La structure osseuse est une réalisation remarquable qui témoigne de la complexité et de la résilience du corps humain. Au cœur de celle-ci, l’os, loin d’être un tissu inerte, est un organe dynamique en constante évolution entre remodelage et régénération. Ce processus est essentiel non seulement pour maintenir l’intégrité des os, mais aussi leur densité.
Cette densité, souvent utilisée comme un facteur crucial pour déterminer la robustesse du squelette dans son ensemble, est influencée par une myriade de facteurs, allant de l’apport nutritionnel à l’activité physique, en passant par les hormones. Une masse osseuse saine est cruciale pour soutenir le corps, faciliter le mouvement et sert également de réservoir pour les minéraux essentiels à diverses fonctions corporelles, dont notamment la condition physique, et est donc un élément central permettant d’atteindre ses objectifs fitness.
Sommaire
Strucure des os
Les os sont des tissus conjonctifs minéralisés qui sont composés de trois types de cellules : les ostéoblastes, les ostéocytes et les ostéoclastes. Ils exercent des fonctions importantes dans le corps, telles que la locomotion, le soutien et la protection des tissus mous, le stockage du calcium et du phosphate, et abritent de la moelle osseuse.
Ils sont composés de :
- 40% de matière organique (90% de collagène et 10% de protéines non collagéniques)
- 60% de matière inorganique, essentiellement d’hydroxyapatite [Ca5(PO4)3(OH)]
Malgré leur apparence inerte, les os sont des organes dynamiques qui sont continuellement résorbés par les ostéoclastes et reformé par les ostéoblastes. Plusieurs études ont démontrés que les ostéocytes agissent comme des capteurs mécaniques qui coordonnent ce processus de remodelage en fonction des besoins ponctuels.
Le remodelage osseux est un processus complexe par lequel l’ancien tissu est remplacé par du nouveau, dans un cycle comprenant trois phases :
- L’initiation de la résorption osseuse par les ostéoclastes,
- La transition (ou période de renversement) de la résorption à la nouvelle formation osseuse,
- La formation osseuse par les ostéoblastes.
Ce processus se produit en raison des actions coordonnées des ostéoclastes, des ostéoblastes, des ostéocytes et des cellules de revêtement osseux qui forment ensemble la structure anatomique temporaire appelée unité multicellulaire de base (BMU), localisée aux extrémités des ostéons.
Le remodelage osseux normal est nécessaire pour la guérison des fractures et l’adaptation du squelette face à une contrainte mécanique (gravité, exercice physique, musculation), ainsi que pour l’homéostasie du calcium (maintient à un niveau constant). D’autre part, un déséquilibre de la résorption et de la formation osseuses entraîne plusieurs maladies osseuses.
Par exemple, une résorption excessive par les ostéoclastes sans la quantité correspondante d’os néoformé par les ostéoblastes contribue à la perte osseuse et à l’ostéoporose, tandis que le contraire peut entraîner une ostéopétrose (maladie des os de verre). Ainsi, l’équilibre entre la formation et la résorption osseuses est nécessaire et dépend de l’action de plusieurs facteurs locaux et systémiques, y compris les hormones, les réponses immunitaires face aux attaques extérieures et la stimulation biomécanique.
L’Os Spongieux
L’Os Spongieux est une zone formée de trabécules en perpétuelle adaptation. Ce sont eux qui confèrent aux os leur résilience, leur permettant de se renforcer de l’intérieur pour faire face aux contraintes mécaniques.
C’est également dans cette partie que l’on retrouve la moelle osseuse rouge. Cette moelle est composée de cellules souches hématopoïétiques, responsables de la production de cellules sanguines :
- les hémoglobines ou globules rouges (transport d’oxygène),
- les leucocytes ou globules blancs (système immunitaire),
- les thrombocytes ou plaquettes (coagulation).
Chez les enfants, la moelle osseuse rouge est présente dans tous les os. Chez l’adulte, on la retrouve principalement dans les extrémités des os long, les os du bassin, de la colonne vertébrale, des côtes, clavicules, omoplates et du crâne.
La Cavité Médullaire
C’est une zone que l’on retrouve dans les os longs (bras et jambes) et où circule la moelle osseuse jaune chez l’adulte. Elle commence à remplacer la moelle osseuse rouge vers l’âge de 7 ans jusqu’à ce qu’environ la moitié de la moelle osseuse soit jaune.
La fonction principale de cette moelle osseuse est de stocker des lipides pour participer au bon fonctionnement des os.
Elle est également composée de cellules souches mésenchymateuses, capables de se transformer en n’importe quel type de cellule dans le corps, dont entre autre des cellules musculaire.
Synergies entre le Sport et les Os
Comme nous l’avons vu plus en détails dans notre article sur les effets de l’entrainement sur le corps, l’exercice physique augmente l’activité du système nerveux sympathique, de la même manière qu’une situation stressante ou dangereuse le ferait (mécanisme de survie).
Quand on y pense, les os ont évolué pour protéger l’organisme du danger : le crâne protège le cerveau de traumatismes, le squelette permet aux vertébrés d’échapper aux prédateurs, et mêmes les os des oreilles alertent de l’approche d’un danger. Si les os ont évolué pour échapper au danger, le squelette devrait également être impliqué dans la réponse au stress aigu, qui est activée en présence de danger.
L’Ostéocalcine et son Importance pour le Sport
Les os sont de plus en plus reconnus pour leur fonction endocrinienne, consistant à sécréter plusieurs hormones et ainsi, à contrôler diverses voies physiologiques. L’un des facteurs libérés par le tissus osseux est l’Ostéocalcine. Elle est sécrétée uniquement par les ostéoblastes mais n’a que des effets mineurs sur la minéralisation et la densité osseuses. Au lieu de cela, il a été rapporté qu’elle contrôle plusieurs processus physiologiques de manière endocrinienne, tels que le métabolisme du glucose, la résistance à l’effort, le développement du cerveau, la cognition et la fertilité masculine.
Signalement
L’ostéocalcine augmente également chez les personnes lorsqu’elles sont soumises à un stress comme la prise de parole en public. Lorsque les niveaux d’ostéocalcine augmentent, la fréquence cardiaque, la température corporelle et la glycémie augmentent également à mesure que la mécanisme de survie se déclenche.
En revanche, on a observé que sans production d’ostéocalcine ou de ses récepteurs (Gpr158 dans le cerveau et Gprc6a dans les autres tissus), il était totalement impossible de réagir aux facteurs de stress.
Ces résultats peuvent également expliquer pourquoi les animaux dépourvus de glandes surrénales et les patients présentant une insuffisance surrénale – sans aucun moyen de produire de l’adrénaline ou d’autres hormones surrénales – peuvent développer une réponse aiguë au stress.
Actions Endocriniennes
Pancréas et Sécrétion d’Insuline
L’ostéocalcine joue un rôle crucial dans la régulation des niveaux de sucre dans le sang en favorisant la sécrétion d’insuline par le pancréas. Elle cible spécifiquement les cellules β, responsables de la production d’insuline.
Testicules et Production de Testostérone
Dans les testicules, l’ostéocalcine se lie à un récepteur sur les cellules de Leydig (les cellules qui produisent la testostérone) appelé Gprc6a. Cette interaction stimule la production de testostérone.
Foie et Métabolisme Énergétique
L’ostéocalcine influence le rôle du foie dans le métabolisme énergétique. Elle est impliquée dans la régulation des gènes et des protéines qui contrôlent la production de glucose et le stockage des graisses, tels que FGF21.
Tissu Adipeux et Métabolisme des Graisses
Dans le tissu adipeux (graisse), l’ostéocalcine affecte la capacité du corps à stocker et à brûler les graisses en augmentant ou diminuant l’activité des enzymes et des hormones impliquées dans le métabolisme lipidique.
L’ostéocalcine a également un rôle majeur sur les muscles, notamment chez les sportifs, car lorsqu’on commence une activité physique, les os libèrent plus d’ostéocalcine dans le sang. Cette protéine a une mission spéciale : rendre les muscles plus performants pendant l’exercice.
Les effets bénéfiques de l’ostéocalcine sur la performance physique ne sont pas liés à la taille du muscle mais plutôt à son action métabolique au sein des fibres musculaires (myofibres). Cela indique que l’ostéocalcine améliore la capacité des muscles à utiliser les nutriments plus efficacement pendant l’exercice.
Dans les myofibres, elle stimule l’absorption et la dégradation du glucose et des acides gras, des nutriments essentiels à la production d’énergie pendant l’exercice. Ce processus génère de l’ATP, la source énergétique des cellules, rendant possible une activité musculaire plus longue et soutenue.
Interleukine-6 (IL-6) et ostéocalcine : une boucle de régulation
L’exercice physique induit l’expression et la libération de l’IL-6 par les muscles. L’IL-6 améliore la quantité maximale d’effort physique supportable en favorisant la gluconéogenèse hépatique (recyclage de l’acide lactique), la lipolyse et l’absorption du glucose par les muscles.
Mécanisme de rétroaction
L’ostéocalcine et l’IL-6 s’engagent dans une boucle de rétroaction pendant l’exercice. L’augmentation des niveaux d’ostéocalcine déclenche la production d’IL-6, qui à son tour signale aux os de libérer davantage d’ostéocalcine bioactive, amplifiant ainsi la capacité d’exercice. Le blocage de la signalisation de l’IL-6 réduit l’augmentation des niveaux d’ostéocalcine induite par l’exercice, soulignant l’importance de cette interaction dans la physiologie du sport.
Ce mécanisme est crucial pour comprendre comment les os et les muscles interagissent pour soutenir l’activité physique et suggère des cibles thérapeutiques potentielles pour améliorer la quantité maximale d’effort physique supportable et lutter contre le vieillissement musculaire.
Le rôle de l’ostéocalcine dans l’activité physique souligne l’interdépendance de la santé osseuse avec la condition physique globale et la santé métabolique. Cela suggère que le maintien d’une fonction osseuse saine est crucial pour l’endurance physique et le métabolisme énergétique pendant l’exercice. Mais comment y arriver ?
Les Relations entre les Androgènes et les Os
Si les os ont une influence sur la production de testostérone, celle-ci agit également sur eux via un mécanisme assez simple. La testostérone est communément associée à la croissance musculaire et à la libido, mais son impact va au-delà de simplement se muscler. Elle joue un rôle pivot dans la santé osseuse. Elle aide à la prolifération des ostéoblastes (les cellules responsables de la formation des os) et inhibe les ostéoclastes (les cellules qui décomposent l’os), maintenant un équilibre crucial pour la force et la densité osseuses.
Impact Direct sur les Os
La testostérone affecte directement les cellules osseuses en se liant aux récepteurs androgènes. Cette interaction stimule la croissance des cellules formant les os, assurant que nos os restent forts et capables de supporter les demandes physiques que nous leur imposons.
Impact Indirect via l’Oestrogène
La testostérone contribue également à la santé osseuse indirectement en étant convertie en estrogène dans le corps. L’estrogène, une autre hormone cruciale pour la densité osseuse, prévient la résorption osseuse excessive – le processus où l’os est décomposé et ses minéraux sont libérés dans la circulation sanguine : maladie des os de verre.
Un autre pilier fondamental des os forts est la nutrition. Après tout, les os ont besoin de bien plus que des hormones pour rester en bonne santé; ils nécessitent une alimentation riche et équilibrée qui fournit tous les nutriments essentiels. Alors, comment pouvons-nous nourrir correctement nos os, en particulier dans le contexte d’un mode de vie axé sur le fitness ?
Comment nourrir ses os ?
Une alimentation qui favorise la santé osseuse est riche en minéraux et vitamines, notamment le calcium, le phosphore, le magnésium et les vitamines D et K2, qui jouent tous un rôle vital dans la construction et le maintien des tissus osseux. Pour les plus sportifs d’entre nous, comprendre comment ces nutriments agissent au quotidien est essentiel pour optimiser la santé osseuse et la performance physique.
Le Calcium
Le calcium est le principal constituant des os. Une alimentation riche en calcium (environ 1 000 mg/jour) est cruciale pour développer une masse osseuse optimale et maintenir cette densité tout au long de la vie. L’une des meilleures sources de calcium sont les feuilles de moringa avec près de 2 200 mg/ 100 g. Elles sont en plus faciles à consommer puisqu’il suffit d’en saupoudrer sur ses repas pour en profiter.
La Vitamine D
On ne la présente plus, mais la vitamine D (qui est en fait une hormone : le calciférol) est un ingrédient indispensable de la santé osseuse car elle augmenter l’absorption du calcium dans les os. Le corps est capable d’en créer lorsque la peau est exposée au rayons du soleil en utilisant le cholestérol comme ingrédient de base, puis le foie se charge des dernières étapes de transformation.
Le Magnésium et le Phosphore
Le magnésium et le phosphore travaillent de concert avec le calcium pour former la structure cristalline de nos os et dents. Les noix, les graines, les légumineuses et les céréales entieres sont d’excellentes sources de ces deux minéraux.
La Vitamine K2
La vitamine K2, en particulier sous la forme de ménaquinone-7 (MK-7), joue un rôle central dans le métabolisme osseux. Contrairement à sa contrepartie, la vitamine K1, impliquée dans la coagulation du sang, la K2 est cruciale pour réguler le dépôt de calcium dans les os et les dents. Elle active l’ostéocalcine, une protéine qui lie le calcium à la matrice osseuse, améliorant ainsi la force et la densité des os. De plus, la K2 prévient la calcification des vaisseaux sanguins et des tissus mous en activant la protéine GLA matricielle (MGP), qui empêche le calcium de se déposer aux mauvais endroits.
Le natto, un aliment traditionnel japonais à base de soja fermenté, se distingue comme une source supérieure de vitamine K2. Le processus de fermentation non seulement augmente la biodisponibilité de la K2 mais aussi prolonge sa longévité dans l’organisme, faisant du natto un excellent choix alimentaire pour soutenir la santé osseuse.
Cela est d’autant plus visible quand on observe la carte du japon avec les régions représentant la consommation de natto et les cas d’ostéoporose. Les régions où le natto est le plus consommé sont les régions avec le moins de cas d’ostéoporose, et vice versa.
La vitamine K2 se décline en deux variantes : MK-4, trouvée dans les aliments d’origine animale, et MK-7, contenue principalement dans le natto. Pour atteindre une efficacité équivalente, l’organisme requiert dix fois moins de MK-4 que de MK-7. Ce détail est crucial car il signifie qu’une quantité moindre de calories est nécessaire pour bénéficier des mêmes avantages, ce qui est particulièrement pertinent étant donné que la consommation excessive de calories est associée à divers problèmes métaboliques.
Conclusion
En conclusion, maintenir des os en bonne santé est essentiel pour une vie active et épanouie. En intégrant une alimentation riche en nutriments clés, en pratiquant régulièrement une activité physique adaptée, en limitant la consommation d’alcool et de tabac, et en veillant à une exposition suffisante au soleil pour la vitamine D, vous pouvez poser les bases d’une santé osseuse solide. N’oubliez pas l’importance des contrôles réguliers, surtout si vous êtes à risque d’ostéoporose. En adoptant ces habitudes saines, vous contribuez non seulement à la santé de vos os mais aussi à votre bien-être général.
