Biomécanique des os

Question 1

Vrai ou Faux : l’os est la structure la plus dure du corps

Answer 1

Faux, elle est la seconde plus dure après l’émail des dents

Question 2

Vrai ou faux : l’os est composé seulement de substances organiques

Answer 2

Faux, l’os est un mélange de substances organiques et inorganiques

Question 3

Quelles sont les principales composantes inorganiques de l’os et leur rôle

Answer 3

Calcium, phosphate (cristaux d’hydroxyapatite)

• Le calcium contribue légèrement dans la résistance de l’os en rigidifiant les fibres de collagène
• Les composantes inorganiques servent de réserves de minéraux

Question 4

De quoi dépend la composition de l’os ? (4)

Answer 4

Sa localisation
L’âge de l’individu
L’Historique alimentaire (carences)
La présence de maladie (défaut d’absorption)

Question 5

Quelles sont les composantes organiques de l’os

Answer 5

1. Le collagène de type 1 (90% de la MEC)
2. L’eau (10% du poids de l’os - 85% dans la MEC et 15% dans les cavités, sang)
3. Substance fondamentale (Protéoglycans, GAGs)

Question 6

Qu’est-ce qui est responsable de la résistance/solidité de l’os?

Answer 6

-Le collagène
De part sa position (anisotropie), son arrangement et sa formation
L’os perd 60% de sa résistance si on perd le collagène

Question 7

Par qui est formé la matrice extracellulaire/ substance fondamentale du tissu conjonctif

Answer 7

Les fibroblastes sécrètent la matrice extracellulaire et les protéines structurelles de celle-ci comme le collagène

Question 8

Quel est le rôle de la matrice extra cellulaire?

Answer 8

Elle agit à titre de soutien pour les fibres de collagène et les cellules (ostéoblastes dans le cas de l’os)

On dit qu’elle agit comme ciment entre les couches de collagène et donc contribue à la résistance osseuse aux stress

Question 9

Quelles sont les composantes de la MEC?

Answer 9

Protéoglycans (protéine centrale lié à des GAGs)

Calcium et cristaux d’hydroxyapatite

Question 10

Comment décrivez vous la structure de l’os?

Answer 10

L’os est un composé de plusieurs unités fonctionnelles nommées ostéons.

• Plusieurs lamelles concentriques autour d’un canal central (canal d’Haversien)
• Entre les lamelles, espaces lacunaires qui renferment des ostéocytes
• Les ostéocytes communiquent entre eux par des canalicules

Question 11

Qu’est-ce que la mécano-transduction dans l’os ?

Answer 11

Lors qu’un stress est effectué sur l’os, les ostéocytes détectent ce stress et communiquent avec les ostéoblastes via des signaux par les canalicules. Les ostéoblastes vont ensuite travailler pour remodeler l’os

Question 12

Comment sont positionnées les trabécules de l’os?

Answer 12

Elles sont alignées selon les lignes de stress les plus fréquentes qui agissent sur l’os

Question 13

Considérons que nous commençons un nouveau sport et que les contraintes qui agissent sur l’os diffèrent en tout point du sport que nous faisions avant. Que se passera-t-il avec la résistance de l’os ?

Answer 13

La contrainte sur l’os ne sera pas alignée avec les trabécules de celui-ci dont il sera moins résistant (anisotropie)

L’os débutera alors un épisode de remodelage

Question 14

Le remodelage aussi lors d’un changement d’activité s’étend sur combien de temps ?

Answer 14

3 à 4 mois

Question 15

Qu’arrive t’il si on pratique un nouveau sport à répétition sur une courte période ?

Answer 15

Le remodelage osseux n’a pas le temps de se faire –> risque de fracture

Question 16

Où se trouve l’os cortical? Quel sa pertinence?

Answer 16

Partout en périphérie de l’os, sauf au niveau des surfaces articulaire où il est remplacé par du cartilage hyalin.

Cet os est très dense, donc pertinent qu’il soit en périphérie puisque c’est cette région de l’os qui reçoit les plus grand stress en compression (mise en charge)

Question 17

Vrai ou faux : L’os spongieux possède un canal Haversien

Answer 17

Faux. Il est composé de lacunes et trabécules

Question 18

L’os mature se divise en 2 parties, quelles sont-elles ?

Answer 18

Os cortical et os spongieux

Question 19

Où trouvons nous de l’os réticulaire (immature)

Answer 19

Cal osseux (cicatrisation après fracture)
Chez l’embryon
Plaque de croissance
Tumeurs osseuses

Question 20

Quelles sont les particularités de l’os réticulaire

Answer 20

Plus malléable
Présence de collagène de type 3
Peu de calcium
(chez l’enfant, l’os casse rarement comme une craie)

Question 21

Le périoste est l’os compact recouvrant toute la surface de l’os sauf les surfaces articulaires, il possède 2 couches, lesquelles sont elles ?

Answer 21

1. Couche externe : vascularisé et innervée

2. Couche interne : ostéogénique, présence d’ostéoblastes–> croissance en largeur de l’os

Question 22

L’endoste est la seconde couche d’os compact, où le retrouvons nous?

Answer 22

• Il entoure la cavité médullaire de l’os
• Contient d’ostéoblastes et ostéoblastes
• Entoure la moelle jaune

Question 23

Vrai ou faux, l’os cortical est très résistant en déformation

Answer 23

Faux, il supporte seulement 1 à 2 % de déformation

Question 24

Vrai ou faux : l’os spongieux est très résistant à la déformation

Answer 24

Vrai, l’os spongieux supporte plus de 50% de la déformation et est 5x + ductile que l’os compact

Question 25

Vrai ou faux : L’os spongieux est plus dense que l’os compact

Answer 25

Faux, l’os spongieux est 25% moins dense que l’os compact

Question 26

Qu’est-ce que la tension?

Answer 26

Force maximale appliquée perpendiculairement au plan de coupe . Ce plan de coupe est perpendiculaire à la tension.
Elle tend à allonger/étirer et amincir la structure

Question 27

Qu’est-ce qu’une fracture par avulsion?

Answer 27

Se produit au niveau d’une insertion tendineuse.
Le muscle qui se contracte exerce une force de tension importante au niveau de l’insertion tendineuse. Le tendon ne peut supporter et se déchirure, emportant un petit bout d’os avec lui.

Question 28

Qu’est ce que la compression

Answer 28

Force maximale appliqué perpendiculairement à un plan de coupe
Tend à raccourcir et élargir

Question 29

Quels risques de fracture la compression peut-elle amener?

Answer 29

Les fractures des articulations auto-portantes, telles les vertèbres.
Les disques intervertébraux sont très dense et très résistants aux forces de compression donc toute l’énergie est absorbée par les corps vertébraux.

Question 30

Quels sont les 5 comportements biomécaniques de l’os?

Answer 30

1. Tension
2. Compression
3. Cisaillement
4. Pliage
5. Torsion

Question 31

Quelles types de force retrouvons-nous dans le cas de pliage?

Answer 31

Présence simultanée des forces de compression (concavité) et des forces de tension(convexité)

Question 32

La force de pliage dépend de la longueur de l’os. Pourquoi?

Answer 32

Dans la notion de pliage, il existe un effet de bras de levier.
La force est directement proportionnel à la distance que sépare l’axe neutre et son point d’application.

Question 33

Qu’est-ce que la torsion et comment elle se manifeste sur l’os?

Answer 33

La torsion regroupe plusieurs comportements biomécaniques : le cisaillement, la tension et la compression.
Le cisaillement s’exerce sur l’ensemble de la structure, s’exerce perpendiculairement à l’axe neutre et est directement proportionnel avec la distance qui le sépare de l’axe neutre

La compression et la tension se produisent à des endroits stratégiques de l’os (selon l’alignement des trabécules) et s’effectue en diagonale de l’axe neutre

Question 34

Vrai ou faux : L’os est plus résistant en tension qu’en compression

Answer 34

FAUX , il est plus résistant en compression

Question 35

Vrai ou faux : L’os est plus résistant lorsque la force appliquée est parallèle au plan de coupe

Answer 35

FAUX, plus résistant lorsque la force est perpendiculaire au plan de coupe

Question 36

Vrai ou faux : L’os est le moins résistant en cisaillement

Answer 36

VRAI

Question 37

Quel est l’effet de l’activité musculaire lors d’un comportement de pliage sur l’os?

Answer 37

La contraction musculaire modifie la distribution des forces sur l’os

Les forces de compression du muscle viennent dissiper les forces de tension du pliage et empêche la fracture

Question 38

VRAI OU FAUX : Le phénomène de dissipation des forces tensiles sur l’os empêche à tout coup les fractures des os en cas de pliage

Answer 38

FAUX, les os immatures des enfants ne peuvent supporte ce stress et vont quand même se fracturer.

Question 39

En quoi est-ce avantageux que le stress soit maitrisé par le muscle dans le cas du phénomène de pliage ?

Answer 39

Le muscle est une structure dynamique qui a une plus grande capacité d’absorber et de dissiper efficacement l’énergie qu’il emmagasine. Quant à lui, l’os va plutôt se remodeler lors de stress et causés d’autres problèmes.

+ L’os prend beaucoup plus de temps à guérir.

Question 40

Expliquer la dissipation des forces tensiles par le moyen fessier au niveau de la tête fémorale

Answer 40

Le poids du corps vient agir sur la tête fémorale et applique un pliage sur celle-ci. Le moyen fessier vient donc, en essayant de rapprocher ses deux attaches osseuses, créer une force compressive pour annuler la force de tension créer par celle de pliage que le poids corporel.

Question 41

Qu’est-ce qui amène une fracture de stress?

Answer 41

1. En changeant la mise en charge soudainement sur l’os —> contrainte non alignée aux lignes de stress
2. Si on subit cette tension de façon répétitive dans un court lapse de temps –> le remodelage n’a pas de se faire

Lorsque le remodelage osseux est surpassé par par celui de fatigue (contrainte répétée)

Question 42

Dans quelles situations s’effectuent le remodelage osseux ?

Answer 42

L’os a la capacité de se remodeler, en altérant sa taille et sa structure afin de s’adapter aux demandes mécaniques qu’il subit (Buckwater)

La croissance et le remaniement osseux se produisent en réaction aux forces et aux sollicitations qui s’exercent sur eux (Loi de Wolff)

Question 43

Qu’est-ce que la résorption osseuse? Dans quel contexte apparait-elle ?

Answer 43

La résorption osseuse est lorsque l’os a des besoins spécifiques mais que les stimulus qui s’exercent sur lui ne sont pas assez puissants pour activer le système de mécano-transduction (ostéocytes-ostéoblastes)

L’os va alors aller puiser dans ces réserves

Question 44

Quelle est la relation entre l’immobilité et la résorption osseuse?

Answer 44

L’immobilité empêche la stimulation du système de mécano-transduction et donc l’os va puiser dans ces réserves (résorption)

Question 45

Quelle est la relation entre la densité osseuse et la résorption?

Answer 45

Un os qui subit beaucoup de résorption sera moins dense, car on puise dans ses propres réserves.

L’alitement entraine la perte de 1% de la densité osseuse par semaine

Question 46

La gravité est-elle importante dans le cas de densité osseuse?

Answer 46

Oui, car l’apesanteur élimine toute contrainte sur l’os et donc stimule la résorption osseuse

Question 47

VRAI OU FAUX : Un homme souffrant d’obésité a une faible densité osseuse

Answer 47

FAUX, le poids du corps est directement proportionnelle avec la densité de l’os : plus de stimulation du système ostéocytes-ostéoblastes

Question 48

En sachant que l’immobilité est un facteur majeur dans la résorption osseuse, que doit-on privilégier en cas de blessure ?

Answer 48

DES MOBILISATIONS sous le seuil de la douleur , reproduire graduellement des mouvements de la vie quotidienne, stimulation graduelle des structures blessées pour que le remodelage se fasse de façon adéquate, en suivant les lignes de stress les plus fréquentes appliquées sur l’os

Question 49

Il y a t’il une différence de force à appliquer pour occasionner une fracture dans une portion plus large d’un os comparativement à une partie plus mince?

Answer 49

Oui, dans une partie plus large, la force doit être plus grande
Contrainte = F/A .
L’intensité de la force est dispersée sur l’aire du plan de coupe. Une aire plus grande va donc dissiper l’intensité de la force

Il faut donc une force plus grande pour que la contrainte soit suffisante à engendrer une fracture

Question 50

Quel est l’effet des oestrogènes sur la géométrie osseuse ?

Answer 50

Les oestrogènes sont responsables de la prolifération osseuse au niveau de l’endoste, car elle inhibe les ostéoclastes qui s’y trouvent.

Toutefois, elles inhibent la croissance du périoste.

Question 51

En sachant l’effet des oestrogènes sur la géométrie osseuse, comparer celle des hommes et des femmes à la puberté et à la ménopause.

Answer 51

À la puberté , le pic d’oestrogènes est considérable chez les femmes. L’os endocorticale est alors plus épais que celui des hommes, donc on retrouve une cavité médullaire plus petite chez la femme. Le périoste est plus petit que celui de l’homme.

À la ménopause/vieillesse, il y toujours une période normale de résorption osseuse. Le périoste de la femme se trouve alors plus vulnérable que celui de l’homme car il était déjà plus petit au départ. C’est pourquoi la femme a des os moins résistants que l’homme à maturité

Question 52

Que se passe t’il lors de fracture osseuse? Quel mécanisme s’enclenche ?

Answer 52

La formation d’un cal osseux

Question 53

Quels sont les 3 phases de la formation du cal osseux?

Answer 53

1. Phase inflammatoire (inclut hémorragique)
2. Phase réparative
3. Phase de résorption

Question 54

Expliquer la phase inflammatoire de la formation du cal osseux

Answer 54

• Rupture des vaisseaux sanguins au niv. de la fracture donc hémorragie
• Vasoconstriction/Vasodilatation = arrivées de cellules plasmatiques, telles que plaquettes et cellules leucocytaires
• Hémostase (cascade de coagulation)
• Nécrose des cellules osseuses –> Rct Inflammatoire
• PNN, macrophages font le ménage et attirent des fibroblastes qui vont proliférer et donner un tissu de granulation
• Néovascularisation : augmentation de l’apport en nutriments

Question 55

Expliquer la phase réparation de la formation du cal osseux

Answer 55

• Les cellules inflammatoires sécrètent des facteurs chimiotaxiques qui vont attirer les ostéoblastes et les fibroblastes sur le lieu de la lésion
• Certains fibroB en périphérie vont se transformer en chondrocytes et produire une matrice cartilagineuse
• Les ostéoblastes centraux vont former l’os réticulaire qui deviendra éventuellement de l’os spongieux

Question 56

Expliquer la phase de résorption du cal osseux

Answer 56

On va éliminer le dépôt cartilagineux en excès au niveau de la fracture
Ce processus peut prendre 3 à 5 ans

Question 57

Quel est l’avantage biomécanique du cal osseux?

Answer 57

Le cal osseux vient augmenter la surface trans-sectionnelle de l’os et donc dissipe les forces de contrainte, augmente la résistance de l’os en PLIAGE et en TORSION

Question 58

En plus de la grandeur de la surface trans-sectionnelle de l’os, quelle composante affecte la résistance en tension et compression

Answer 58

L’effet de bras de levier

Question 59

VRAI OU FAUX : Une diminution de la densité osseuse est anormal chez les personnes âgées

Answer 59

FAUX : La diminution de la densité osseuse fait partie du processus normal de vieillissement

Question 60

Quelles sont les principales manifestations histologiques de la diminution de la densité osseuse lors du vieillissement? (4)

Answer 60

• Amincissement de l’os cortical
• Amincissement des trabécules
• Certaines trabécules transverses sont résorbées
• Réduction de la quantité d’os spongieux

Question 61

VRAI OU FAUX : Lors du vieillissement, sur une dizaine d’années, il y a perte de 50% de l’os compact et de 25% de l’os spongieux.

Answer 61

Faux, il y a perte de 50% de l’os spongieux et de 25 % de l’os compact.

L’os supporte alors 2x moins de stress en déformation

Question 62

Quels sont les facteurs reliées à la perte osseuse?

Answer 62

• L’âge
• Le sexe
• La ménopause
• La non-utilisation/immobilité
• Carence en calcium
• Anormalité endocrine

Question 63

Comment réduire le taux de perte osseuse ?

Answer 63

1. ACTIVITÉ PHYSIQUE
2. Prise de calcium
3. Suppléments hormonaux

Question 64

Un os mature et un os jeune soumis aux mêmes stress se comportent-ils de la même façon

Answer 64

NON. L’os mature supporte la moitié de la déformation qu’un os jeune peut supporté donc va se rompre beaucoup plus rapidement

Cause : Diminution des liens entre les fibres de collagène