertébrés.

                          Squelette hydrostatique: Le squelette de l'étoile de mer à boutons rouges (Protoreaster linckii) est un exemple de squelette hydrostatique.

                          Le mouvement dans un squelette hydrostatique est assuré par les muscles qui entourent le coelome. Les muscles d'un squelette hydrostatique se contractent pour modifier la forme du coelome. La pression du fluide dans le coelome produit un mouvement. Par exemple, les vers de terre se déplacent par vagues de contractions musculaires (péristaltisme) du muscle squelettique du squelette hydrostatique de la paroi corporelle, qui raccourcissent et allongent alternativement le corps. L'allongement du corps étend l'extrémité antérieure de l'organisme. La plupart des organismes ont un mécanisme pour se fixer dans le substrat. Le raccourcissement des muscles tire alors la partie postérieure du corps vers l'avant. Bien qu'un squelette hydrostatique soit bien adapté aux organismes invertébrés tels que les vers de terre et certains organismes aquatiques, ce n'est pas un squelette efficace pour les animaux terrestres.

                          Exosquelette

                          Un exosquelette est une enveloppe externe et dure à la surface d'un organisme. Par exemple, les carapaces de crabes et d'insectes sont des exosquelettes. Ce type de squelette offre une défense contre les prédateurs, soutient le corps et permet le mouvement grâce à la contraction des muscles attachés. Comme chez les vertébrés, les muscles doivent traverser une articulation à l'intérieur de l'exosquelette. Le raccourcissement du muscle modifie la relation des deux segments de l'exosquelette. Les arthropodes, tels que les crabes et les homards, ont des exosquelettes constitués de 30 à 50 pour cent de chitine, un dérivé polysaccharidique du glucose qui est un matériau solide mais flexible. La chitine est sécrétée par les cellules épidermiques. L'exosquelette est encore renforcé par l'ajout de carbonate de calcium dans des organismes tels que le homard. Parce que l'exosquelette est acellulaire et ne se développe pas avec la croissance de l'organisme, les arthropodes doivent périodiquement perdre leur exosquelette.

                          Exosquelettes: Les muscles attachés à l'exosquelette du crabe d'Halloween (Gecarcinus quadratus) lui permettent de se déplacer.

                          Endosquelette

                          Un endosquelette est constitué de structures minéralisées dures situées dans les tissus mous des organismes. Un exemple de structure endosquelettique primitive est le spicule des éponges. Les os des vertébrés sont composés de tissus, alors que les éponges n'ont pas de vrais tissus. Les endosquelettes soutiennent le corps, protègent les organes internes et permettent le mouvement par contraction des muscles attachés au squelette.

                          Endosquelettes: Les squelettes d'humains et de chevaux sont des exemples d'endosquelettes. Ils fournissent aux corps un soutien, une protection des organes et une aide au mouvement.

                          Le squelette humain est un endosquelette composé de 206 os chez l'adulte. Il a cinq fonctions principales : apporter un soutien au corps, stocker des minéraux et des lipides, produire des cellules sanguines, protéger les organes internes et permettre le mouvement. Le système squelettique chez les vertébrés est divisé en squelette axial (qui comprend le crâne, la colonne vertébrale et la cage thoracique) et le squelette appendiculaire (qui comprend les épaules, les os des membres, la ceinture scapulaire et la ceinture pelvienne).


                          3 types d'articulations de base (articulations) :

                          1. SYNARTHROTIQUE - articulation immobile, telle que les os du crâne, ces jonctions sont appelées SUTURES. - Articulations fibreuses

                          2. AMPHIARTHROTIQUE - articulation légèrement mobile, vertèbres - Articulations cartilagineuses

                          3. DIARTHROTIQUE - articulation librement mobile, utilisez un fluide lubrifiant appelé fluide SYNOVIAL.

                          Ball & Socket | Charnière | Pivoter | Selle


                          Biologie osseuse fondamentale et appliquée

                          Ce livre donne un aperçu de la biologie squelettique du niveau moléculaire au niveau des organes, y compris le contrôle cellulaire, l'interaction et la réponse les réponses adaptatives à divers stimuli externes l'interaction du système squelettique avec d'autres processus métaboliques dans le corps et l'effet de divers processus pathologiques sur le squelette. Le livre comprend également des chapitres qui expliquent comment le squelette peut être évalué à l'aide de diverses technologies d'imagerie, de tests biomécaniques, d'analyses histomorphométriques et de l'utilisation de modèles animaux génétiquement modifiés.

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