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Post-Bac
1

Biomécanique de l’os et du cartilage

IPP 1.1-70

Introduction - Os


  • Charpente, soutien, protection.
  • Points d’attache pour muscles (tendons, aponévroses) et autres tissus conjonctifs (capsules, ligaments).
  • Réserve métabolique (calcium, phosphate) et rôle dans l’hématopoïèse (production cellules sanguines).
  • Solide hétérogène vivant : vascularisé, innervé, en remodelage constant.


Composition osseuse


Matériaux :


  • Fibres de collagène (dense, peu d’élastine).
  • Cellules (ostéoblastes, ostéoclastes).
  • Minéraux (hydroxyapatite = calcium + phosphate).
  • Fluides (eau, sang, moelle).


Propriétés évolutives selon l’âge et les contraintes mécaniques


Type d’os


➡️ Os cortical (compact)

  • 80 % du squelette.
  • Résiste à la compression, flexion, torsion.
  • Présent dans diaphyses et pourtours des os courts.
  • Très résistant, remodelage lent.


➡️ Os spongieux (trabéculaire)

  • 20 % du squelette.
  • Résiste principalement à la compression.
  • Présent dans épiphyses et centres des os courts.
  • Moins résistant, remodelage rapide.


Propriétés mécaniques de l’os


Rigiderésistant, mais aussi flexible et léger.


Anisotrope : résistance variable selon direction de la force.


Viscoélastique : se déforme sous contrainte puis reprend sa forme initiale.

Résistance combinée grâce à :


  • Collagène → traction.
  • Minéraux → compression.


Résistance maximale à la compression puis à la traction, moins bonne en flexion et torsion.


Adaptations et remodelage osseux


Loi de Wolff : l’os s’adapte aux contraintes mécaniques en ajustant sa masse et son architecture (travées osseuses).


Dépend de :

  • Hormones (PTH, œstrogènes, glucocorticoïdes).
  • Environnement (vit D, alimentation, toxiques).
  • Sollicitations mécaniques (fréquence, direction, vitesse).


Remodelage assuré par ostéoblastes (formation) et ostéoclastes (résorption).


Influence de l’activité


Activité physique : augmente masse osseuse, densité, qualité architecturale.


Inactivité ou immobilisation : diminue masse et résistance → risque ostéoporose.


Ostéoporose


↗ porosité osseuse, ↘ densité et résistance.


T-score < -2,5 (critère densitométrique).


Favorisée par âge, sexe féminin, sédentarité, carences.


Prévention/Traitement ostéoporose


Activité physique régulière et adaptée.


Apports suffisants en calcium et vitamine D.


Limitation des toxiques (alcool, tabac).


Traitements médicamenteux si nécessaire (anti-résorptifs, anabolisants osseux).


Introduction - Le Cartilage


Tissu conjonctif spécialisé, supporte fortes contraintes sans lésion.

Avasculaire, non innervé, faible densité cellulaire.


3 types :

  • Hyalin (articulaire).
  • Fibreux.
  • Élastique.


Différents types de cartilages

Cartilage Hyalin


  • Recouvre extrémités osseuses (1 à 6 mm d’épaisseur).
  • Rôle :
  • Transmettre et répartir les forces.
  • Réduire friction (glissement articulaire).


➡️ Structure

  • Réseau de collagène piégeant des protéoglycanes.
  • Protéoglycanes hydratés → gel viscoélastique, absorbe les chocs.


➡️ Propriétés mécaniques

  • Viscoélastique, compressible.
  • Résiste traction et cisaillement si non chargé.
  • Faible résistance au cisaillement sous charge.
  • Vieillissement et décharges prolongées → dégénérescence (arthrose).


Pompages articulaires (technique)


Mobilisation douce, rythmée, sans douleur.


Rôles :

  • Améliorer nutrition du cartilage (échanges liquide synovial ↔ chondrocytes).
  • Stimuler production de synovie.
  • Préserver propriétés mécaniques (éviter raideurs, dégénérescence).
  • Décongestion, drainage intra-articulaire.


Ostéophytes marginaux


  • Excroissances osseuses périphériques.
  • Réaction adaptative à la dégénérescence du cartilage et instabilité articulaire (ex : arthrose).
  • But : stabiliser articulation, mais réduit mobilité.


➡️ Conséquences

  • Douleurs mécaniques, blocages, raideur, déformations visibles, compressions nerveuses.


Ostéophytes

Ostéophytes de traction


Excroissances à insertion tendineuse ou ligamentaire.


Résultat de sollicitations chroniques → enthésopathie → métaplasie → ossification.


Douleur locale, gêne fonctionnelle, limitation mobilité.


Post-Bac
1

Biomécanique de l’os et du cartilage

IPP 1.1-70

Introduction - Os


  • Charpente, soutien, protection.
  • Points d’attache pour muscles (tendons, aponévroses) et autres tissus conjonctifs (capsules, ligaments).
  • Réserve métabolique (calcium, phosphate) et rôle dans l’hématopoïèse (production cellules sanguines).
  • Solide hétérogène vivant : vascularisé, innervé, en remodelage constant.


Composition osseuse


Matériaux :


  • Fibres de collagène (dense, peu d’élastine).
  • Cellules (ostéoblastes, ostéoclastes).
  • Minéraux (hydroxyapatite = calcium + phosphate).
  • Fluides (eau, sang, moelle).


Propriétés évolutives selon l’âge et les contraintes mécaniques


Type d’os


➡️ Os cortical (compact)

  • 80 % du squelette.
  • Résiste à la compression, flexion, torsion.
  • Présent dans diaphyses et pourtours des os courts.
  • Très résistant, remodelage lent.


➡️ Os spongieux (trabéculaire)

  • 20 % du squelette.
  • Résiste principalement à la compression.
  • Présent dans épiphyses et centres des os courts.
  • Moins résistant, remodelage rapide.


Propriétés mécaniques de l’os


Rigiderésistant, mais aussi flexible et léger.


Anisotrope : résistance variable selon direction de la force.


Viscoélastique : se déforme sous contrainte puis reprend sa forme initiale.

Résistance combinée grâce à :


  • Collagène → traction.
  • Minéraux → compression.


Résistance maximale à la compression puis à la traction, moins bonne en flexion et torsion.


Adaptations et remodelage osseux


Loi de Wolff : l’os s’adapte aux contraintes mécaniques en ajustant sa masse et son architecture (travées osseuses).


Dépend de :

  • Hormones (PTH, œstrogènes, glucocorticoïdes).
  • Environnement (vit D, alimentation, toxiques).
  • Sollicitations mécaniques (fréquence, direction, vitesse).


Remodelage assuré par ostéoblastes (formation) et ostéoclastes (résorption).


Influence de l’activité


Activité physique : augmente masse osseuse, densité, qualité architecturale.


Inactivité ou immobilisation : diminue masse et résistance → risque ostéoporose.


Ostéoporose


↗ porosité osseuse, ↘ densité et résistance.


T-score < -2,5 (critère densitométrique).


Favorisée par âge, sexe féminin, sédentarité, carences.


Prévention/Traitement ostéoporose


Activité physique régulière et adaptée.


Apports suffisants en calcium et vitamine D.


Limitation des toxiques (alcool, tabac).


Traitements médicamenteux si nécessaire (anti-résorptifs, anabolisants osseux).


Introduction - Le Cartilage


Tissu conjonctif spécialisé, supporte fortes contraintes sans lésion.

Avasculaire, non innervé, faible densité cellulaire.


3 types :

  • Hyalin (articulaire).
  • Fibreux.
  • Élastique.


Différents types de cartilages

Cartilage Hyalin


  • Recouvre extrémités osseuses (1 à 6 mm d’épaisseur).
  • Rôle :
  • Transmettre et répartir les forces.
  • Réduire friction (glissement articulaire).


➡️ Structure

  • Réseau de collagène piégeant des protéoglycanes.
  • Protéoglycanes hydratés → gel viscoélastique, absorbe les chocs.


➡️ Propriétés mécaniques

  • Viscoélastique, compressible.
  • Résiste traction et cisaillement si non chargé.
  • Faible résistance au cisaillement sous charge.
  • Vieillissement et décharges prolongées → dégénérescence (arthrose).


Pompages articulaires (technique)


Mobilisation douce, rythmée, sans douleur.


Rôles :

  • Améliorer nutrition du cartilage (échanges liquide synovial ↔ chondrocytes).
  • Stimuler production de synovie.
  • Préserver propriétés mécaniques (éviter raideurs, dégénérescence).
  • Décongestion, drainage intra-articulaire.


Ostéophytes marginaux


  • Excroissances osseuses périphériques.
  • Réaction adaptative à la dégénérescence du cartilage et instabilité articulaire (ex : arthrose).
  • But : stabiliser articulation, mais réduit mobilité.


➡️ Conséquences

  • Douleurs mécaniques, blocages, raideur, déformations visibles, compressions nerveuses.


Ostéophytes

Ostéophytes de traction


Excroissances à insertion tendineuse ou ligamentaire.


Résultat de sollicitations chroniques → enthésopathie → métaplasie → ossification.


Douleur locale, gêne fonctionnelle, limitation mobilité.


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