La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique (2)

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

2. 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.

3. 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 quiaugmententconsidérablementla surface absorbante des entérocytes.

4. 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-calmodulineverslabasedes 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+

5. liaison ADN liaison ligand dimérisation localisation nucléaire activation A/B C D E 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.

6. Ca++ CaBP ARNm Ca++ Ca++ ATP 3Na+ Les effets génomiques du calcitriol calcitriol complexe de co-activation complexe d’initiation ARN polymerase RXR VDR 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

7. ARNm CaBP Ca++ absorbé TRPV6 CaBP 100 75 phosphorylation 50 + 25 PKC Ca++ 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. 4 8 12 16 20 24 28 h 0 + DAG IP3 VDRm + G PIP2 PLC calcitriol Les effets non génomiques du calcitriol

8. os compact os spongieux (trabécules) os compact os spongieux Le tissu osseux : structure macroscopique 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.

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

10. fibres de collagène os long déminéralisé triple hélice tropocollagène La fraction organique de l’os 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 . . .

11. 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

12. zone ostéoïde moelle osseuse os compact 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.

13. ostéoplaste (cavité) matrice ostéocyte canal de Havers ostéoplaste Les cellules du tissu osseux : les ostéocytes 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.

14. Les cellules du tissu osseux : les ostéoclastes ostéoclaste 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.

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

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

17. Vertèbre normale (adulte de 37 ans) Enfant et adolescent : ostéoformation > ostéolyse Adulte de 20-50 ans : ostéoformation  ostéolyse Après cinquante ans : ostéoformation < ostéolyse  ostéoporose Ostéoporose sévère chez une femme de 75 ans Le cycle du remodelage osseux 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.