Cartilage
Le cartilage est un tissu conjonctif flexible que l'on retrouve dans plusieurs parties du corps, notamment les articulations, les oreilles et le nez, ainsi que dans les disques intervertébraux. Le cartilage hyalin, type de cartilage le plus abondant, joue un rôle de soutien et facilite les mouvements.
Formés par le processus de chondrogenèse, les chondrocytes sont des cellules capables de produire de grandes quantités de matrice extracellulaire riche en collagène et de substance fondamentale, qui, ensemble, forment le cartilage.
Cet article explique la structure, la composition, la formation et l’histologie du cartilage.
Définition | Tissu conjonctif flexible retrouvé dans de nombreuses parties du corps humain |
Types de cartilage articulaire | Cartilage élastique, cartilage hyalin, fibrocartilage |
Couches | Couche profonde (radiale), couche moyenne (transitionnelle), couche superficielle (tangentielle) |
Notes cliniques |
Arthrose Polyarthrite rhumatoïde Achondroplasie Costochondrite Chondrome/Chondrosarcome |
Histologie
Le cartilage est un tissu conjonctif robuste et viscoélastique que l'on retrouve dans les articulations entre les os, la cage thoracique, les disques intervertébraux, les oreilles et le nez. Bien qu'il soit plus solide et moins flexible que le muscle, le cartilage n'est pas aussi rigide que l'os. Ces propriétés permettent au cartilage de servir de structure de soutien pour maintenir ouvertes certaines structures tubulaires ou assurer une bonne locomotion. Le cartilage cricoïde et la carène (éperon) de la trachée, le torus tubaire à l'ouverture de la trompe auditive, et l'auricule/pavillon de l'oreille sont des exemples de tels tubes.
Le processus de formation du cartilage est appelé chondrogenèse. Il commence par la sécrétion de collagène de type I, III et V par des cellules mésenchymateuses, ainsi que par la différenciation des cellules souches mésenchymateuses (cellules chondroprogénitrices) en chondroblastes. Ces cellules se regroupent dans des zones appelées centres de chondrification, où elles sécrètent des composants de la matrice extracellulaire (MEC), en particulier des aggrécanes et du collagène de type II. À mesure que la matrice s'accumule, les chondroblastes se retrouvent piégés dans de petites cavités appelées chondroplastes (l’équivalent dans le cartilage des lacunes du tissu osseux), où ils deviennent métaboliquement moins actifs et prennent le nom de chondrocytes. Ce processus caractérise la croissance appositionnelle. Une fois emprisonné, le chondrocyte peut entrer à nouveau en activité mitotique. Cette prolifération caractérise la croissance interstitielle. Au début, les cellules filles des chondrocytes en division occupent le même chondroplaste. Avec la sécrétion de nouvelle matrice, les cellules filles se séparent, et chaque cellule occupe son propre chondroplaste. La sécrétion continue de la matrice entraîne l'éloignement progressif des cellules, ce qui caractérise la croissance en longueur ou en volume du cartilage.
Les chondrocytes sont responsables de la production d’une grande quantité de matrice extracellulaire collagénique et de substance fondamentale riche en protéoglycanes et en fibres d'élastine. Il est bon de noter, pour des raisons cliniques, que la division des cellules dans le cartilage est un processus très lent et que la croissance du cartilage résulte d’un mécanisme de maturation progressive du cartilage immature. Le renouvellement du cartilage est très lent et sa réparation est difficile puisqu’il est complètement dénué de vascularisation et d’innervation. Sa croissance n'est généralement pas mesurée par une augmentation de son volume ou de sa masse, mais plutôt par l’évolution de ses propriétés biomécaniques.
Classification
Il existe trois types de cartilage selon les types de protéines qu'il contient :
- Le cartilage élastique
- Le cartilage hyalin
- Le fibrocartilage
Chaque type de cartilage contient différentes quantités d'élastine et de collagène.
Cartilage hyalin
Le cartilage hyalin contient uniquement du collagène de type II. Sa matrice extracellulaire (MEC) contient également des protéoglycanes tels que l'aggrécane ainsi que des glycoprotéines structurelles comme la chondronectine.
Le cartilage hyalin est le plus commun des trois types de cartilage. Pendant le développement fœtal, il constitue le modèle squelettique, précurseur essentiel à la formation de la majeure partie du squelette axial et appendiculaire. Chez l'adulte, il se trouve au niveau des surfaces articulaires des articulations mobiles, dans les parois des voies respiratoires (nez, larynx, trachée et bronches), dans les cartilages costaux et dans les plaques épiphysaires des os longs.
Cartilage élastique
Le cartilage élastique contient, en plus du collagène de type II, des fibres élastiques qui confèrent force et élasticité à certaines parties du corps. Cela permet à ces structures de maintenir leur forme spécifique, revenant facilement à leur forme originale après avoir été déformées.
Le cartilage élastique peut être observé dans l'oreille externe, où il constitue la base squelettique du pavillon de l’oreille, ainsi que dans la région latérale du méat acoustique externe. On le trouve également dans l'épiglotte, ainsi que dans les cartilages corniculés (de Santorini) et cunéiforme du larynx.
Fibrocartilage
Le fibrocartilage contient à la fois du collagène de type II et de type I ; cependant, il contient également du tissu conjonctif dense, et sa composition spécifique varie en fonction de sa localisation anatomique et de la fonction attendue du fibrocartilage dans cette zone. Par exemple, le fibrocartilage présent dans les disques intervertébraux possède une plus grande résistance à la traction et l’élasticité. En revanche, le fibrocartilage situé dans les labrums glénoïdiens ou acétabulaires est plus résistant aux contraintes répétées et fournit force et élasticité aux attaches musculosquelettiques.
En plus des disques intervertébraux et des insertions tendineuses, le fibrocartilage constitue également les jonctions entre les os plats du pelvis vrai (pelvis mineur).
Pour poursuivre votre apprentissage, consultez les unités d'études suivantes :
Cartilage articulaire
Composition
Le cartilage articulaire est un tissu lisse et blanc qui recouvre les extrémités des os là où ils se rejoignent pour former les articulations. Un cartilage articulaire sain permet aux articulations de bouger et de glisser les unes contre les autres avec très peu de friction, mais il est susceptible d'être endommagé ou blessé et est sujet à l'usure.
La fonction du cartilage articulaire dépend de la composition moléculaire de la matrice extracellulaire (MEC), qui est principalement composée de protéoglycanes et de collagène. Le principal protéoglycane du cartilage est l'aggrécane, mentionné précédemment, qui forme de grands agrégats avec l'acide hyaluronique et est chargé négativement pour retenir l'eau dans le tissu. Le collagène (principalement de type II) applique une contrainte sur les protéoglycanes et les aide à maintenir leur structure. Par conséquent, la MEC prodigue au cartilage sa capacité de résistance aux forces de tension, de cisaillement et de compression qu'il subit lors de son utilisation mécanique, notamment lors de la marche ou en cas de transport de charges.
Par ailleurs, une glycoprotéine connue sous le nom de lubricine (protéoglycane IV) est présente de façon abondante dans la couche superficielle du cartilage et dans le liquide synovial. Elle joue un rôle majeur dans la biolubrification et la protection du cartilage contre l’usure.
Couches
Le cartilage articulaire est organisé en couches. En partant de l'os sous-chondral, on trouve une ligne de démarcation parfois désignée par son appellation anglaise : tidemark. Celle-ci est située en dessous de la couche profonde et sépare le véritable cartilage articulaire du cartilage plus profond (calcifié), qui est un vestige de l’ébauche du cartilage provenant de sa croissance longitudinale durant l'enfance.
On trouve ensuite la couche profonde (radiale), qui est constituée de collagène de type II disposé perpendiculairement à l’articulation. Cette couche basale est la plus riche en protéoglycanes. Les chondrocytes ronds de cette couche sont disposés en colonnes.
La couche moyenne (transitionnelle) est adjacente à la surface de la couche profonde. Les fibres de collagène (type II) de cette couche sont orientées de façon aléatoire ou oblique. C’est la couche de chondrocytes ronds la plus épaisse ; elle est dotée d’une grande quantité de protéoglycanes.
Enfin, la couche la plus externe est la couche superficielle, aussi connue sous le nom de couche tangentielle. Le collagène de type II de cette couche est disposé de façon parallèle à l’articulation. La couche superficielle contient des chondrocytes aplatis plutôt que ronds ainsi que des fibres de collagène condensées. Elle est pauvre en protéoglycanes. Cette couche est également la seule où des cellules progénitrices du cartilage ont pu être identifiées.
Testez vos connaissances sur le cartilage hyalin avec le quiz suivant :
Notes cliniques
Inconvénients du cartilage
De nombreuses maladies et processus pathologiques peuvent affecter le cartilage. Comme mentionné précédemment, la matrice extracellulaire (MEC) est primordiale pour résister aux forces de cisaillement, de traction et de compression. Dès lors, dommages ou blessures sont communs lorsqu'elle est affectée. Ceci peut résulter de forces mécaniques physiques, où des frictions excessives et des forces appliquées usent le cartilage (par exemple, à cause d'une surutilisation ou d'une blessure traumatique pendant des activités sportives). Des dommages ou des blessures peuvent également survenir de par certains états pathologiques, où l'ossification ou la dégradation du cartilage se produit en raison d'un dysfonctionnement des cellules spécifiques du cartilage ou des cellules synoviales, ou bien encore d'un déséquilibre dans le microenvironnement entourant le cartilage.
Les capacités réparatoires du cartilage sont limitées pour un certain nombre de raisons :
- Les chondrocytes sont enfermés dans des logettes nommées chondroplastes et ne peuvent pas migrer vers les zones endommagées;
- Le cartilage ne dispose d’aucune vascularisation, ce qui ralentit considérablement la déposition d'une nouvelle matrice extracellulaire (MEC);
- Le cartilage hyalin endommagé est souvent remplacé par du tissu cicatriciel fibrocartilagineux doté de propriétés biomécaniques différentes.
Ainsi, les traitements standards impliquent souvent des remplacements articulaires complets par le biais de pose de prothèses (arthroplastie). Des techniques de bioingénierie plus sophistiquées existent également pour régénérer le cartilage articulaire, comme l'utilisation d’échafaudages ou de cellules souches.
Arthrose
Bien que l'arthrose (parfois nommée ostéoarthrite) soit une maladie qui affecte l'ensemble de l'articulation, c’est le cartilage articulaire qui est le plus souvent touché. Il finit par s'amincir voire disparaître par endroits à cause de l’usure. En résulte un frottement « os contre os » au sein de l'articulation, qui réduit l'amplitude des mouvements, provoque une perte de proprioception et cause des douleurs. Puisque l'arthrose affecte principalement les articulations soumises aux contraintes les plus fortes (genoux, coudes et hanches), elle est davantage considérée comme une conséquence de l'usure plutôt que comme une maladie à proprement parler. Le traitement inclut généralement une arthroplastie ainsi que des compléments en sulfate de chondroïtine ou en sulfate de glucosamine.
Polyarthrite rhumatoïde
La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie au cours de laquelle le système immunitaire du corps attaque les cellules synoviales. Elle touche par conséquent la membrane synoviale, une membrane résistante qui tapisse les capsules articulaires et entoure les articulations. La PR affecte fréquemment les poignets, les doigts, les hanches, les genoux, les pieds et les chevilles des deux côtés du corps (contrairement à l'arthrose). Il s'agit d'une maladie auto-immune chronique et progressive qui déclenche une inflammation et entraîne des dommages aux tissus articulaires, au tissu osseux et autres organes environnants. Elle affecte ainsi indirectement le cartilage. La PR progresse généralement des petites articulations vers les plus grandes, et les dégâts articulaires sont plus susceptibles de se développer aux mains et aux pieds avant d’atteindre des articulations plus grandes comme les hanches ou les genoux.
Le traitement implique souvent l'utilisation de divers médicaments anti-inflammatoires, tels que les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) comme l'aspirine ou l'ibuprofène, ou des inhibiteurs COX-sélectifs (Coxibs) pour un soulagement symptomatique. Des agents immunosuppresseurs plus puissants tels que le méthotrexate et la cyclosporine sont parfois utilisés. D'autres médicaments visent à inhiber spécifiquement les cytokines inflammatoires, comme le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), qui joue un rôle clé dans l'inflammation liée à la PR. Ces médicaments sont souvent utilisés en combinaison les uns avec les autres. Enfin, le traitement peut également inclure une intervention chirurgicale ou des médicaments plus avancés issus de la thérapie génique.
Achondroplasie
L'achondroplasie est une maladie autosomique dominante généralement liée à une mutation du gène FGFR3, qui provoque un défaut d’ossification endochondrale transformant le cartilage en os et entraîne un nanisme.
Costochondrite
La costochondrite est une inflammation du cartilage reliant les côtes au sternum. Elle cause notamment des douleurs thoraciques.
Chondromes/Chondrosarcomes
Il arrive que des tumeurs se forment dans le tissu cartilagineux. Celles-ci peuvent être de nature bénigne ou maligne. Ces tumeurs se développent bien plus souvent dans le tissu osseux que dans le cartilage préexistant, mais il arrive parfois qu’elles infiltrent le tissu cartilagineux. Les tumeurs bénignes sont appelées chondromes, alors que les tumeurs malignes sont appelées chondrosarcomes.
Cartilage : voulez vous en savoir plus ?
Nos vidéos engageantes, nos quiz interactifs, nos articles approfondis, nos Atlas HD sont là afin d'obtenir des résultats rapides.
Que préférez-vous pour apprendre ?
« Je voudrais dire honnêtement que Kenhub a réduit de moitié mon temps d'étude. »
–
En savoir plus.