A. —— FORMATION DE LA SUBSTANCE OSSEUSE

1. Mécanisme histologique général. — La formation de cette substance est un problème d’histogénèse. On voit se produire un remaniement du territoire conjonctif : les fibrilles collagènes s’orientent, se condensent et forment la trame des futures travées osseuses, elles présentent alors un œdème spécial. Le territoire conjonctif devient homogène, d’une ré-

fringence particulière ; il est comme imprégné d’une substance préosseuse (POLICARD et LERICHE [70]). Ceci se produit immédiatement avant le dépôt des sels. L’infiltration calcaire de Ia matrice conjonctive se fait rapidement, il y a passage direct de « lPétat mou » à « l’état dur ».

2. Composition de la substance osseuse. — La matrice préosseuse, est une substance protéique. Cette protéine appartient au groupe des substances chondroïdes ou chondroprotéides. On sait peu de choses sur elle. Toutefois on peut la rapprocher de l’osséomucoïde, extrait de los décalcifié. Elle serait analogue à la mucoprotéine du cartilage. Elle joue un rôle capital dans l’ossification.

Voyons maintenant quelle est la nature du dépôt salin constituant la partie minérale de la substance osseuse. Sa composition est très complexe. L’os contient en effet du phosphate de calcium, du carbonate de calcium, des sels alcalins et de nombreux métaux et métalloïdes. Mais la minéralisation du squelette n’englobe que le dépôt des sels les plus importants. Les travaux de GABRIEL [29] et de MorGuLis [62] montrent que le « Sel de l’os » est formé principalement d’un phosphate et d’un carbonate de calcium, les autres composés étant secondaires. En admettant que tout l’acide carbonique de la substance osseuse soit à l’état de carbonate de calcium, il existe dans l’os un excès de calcium ou calcium résiduel. Si d'autre part on tient compte du fait qu’une partie du phosphore donne (PO,),; Mg ; il subsiste dans l’os un excès de phosphore dit résiduel. Le rapport : calcium résiduel/phosphore résiduel, oscille entre 1,99 et 2,12. Or pour (PO, ); Cas, Ca/P = 1,93. Le constituant fondamental de l’os est done (PO,), Ca: phosphate tricalcique, et par ailleurs, le rapport : Ca/P, trouvé étant supérieur au rapport théorique, MorGuLis [62] à pensé qu’il y avait en outre de petites quantités de Ca(OH)., ou de CaF,. A ces recherches il faut associer les noms de SHEAR, KRAMER [101], KLEMENT [42], GASSMANN [30], RoS$E- BERY [95], MORGULIS [67], MAREK, WELLMANN, URBANYI [49]. HoppE-SEYLER [38] (1862) a établi que le rapport : phosphore total/calcium total de l’os, est dans les proportions de 6 atomes de phosphore pour 10 atomes de calcium, exactement comme dans les apatites naturelles. Le spectre de rayons X prouve également qu’il y a dans l’os des combinaisons microcristallines du type apatite : 3 (PO,).Cas. XCa, où X = CO;

ou F,, ou Cl, ou (OH); (de JONGH, TAYLOR, SHEARD). La plus abondante est la carbonatoapatite : 3 (PO;)Caz. CO;Ca. Mais la composition minérale d’un os n’est pas rigoureusement constante et à ce sujet rapportons l’opinion d’A. ROCHE et [. GARCIA : « Il est possible qu’un mélange d’apatites microcristallines constitue l’élément minéral d’une substance osseuse fondamentale, dans laquelie les diverses apatites sont à un certain degré interchangeables. Par contre les matériaux amorphes formeraient à côté, un dépôt plus mobilisable, véritable réserve prête à entrer en jeu pour amener l'équilibre acide/base ». Après avoir étudié la composition de la substance osseuse, on doit se demander comment sont apportés à l’os et d’où viennent les matériaux servant à l'édification des sels.

3. Apport des matériaux calcaires. — La matrice protéique de Ia substance osseuse, va se calcifier grâce à l’apport de matériaux inorganiques véhiculés par les humeurs, et qui sont des sels ou résorbés par l’intestin, ou mobilisés à partir des réserves tissulaires. |

PHÉNOMÈNES HISTOLOGIQUES. — Histologiquement on voit le dépôt de calcium se faire progressivement à l’intérieur de la travée de substance préosseuse. Certains auteurs avaient pensé que le calcium était élaboré à l’état de grains par les cellules voisines : les ostéoblastes. Au niveau des tissus en voie d’ossification la circulation est faible et le calcium ionisé traverse alors très facilement la paroi des capillaires. Enfin il peut y avoir un apport de calcium d’origine locale (« mutations calciques locales »). Après cet aperçu histologique, considérons le côté biologique de Ia question.

ASPECT BIOCHIMIQUE DU PROBLÈME. — La première question qui se pose au sujet de apport humoral du matériel minéral, est de savoir quels sont les constituants du sang participant au processus de l’ossification ? La seconde question est la suivante : Existe-t-il au niveau de la substance osseuse un mécanisme d’enrichissement local en corps aptes à faciliter la calcification ? ù

Les constituants du sang participant à la calcification sont les ions : PO; et Ca** en quantité minime, provenant de l’alimentation ou des réserves tissulaires ; les ions CO; et et COH,, ainsi que CO;H, provenant des cellules, qui en oxy-

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dant les matières organiques leur donnent naissance en grande quantité. Le sang peut apporter également de petites quantités de sels non dissociés, tels que du carbonate de calcium et du phosphate de calcium.

Le plasma de l'Homme, des Mammifères contient : 3 à 6 mg. de phosphore minéral (phosphates) par 100 cm et 10 12 mg. de calcium par 100 em. L'hypothèse consistant à penser que le phosphore et le calcium se trouveraient dans le sang uniquement sous forme d'ions PO; et Ca” (supposant ainsi que le plasma est sursaturé en phosphate de calcium) ne semble pas acceptable. On peut alors envisager que dans le plasma et les humeurs se trouvent des combinaisons calciques et des phosphates minéraux ou colloïdaux. De nombreuses expériences sur ce sujet ont été faites, par RONA, TAKaA- HASHI [94], CUSHNY, NEUHAUSER et PINKUS, BRULL, EICHOLTZ, STARLING, A rt LARSON, TuFTs. Il semble que les phosphates sériques soient à peu près complètement diffusibles et ionisés et passent dans les humeurs avec une petite quantité d’esters phosphoriques. Environ 60 à 70 p. 100 du calcium sérique diffusent dans les humeurs, 30 à 40 p. 100 étant à l’état de protéinates ou adsorbés aux protéines. SCHMIDT et GREEN- BERG pensent que l’on doit considérer la totalité de la fraction diffusible comme étant ionisée, mais BENJAMIN et HESss disent avoir démontré l’existence de combinaisons phosphocalciques non dissociées et diffusibles. Nous voyons donc l’importance pour le ravitaillement de los des ions POS et Ca** et des sels qui sont en équilibre avec eux et se forment à leurs dépens.

Avec la question de l’enrichissement local en ions PO et Ca” nous abordons le problème de la phosphatase, qui sera développé ultérieurement, notre travail portant principalement sur l’étude de cet enzyme. Signalons toutefois dès maintenant que la phosphatase est un agent accélérateur de la formation du phosphate tricalcique ; elle hydrolyse spécifiquement les esters phosphoriques et libère PO,H, et l'alcool qui est combiné à celui-ci.

En résumé l’aspect biochimique général du processus d’ossification se présente ainsi : Le phosphate tricalcique étant très faiblement soluble, les humeurs en contiennent peu à l’état de (PO,),Ca, et peu d’ions POS et Ca“ sont en équilibre avec les molécules non dissociées. Dans ce cas la loi d’action

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de masse prévoit que le produit des concentrations de Ca‘ et de PO est constant

[PO,=]2. [Ca*]3 — S — constante

La constante S, produit des concentrations des ions en présence est le produit de solubilité, défini pour des conditions de température et de pression déterminées. S'il y a une augmentation des ions PO, ou Ca‘, on obtient la précipitation de (PO,),Ca;. Le phosphate tricalcique peut s'associer par la suite au carbonate de calcium et il se forme alors in situ de la carbonatoapatite, 3 (PO,):Ca3. CO;Ca.

4. Fixation des sels de l’os à leur support organique. — C’est là une partie du processus de l’ossification dont l’étude pose actuellement de nombreux problèmes dont la solution demeure à trouver. Nous venons de voir que le « sel de l’os » ne peut se former que s’il y a une surcharge locale en ses ions : c’est ce que l’on obtient par l’action de la phosphatase qui fait augmenter la concentration des ions PO; dans les territoires où elle agit. Le sang apporte du calcium à faible concentration et pour obtenir la calcification il faut un taux assez élevé de ce métal au niveau de l’os, ce qui ne peut être réalisé sans une affinité spécifique de la matrice préosseuse pour les sels de calcium.

ASCHOFF, concluait de ses expériences dès 1902 : « Pour qu'il y ait incrustation de calcium en un point, il doit s’y former une substance organique présentant une grande affinité pour le calcium, lélévation de la teneur du sang en calcium n'étant pas le seul facteur nécessaire aux précipitations calciques ». Viennent ensuite les travaux de PFAUNDLER et WELLES ; le premier admettant qu’il y a dans les tissus étudiés, une substance « calcaffine » et pensant qu'il s'agissait d’une adsorption sélective à celle-ci, et non d’une fixation chimique. WELLES et BENSON ont confirmé cette opinion tandis que FREUNDENBERG et GIÔRGY [26], considèrent qu’il se fait une véritable réaction chimique entre la protéine (électrolyte amphotère) de la matrice calcaffine et le caleium du milieu ; mais ceci ne peut être encore démontré.

Des différentes conditions qui permettent le dépôt et la fixation des sels, dans la substance préosseuse, il faut retenir, que la tension de l’acide carbonique dans les humeurs doit pouvoir agir sur la précipitation du sel, si celui-ci est un

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phosphocarbonate, ce qui n’est pas encore éclairei. D'autre part une certaine alcalinité du milieu favoriserait la calcification, mais existe-t-elle ? Enfin, la substance osseuse est le siège d’incessants remaniements, ce qui complique son étude.