La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique (2) L3 option “endocrinologie” UFR Sciences La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique (2) alain.hamon@univ-angers.fr

Les cellules responsables de l’absorption intestinale du calcium La surface interne de l’intestin grêle présente des replis circulaires tapissés d’une multitude d’expansions cylindriques : les villosités intestinales. L’épithélium des villosités comporte deux types de cellules : les cellules à mucus et les entérocytes.

Les cellules responsables de l’absorption intestinale du calcium Au microscope optique, la face apicale des entérocytes présente une bordure en brosse. Au microscope électronique, la bordure en brosse apparaît formée de microvillosités qui augmentent considérablement la surface absorbante des entérocytes.

Les étapes de l’absorption intestinale du calcium L’influx de Ca se fait grâce à un canal calcique (TRPV6). Dans les microvillosités, il se lie à la calmoduline elle-même fixée sur la BBM (myosine de la bordure en brosse). La myosine pourrait faciliter le mouvement du complexe Ca-calmoduline vers la base des microvillosités. La calbindine (CaBP) empêche le taux de Ca libre d’augmenter dans le cytoplasme et assure la navette entre le pôle apical et le pôle basal de l’entérocyte. L’efflux de Ca est assuré (contre le gradient électrochimique) par une pompa au Ca (ATP dépendante) et l’échangeur Na/Ca. Ca++ canal TRPV6 CaM BBM Ca++ CaBP Ca++ Ca++ ATP 3 Na+

Les effets génomiques du calcitriol Les hormones stéroïdes pénètrent dans leurs cellules cibles et se concentrent dans le noyau : elles agissent au niveau des gènes. A/B C D E liaison ADN liaison ligand dimérisation localisation nucléaire activation

Les effets génomiques du calcitriol ATP CaBP 3Na+ calcitriol complexe de co-activation complexe d’initiation ARN polymerase RXR VDR ARNm VDRE TATA ATG NOYAU RXR = récepteur de l’acide rétinoïque VDR = récepteur de la vit D (calcitriol) VDRE = élément de réponse à la vit D

Les effets non génomiques du calcitriol 4 8 12 16 20 24 28 h 25 50 75 100 Après injection de calcitriol à des poulets rachitiques, la calbindine n’apparaît dans l’intestin qu’au bout de 4h. Or l’absorption intestinale du Ca est stimulée beaucoup plus précocément, ce qui suggère des effets non génomiques du calcitriol. Ca++ absorbé ARNm CaBP CaBP PIP2 DAG IP3 PKC Ca++ phosphorylation G PLC VDRm calcitriol + TRPV6

Le tissu osseux : structure macroscopique os compact os spongieux (trabécules) os compact os spongieux Il existe différents types d’os : os longs des membres, os plats (omoplate, crâne), os courts (vertèbres, os du poignet) . . . La partie cylindrique des os longs (la diaphyse) comprend de l’extérieur vers l’intérieur : le périoste (membrane fibreuse), de l’os compact et de la moelle jaune (riche en graisse). Les 2 têtes renflées (les épiphyses) sont recouvertes de cartilage articulaire et sont formées d’os spongieux dont les cavités sont remplies de moelle rouge hématopoïétique.

Le tissu osseux : structure microscopique de l’os compact lamelles concentriques lamelles périphériques périoste canal de Havers canal de Havers

La fraction organique de l’os os long déminéralisé fibres de collagène tropocollagène triple hélice La matrice organique de l’os est composée à 90% de collagène, une protéine fibreuse riche en glycine, hydroxyproline et hydroxylysine. Autres protéines de la matrice : ostéonectine, ostéocalcine . . .

La fraction minérale de l’os sans fraction organique Constituant principal : le phosphate de calcium basique : Ca10 (PO4)6 (OH)2 ou hydroxyapatite. Il forme de minuscules cristaux allongés. Le strontium ou le magnésium peuvent se substituer au calcium (à l’état de traces). Le fluor peut remplacer les groupements OH et former de la fluoroapatite, surtout abondante dans les dents. sans fraction minérale

Les cellules du tissu osseux : les ostéoblastes Les ostéoblastes sont localisés sur la face interne du périoste, sur le bord du canal médullaire et le bord des canaux de Havers. Ce sont les cellules chargées de l’ostéoformation. Elles synthétisent et sécrètent les composants de la matrice protéique (protocollagène, ostéonectine, ostéocalcine…). La polymérisation des molécules de protocollagène donne des fibres de collagène qui servent de support au dépôt des sels de calcium. Zone ostéoïde = os nouveau pas encore minéralisé. os compact moelle osseuse zone ostéoïde

Les cellules du tissu osseux : les ostéocytes canal de Havers ostéoplaste (cavité) ostéoplaste ostéocyte matrice Les ostéocytes sont des ostéoblastes qui ont été progressivement emprisonnés par la matrice qu’ils ont élaborée. Ils sont enfermés dans une petite cavité, l’ostéoplaste et communiquent avec les ostéocytes voisins par de fins prolongements cytoplasmiques. Ils détectent les tensions mécaniques au sein de l’os et participent au remodelage osseux.

Les cellules du tissu osseux : les ostéoclastes lacune Les ostéoclastes ont la même localisation que les ostéoblastes (surfaces osseuses). Ce sont des cellules géantes plurinucléées (10 à 20 noyaux par cellule) et qui présentent une grande mobilité. Ils sont responsables de l’ostéolyse : ils résorbent la matrice en y creusant des cavités, les lacunes.

Les cellules du tissu osseux : les ostéoclastes N CO2 + H2O H + HCO3- H + Cl - AC matrice protéique et hydroxyapatite Golgi cathepsines phosphatases collagénases ATP ADP vésicules de sécrétion bordure plissée protéines d’adhésion AC : anhydrase carbonique

Le cycle du remodelage osseux Phase quiescente cellules bordantes précurseurs mononucléés des ostéoclastes activation résorption inversion ostéoclastes précurseurs ostéoblastiques ostéoformation minéralisation zone ostéoïde 3 mois environ 2-3 semaines

Le cycle du remodelage osseux Enfant et adolescent : ostéoformation > ostéolyse Adulte de 20-50 ans : ostéoformation  ostéolyse Après cinquante ans : ostéoformation < ostéolyse  ostéoporose Vertèbre normale (adulte de 37 ans) Ostéoporose sévère chez une femme de 75 ans Le remodelage est plus intense dans l’os spongieux que dans l’os compact (25% de l’os spongieux renouvelé chaque année contre 4% pour l’os compact). Chez un adulte normal, 1 à 2 millions de sites de remodelage fonctionnent à chaque instant.