Biomécanique des cartilages Flashcards
Qu’est-ce qui compose la matrice extra-cellulaire du cartilage?
- Collagène de TYPE 2 (15-22%)
- Protéoglycans avec GAGs (4-7%)
- H20 et sels inorganiques (60-85%)
Les chondrocytes (10%) nagent dans la matrice extracellulaire qui leur servent de protection. Quels sont leurs rôles ? (2)
- Sécrètent les composantes de matrice, l’entretiennent et l’organisent
- Mécano-transduction : détectent les contraintes que subit la MEC et réagit en régulant ses constituants
Quels sont les rôles du cartilage ? (2)
- Augmenter la surface de contact/base de support des articulations pour que les os s’imprègnent mieux et que la contrainte soit dispersée pour résister aux forces de compression
- Permettre le mouvement des surfaces articulaires avec un minimum de friction et d’usure
Quant est-il de l’innervation, la vascularisation et du drainage lymphatique DANS le cartilage?
Absence de vaisseaux sanguins, de nerfs et de vaisseaux lymphatiques dans le cartilage
Qu’est-ce qui permet de stimuler le système de mécano-transduction des chondrocytes ?
L’ACTIVITÉ PHYSIQUE
Quelle est la protéine la plus abondante du corps?
Le collagène
VRAI OU FAUX : Le collagène est répartit de façon homogène dans le cartilage
FAUX.
Superficielle tangentielle 10-20%
Zone moyenne 40-60%
Zone profonde 30%
De plus, les fibre de collagène ont une orientation différente dans ces 3 zones
Quelles sont les 3 couches du cartilage? Se chevauchent-elles?
- Superficielle tangentielle
- Zone moyenne
- Zone profonde
ELLES NE SE CHEVAUCHENT PAS
VRAI OU FAUX : La couche superficielle tangentielle et responsable de la résistance en compression du cartilage
FAUX. Elle est responsable de la résistance en tension
Composée de plusieurs couches de cellules et de fibres de collagène orientées PARALLÈLEMENT
Quelle couche du cartilage est responsable de la résistance en compression? Quelles sont ses caractéristiques?
La zone moyenne
Ses fibres de collagène sont orientés aléatoirement
Couche qui contient le plus de collagène
Qu’est-ce qui permet à la couche superficielle tangentielle de résister aux forces de tension?
L’orientation parallèle de ces fibres et les liens covalents qui unissent chaque fibre ensemble
Comment sont positionnées les fibres de collagène dans la couche profonde du cartilage
Perpendiculaire à la surface articulaire, les filaments font ancrage dans l’os
Les trabécules de l’os sont très anisotropiques. Quelle composante du cartilage lui permet de l’être aussi?
Le collagène. Les fibres de collagène offrent une plus grande résistance lorsqu’elles sont orientées selon les lignes de stress.
Qu’est-ce qu’on protéoglycans?
- Il s’agit d’une protéine centrale auquel sont liés des GAG
- Elle est la protéine principale de la substance fondamentale
- Les PTGs se regroupent et se lie par un lien protéique à l’acide hyaluronique dans la MEC (agrécans)
Quels sont les principaux GAGs retrouvés dans le cartilage et quels sont leur caractéristiques?
- Sulfate de chondroïtine : Composé de 25 à 30 acides aminés portant une charge négative
- Sulfate de kératane : Composé de 13 acides aminées portant une charge négative
Dans quelle couche du cartilage les PTGs sont les plus nombreux
Couche moyenne, ce qui explique en partie sa plus grande résistance en compression
VRAI OU FAUX : Lors du vieillissement, le sulfate de chondroïtine se transforme en sulfate de kératane ce qui diminue son ratio à l’intérieur du cartilage
VRAI.
Le ratio du sulfate de chondroïtine passe de 10:1 à 2:1
Quels sont les trois concepts qui permettent au cartilage de résister aux forces de compression?
- Effet ionique de l’eau
- Porosité et perméabilité
- Lubrification (liquide synovial)
Ces trois concepts de résistance se chevauchent constamment.
L’eau est la composante la plus importante du cartilage. Dans quelle région de celui-ci est-elle la plus concentrée?
Dans la couche superficielle tangentielle et la couche moyenne.
Le cartilage est avasculaire, comment fait-il alors pour recueillir ses nutriments et rejeter ses déchets?
Phénomène d’imbibition : Lors de la mise en charge, les liaisons hydrogène de l’eau sont brisées et l’eau sort entrainant les déchets avec elle. Lorsque la mise en charge cesse, un flux inverse se créer, ce qui amènent l’eau et les nutriments nécessaire
Expliquer-moi l’effet ionique de l’eau sur la résistance en compression du cartilage tout en s’appuyant sur les principes de la loi de Donnan.
- L’eau et ses ions qui la suivent comportent au final une charge positive qui fait en sorte qu’elle est attirée par les acides aminées des GAGs des PTGs.
- Elle forme donc un nuage autour de ceux-ci en s’installant entre chaque GAG pour les protéger de leur charge respective
- Son arrivée entraine une rétraction des PTGs à 20% de leur taille tel un ressort, et une accumulation d’énergie potentielle (pression de gonflement)
- Lors d’une mise en charge, l’eau sort et les PTGs se déplient et utilisent cette énergie pour résister aux forces en compression.
VRAI OU FAUX : Le cartilage est poreux
VRAI . Il l’est à 80%
Qu’est-ce que la porosité?
La présence de pores dans une surface
VRAI OU FAUX : Le cartilage est perméable
FAUX, il est très sélectif dans le type de molécules qu’il laisse passer
En quoi la perméabilité/porosité permet une résistance du cartilage à la compression?
- Le cartilage a de nombreux pores, mais ceux-ci ne sont pas alignés
- Lors d’une mise en charge, celle-ci réaligne les pores.
- L’eau devrait dans ce cas sortir, mais la viscosité du liquide synovial diminue la perméabilité du cartilage et permet à l’eau de sortir graduellement
Quels sont les deux facteurs qui font diminuer la perméabilité dans un cartilage sain?
- La viscosité du liquide synovial
- Une force compressive trop importante désaligne les pores
VRAI OU FAUX : Une surface poreuse est nécessairement perméable
FAUX.
Quels sont les 2 principaux mode de lubrification du cartilage?
- Film fluide
- Limitrophe
Expliquer le mode de lubrification film-fluide et en quoi il permet une résistance à la compression.
- Ce mode de lubrification correspond à un film de liquide synovial qui sépare les deux surfaces articulaire
- Nécessite une épaisseur minimale
- Dépend de la viscosité du liquide
- Lors de compression, le liquide tente de s’échapper mais est ralentit par sa viscosité et par la friction causée par les surfaces articulaires
Dans quelles situations ce mécanisme de lubrification est-il en fonction?
- Lors d’activité de la vie quotidienne
- Petite mise en charge
- Vitesse rapide de mise en charge
Quels sont les deux critères qui déterminent le mode de lubrification en action ?
- Le taux de mise en charge
- La vélocité de cette mise en charge
Expliquer le mode de lubrification limitrophe
- Lubrification des derniers recours
- Se fait à l’échelle microscopique lorsque les surfaces articulaires sont presque collées
- La viscosité du lubrifiant n’importe pas, ce sont les propriétés chimiques de celui-ci qui comptent
- La lubricine vient s’accrocher sur les deux surfaces articulaires et empêchent qu’elles se touchent
- Le liquide va sortir très rapidement mais est tout de même ralentit par les incongruences des surfaces articulaires
Dans quelles situations ce mécanisme de lubrification est-il en fonction?
- Conditions sévères de mise en charge
- Mise en charge lente et PROLONGÉE
Si une mise en charge est effectuée pendant environ 1000 secondes sur un cartilage, quel mécanisme principal contribuera à la résistance en compression?
La lubrification (film fluide et limitrophe) à 90%
Quelle couche du cartilage est la plus résistante en tension, pourquoi?
La superficielle tangentielle.
Elle possède des fibres de collagène parallèle qui sont liées entre elles par des liens covalents
Quel comportement adopte les fibres de la couche superficielle tangentielle lors d’une force en tension?
Elle se raidissent
Qu’est-ce qui pourrait altérer les propriétés en tension uni-axiale du cartilage?
Instabilité au niveau de la MEC, désorientation des fibres de collagène, perte de liens covalents entre les fibres de collagène
Dans le cartilage, qu’est-ce qui offre une résistance au cisaillement? Les protéoglycans ont-ils un rôle à jouer?
Ce sont seulement l’orientation des fibres de collagène et les liens covalents qui les unissent qui offrent une résistance au cisaillement.
Les PTGs n’ont aucun impact puisqu’il y a aucun changement de volume engendré par le cisaillement, donc aucun mouvement d’eau pour créer une résistance grâce à l’accumulation d’énergie potentielle
Nommez des changements dans les composantes du cartilages qui se produisent lors du vieillissement.
- Diminution de l’eau (moins d’effet ionique et déficience dans le lubrification)
- Conversion des GAGs (augmentation du sulfate de kératine qui attire moins l’eau donc effet ionique moindre)
