formation du squelette cranio-facial part 2 Flashcards
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION OSTEOBLASTIQUE
etapes osteogenese
L’engagement
La prolifération
La différenciation des cellules mésenchymateuses
➢ Les cellules mésenchymateuses deviennent des cellules ostéoprogénitrices
➢ Les cellules ostéoprogénitrices se transforment en pré‐ostéoblastes
➢ Les pré-ostéoblastes donneront naissance aux ostéoblastes fonctionnels chargés de la
synthèse, la sécrétion et la minéralisation de la matrice osseuse
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION OSTEOBLASTIQUE
facteur de transcription
La différenciation des ostéoblastes nécessite l’expression coordonnée d’un certain nombre de facteurs de transcription :
➢ Dlx2, Dlx5, Wnt, ß-caténine (co-activateur de la voie Wnt) : stimulent la différenciation ostéoblastique.
➢ Msx2, Stat-1 : inhibent la différenciation ostéoblastique via un contrôle en amont de Runx2
➢ Osterix : indispensable pour le passage du pré-ostéoblaste en ostéoblaste fonctionnel
➢ Famille des Bone Morphogenetic Proteins (BMP) et Fibroblast Growth Factors (FGF) =
facteurs de croissance : rôle majeur dans la différenciation ostéoblastique
Gène RUNX2
Gène maître de la différenciation ostéoblastique
Absence de RUNX2 : absence d’ossification endochondrale et membraneuse
➔ La différenciation osseuse n’a pas lieu et le squelette reste cartilagineux
Runx2 se fixe sur l’ADN des gènes cibles via une séquence consensus située sur le promoteur de ces gènes
Faiblement exprimé par les ostéoblastes matures
Gènes impliqués dans l’engagement cellulaire vers la voie ostéoblastique :
➢ Le récepteur 1 au TGF-beta
➢ Le collagène de type I
➢ La phosphatase alcaline
Gènes impliqués lors de la minéralisation osseuse :
➢ L’ostéopontine
➢ La BSP (sialoprotéine osseuse)
➢ L’ostéocalcine
Marqueurs exprimés lors de la différenciation
Facteurs locaux Gène de structure
Caractérisée par l’expression de gènes précoces :
➢ Récepteur de l’hormone parathyroïdienne (faible expression), phosphatase alcaline (expression importante dès le stade précurseur), collagène de type I, ostéopontine
Par l’expression de gènes tardifs :
➢ sialoprotéine osseuse et ostéocalcine, fortement exprimés au stade ostéoblaste L’activation de ces gènes de structure va permettre la synthèse et la sécrétion des protéines de la matrice osseuse et sa minéralisation
Marqueurs exprimés lors de la différenciation
Facteur systémiques
Hormones les plus importantes qui contrôlent l’ostéoformation sont :
Hormone parathyroïdienne (PTH), hormones sexuelles, glucocorticoïdes, hormone de croissance, vitamine D
SUTURES ET FONTANNELLES
a la naissance
Apparition et persistance des sutures à la naissance
Les centres d’ossification correspondant aux futurs os du crâne vont croître, se rapprocher, mais ne vont pas fusionner : c’est l’apparition des sutures crâniennes
À la naissance, il persiste un tissu conjonctif entre les différentes plaques osseuses : les sutures, qui convergent pour former des espaces triangulaires : les fontanelles
Morphogénèse suturale morpho suture croissance os ossification
Morphogénèse
Croissance et au rapprochement des pièces osseuses
Suture
Mise en place de la suture
Croissance os
De façon centrifuge par rapport à la suture
Ossification
A lieu lorsque la croissance est achevée
orga suture chez ke foetus
Les sutures de la voûte crânienne : ➢ Sont des sutures membraneuses ou synfibroses ➢ Sont formées d’un mésenchyme sutural →empêche la fusion des os du crâne pendant la croissance ➢ Les limites osseuses des sutures comportent un front d’ossification
role suture foetus
Les sutures de la voute crânienne ont un rôle physiologique important dans la croissance harmonieuse du crâne et du cerveau
Le front d’ossification assure la croissance des os plats de la voûte crânienne par déposition de matrice ostéoïde aux bords de la suture
Régulation de la croissance suturale
Facteurs de régulation
Les signaux ostéogéniques :
➢ Les facteurs de croissance TGFß, BMP, FGF et le récepteur FGFR
o Émis par la dure mère et vont réguler positivement la croissance des os et
assurer le maintien des sutures Les signaux inhibiteurs de la formation osseuse :
➢ Msx‐2, Twist
o Maintenir le mésenchyme sutural et empêcher sa minéralisation
Régulation de la croissance suturale
Facteurs de régulation
force biomecanique
Les forces biomécaniques dues à la croissance du cerveau : elles pourraient aussi contribuer à la croissance des os de la voûte crânienne. Il a été démontré que l’application de forces mécanique extensibles à des sutures crâniennes de lapins nouveau‐nés entraîne une augmentation de l’activité ostéogénique au niveau des fronts d’ossification
Régulation de la croissance suturale
TWIST et FGFR
Conditions physiologiques :
➢ Équilibre entre Twist / FGFR régule la morphogenèse suturale.
Dans le syndrome de Saethre‐Chotzen :
➢ Perte de fonction (haploinsufisance) de Twist qui s’accompagne de craniosténoses
Dans le syndrome d’Apert :
➢ Gain de fonction FGFR qui s’accompagne également de craniosténoses
ANOMALIES DE CROISSANCE SUTURALE
origine
2 types
origine :
Il existe des anomalies de développement où la croissance harmonieuse du crâne peut être perturbée par différents facteurs, comme des mutations génétiques
2 types : Ces facteurs peuvent entraîner : ➢ Un retard de fermeture des sutures ➢ Une fermeture prématurée des sutures o C’est le cas des craniosténoses dont la fréquence est de 1 cas /2000 naissances
3 types de craniosténoses
Scaphocéphalie = fusion prématurée de la suture sagittale Trigonocéphalie = fusion de la suture métopique Plagiocéphalie = fusion unilatérale de la suture coronale
Conséquence anomalie croisssance suturale
La malformation du crâne peut entrainer un conflit de croissance entre le crâne et le cerveau qui peut être à l’origine de séquelles visuelles et mentales.
CROISSANCE APPOSITIONNELLE : PERIOSTE
En parallèle de la croissance suturale :
➢ Les ostéoblastes, situés sous le périoste, sécrètent une matrice osseuse sur la surface externe de l’os
➢ Les ostéoclastes, situés dans la partie endocrânienne, résorbent l’os
➢ Permet une décourbure progressive des pièces osseuses indispensables au changement de périmètre crânien.
DEVELOPPEMENT DU CHONDROCRANE
chondocrane initial
De façon concomitante au développement de la voûte crânienne, la base du crâne et les os de la face vont se développer
Au cours de la 4ème semaine, le mésenchyme issu du mésoderme paraxial se condense entre le cerveau en développement et l’ectoderme
Le neurocrâne cartilagineux ou chondrocrâne consiste initialement en une série de points de cartilage qui vont fusionner puis, par ossification endochondrale de ces centres, former la base du crâne
chondocrane initial
vue sup
On distingue le chondrocrâne postérieur et le chondrocrâne antérieur
chondocrane initial
vue laterale
Formé de pièces cartilagineuses correspondants aux futurs os de la base du crâne et certains os de la face, qui sont respectivement de l’arrière vers l’avant : ➢ Le basioccipital ➢ Le post- et pré-sphénoïde ➢ Le mésethmoïde ➢ Le septum nasal
DEVELOPPEMENT DU CHONDROCRANE
Ebauche cartilagineuse
Constituée d’un cartilage hyalin entouré d’une membrane : le périchondre, qui est :
➢ Un tissu mésenchymateux
➢ Richement vascularisé
➢ Constitué de fibres de collagène de type I et de cellules chondroprogénitrices : les
chondroblastes
DEVELOPPEMENT DU CHONDROCRANE
croisssance cartilage
appositionnel
Par division des chondroblastes du périchondre en surface Puis par différenciation en chondrocytes
DEVELOPPEMENT DU CHONDROCRANE
croisssance cartilage
interstitielle
Par division des chondrocytes à l’intérieur du cartilage Puis par la sécrétion de la matrice cartilagineuse qui :
➢ Est constituée d’eau, de collagène II, et d’agrécane : protéoglycane spécifique du cartilage
➢ S’organise en : matrice territoriale autour des chondrocytes et matrice inter- territoriale beaucoup moins riche en protéoglycanes
Ossification endochondrale de la base du crane
chronologie
Chondrogenèse aboutissant à la formation d’une ébauche cartilagineuse
Différenciation terminale des chondrocytes jusqu’au stade hypertrophique.
Calcification de la matrice cartilagineuse.
Invasion vasculaire du cartilage calcifié.
Résorption de la matrice cartilagineuse et remplacement par de l’os endochondral
Ossification endochondrale de la base du crane
Transition cartilage/os
Débute par une invasion vasculaire du cartilage et mort par apoptose des chondrocytes dans les zones hypertrophiques basses
La vascularisation apporte :
➢ Les chondroclastes = cellules géantes multinucléés qui résorbent le cartilage calcifié
➢ Des précurseurs ostéoblastiques = cellules mésenchymateuses se différencient en
ostéoblastes et apposent de l’os sur les travées cartilagineuses
Au cours du remodelage osseux, les travées cartilagineuses seront complètement résorbées et remplacées par de l’os endochondral
→ le périchondre est progressivement remplacé par le périoste contenant des ostéoblastes différenciés et des cellules ostéoprogénitrices
Le résultat final est le remplacement de l’ensemble du cartilage par de l’os endochondral
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
etapes chondrogenese
Engagement des cellules mésenchymateuse Regroupement et condensation Différenciation chondrocytaire Prolifération Hypertrophie Calcification de la matrice cartilagineuse
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
Engagement des cellules mésenchymateuse
Les cellules chondroprogénitrices expriment le collagène de type I, et le collagène de type IIA qui est codé par le gène α1(II), mais qui n’est pas spécifique des chondrocytes
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
Regroupement et condensation
Préfigure les futurs éléments osseux.
Cellules sont extrêmement jointives par l’intermédiaire de jonctions intercellulaires de type jonctions communicantes : N‐CAM et N‐cadhérines
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
Différenciation chondrocytaire
Caractérisée par l’expression d’un certain nombre de marqueurs (protéines matricielles) spé- cifiques du cartilage :
➢ Collagènes de type IIB, IX et XI
➢ Agrécane : protéoglycane de haut poids moléculaire. Sous le contrôle de plusieurs gènes :
➢ Les gènes sox9, Sox5 et Sox6 lors de la phase proliférative
➢ Ainsi que les facteurs de croissance de la famille des BMPs, FGFs et IGF‐1‐2
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
Prolifération
Chondrocytes entrent dans une phase proliférative
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
Hypertrophie
Les chondrocytes vont augmenter de volume et devenir hypertrophiques
REGULATION DE LA DIFFERENCIATION CHONDROCYTAIRE
Calcification de la matrice cartilagineuse
Caractérisée par l’expression :
➢ Du collagène de type X
➢ Du morphogène Indian Hedgehog
➢ De la protéase matricielle MMP‐13
➢ Du facteur de croissance angiogénique VEGF
Sox9 n’est plus exprimé
Runx2, gène maître osseux, régule la différenciation terminale des chondrocytes hypertro- phiques
Gène SOX9
Les souris mutantes hétérozygotes (sox9+/-) possèdent des anomalies squelettiques iden- tiques à celles observées chez les patients atteints de dysplasie campomélique :
➢ Maladie génétique humaine
➢ Résultant d’une mutation hétérozygote de Sox9 ➢ Caractérisée par :
o Unnanisme
o Diverses malformations osseuses et cartilagineuses
Sox9 appartient à la famille des facteurs de transcription caractérisés par la présence d’une Boîte HMG (High‐Mobility‐Group) qui est un site de liaison à l’ADN
Exprimé dans les condensations mésenchymateuses préchondrogéniques et par les chondro- cytes prolifératifs
N’est pas exprimé par les chondrocytes hypertrophiques
