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Nerfs et os : une relation complexe

Des études récentes montrent les liens complexes entre la santé des nerfs et la croissance osseuse.

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Les os ne sont pas juste des structures rigides ; ils sont dynamiques et réagissent à plein de facteurs, comme le stress mécanique et l'implication des nerfs. Des études récentes se sont penchées sur le rôle des nerfs dans les os, comment ils pourraient détecter les changements et comment ils interagissent avec les cellules osseuses pour influencer la santé des os.

Innervation Nerveuse dans les Os

Les os contiennent des nerfs sensoriels et sympathiques. Ces nerfs sont reliés au système nerveux central, permettant au corps de ressentir des sensations comme la douleur et de contrôler le flux sanguin dans l'os. La plupart des fibres nerveuses dans les os se trouvent près des vaisseaux sanguins et de la couche externe des os, appelée périoste. Cependant, certaines parties de l'os, comme les sinusoïdes vasculaires internes, ont très peu de nerfs.

Des recherches ont identifié trois types différents de niches nerveuses dans le périoste selon le nombre de fibres nerveuses présentes. Ces niches pourraient jouer des rôles différents dans la détection de la douleur et l'aide à la croissance osseuse, mais leurs fonctions exactes ne sont pas encore claires. De plus, ces nerfs pourraient aider à réguler le fonctionnement des cellules osseuses et la formation de l'os.

Observations cliniques

Quand les nerfs périphériques sont endommagés, ça peut entraîner des problèmes de santé osseuse. Par exemple, les personnes atteintes de diabète ou ayant des blessures nerveuses ressentent souvent une augmentation de la fragilité de leurs os. Ça suggère qu'il y a des facteurs communs qui affectent à la fois la santé des nerfs et des os. Fait intéressant, même si les nerfs sont endommagés, les os peuvent toujours réagir au stress, mais le lien exact entre la santé nerveuse et la croissance osseuse est complexe.

Le Rôle de la Charge Mécanique dans l'Adaptation des Os

Les os s'adaptent au stress mécanique, comme les exercices de port de poids, ce qui est vital pour maintenir leur force. Quand les os sont chargés, des cellules spécialisées appelées ostéocytes détectent ce stress et communiquent avec d'autres cellules osseuses pour améliorer la formation osseuse. L'idée grandissante est que le système nerveux pourrait aussi jouer un rôle dans la manière dont les os réagissent à la charge mécanique. C'est particulièrement important pour ceux qui ont des lésions nerveuses, car les programmes standards pour promouvoir la croissance osseuse impliquent souvent de l'exercice.

Pour mieux comprendre le lien entre les nerfs et la croissance osseuse, plusieurs études ont été menées. Certaines ont trouvé que bloquer l'activité nerveuse peut réduire la croissance osseuse en réponse à une forte charge, tandis que d'autres ont découvert que retirer les nerfs n'empêche pas les os de s'adapter au stress. Cette variation des résultats montre qu'il faut encore des investigations plus détaillées.

Techniques pour Étudier l'Influence des Nerfs

Pour étudier comment les nerfs influencent la croissance osseuse, les chercheurs ont developpé de nouvelles méthodes. L'une de ces méthodes utilise un outil appelé RadialQuant, qui aide à analyser comment les nerfs et les os se développent en lien les uns avec les autres. En utilisant des souris spécialement élevées montrant une activité nerveuse dans leurs os, les chercheurs peuvent créer des modèles pour examiner comment les nerfs impactent la formation osseuse lorsque le stress est appliqué.

Conception Expérimentale

Dans ces expériences, les chercheurs ont créé des conditions qui imitaient des lésions nerveuses et ont mesuré la réponse de l'os à la charge mécanique. Les techniques incluaient des méthodes chirurgicales pour couper les nerfs et appliquer des charges spécifiques sur l'os. Les mesures prises après ont donné des aperçus sur les changements dans la structure osseuse et la distribution des nerfs.

Résultats sur la Croissance Osseuse

Les résultats ont montré que, bien que les nerfs soient présents dans les os et puissent influencer leur santé, ils ne sont pas essentiels pour que les os s'adaptent à la charge mécanique. Même quand les nerfs étaient coupés, les os continuaient de croître en réponse au stress appliqué. Cependant, la distribution de cette croissance a changé après le retrait des nerfs. Au lieu que la croissance se produise dans les zones habituelles, elle s'est déplacée vers d'autres surfaces de l'os.

Par exemple, chez les souris femelles, une augmentation du stress sur les os a conduit à une plus grande activité le long de surfaces spécifiques, tandis que dans les membres dénervés, la croissance osseuse a été observée sur la surface latérale à la place. Ça suggère que, même si les nerfs peuvent aider à diriger où l'os grandit, ils ne sont pas nécessaires à la croissance elle-même.

Le Rôle des Muscles et d'autres Facteurs

Il est important de prendre en compte comment d'autres facteurs, comme l'activité musculaire et les changements de mouvement dus à une lésion nerveuse, peuvent influencer la croissance des os. Les dommages aux nerfs modifient souvent la façon dont une personne ou un animal se déplace, ce qui peut mener à des changements involontaires dans la façon dont le stress est distribué à travers les os. Donc, comprendre ces changements de mouvement peut aider à expliquer les variations de la réponse osseuse après des blessures nerveuses.

Impact des Dommages Nerveux sur la Santé Osseuse

Au-delà de la charge mécanique, les dégâts nerveux peuvent entraîner une perte osseuse accrue dans diverses conditions. Ça pourrait être dû à plusieurs facteurs interconnectés impliqués dans les systèmes nerveux et squelettique. Même quand les nerfs sont endommagés, les os continuent de réagir aux charges mécaniques, mais il peut y avoir des changements dans les schémas et les zones de croissance.

Implications pour les Contextes Cliniques

Les résultats soulignent la nécessité de considérer soigneusement lors de la planification de réhabilitations ou de programmes d'exercice pour les patients ayant des lésions nerveuses. Il est vital de promouvoir des exercices avec charges pour maintenir la santé osseuse, même chez les personnes avec une neuropathie périphérique. Continuer à soutenir la croissance osseuse malgré des problèmes nerveux montre que les thérapies peuvent rester efficaces même lorsque les nerfs ne fonctionnent pas de manière optimale.

L'Avenir de la Recherche sur les Nerfs et les Os

Les études futures devraient viser à clarifier la relation complexe entre les nerfs et les os. En utilisant de nouvelles technologies et méthodes, les chercheurs peuvent approfondir comment l'activité nerveuse et le stress mécanique influencent l'adaptation et la santé des os. Ces connaissances aideront à améliorer les stratégies de traitement pour les personnes atteintes de conditions affectant à la fois la santé nerveuse et osseuse.

Conclusion

Comprendre le lien entre les nerfs et la santé osseuse est crucial pour développer des stratégies efficaces pour maintenir la force osseuse, surtout chez les patients ayant des lésions nerveuses. Bien que les nerfs locaux puissent influencer la façon dont les os s'adaptent au stress, ils ne sont pas strictement nécessaires pour que ce processus se produise. Donc, promouvoir des exercices avec charges reste un composant essentiel de la santé osseuse, même pour ceux ayant des problèmes nerveux périphériques. La recherche continue dans ce domaine sera essentielle pour améliorer les résultats pour les patients confrontés à des défis en santé osseuse et nerveuse.

Source originale

Titre: Spatial histomorphometry reveals that local peripheral nerves modulate but are not required for skeletal adaptation to applied load in mice

Résumé: Mechanical loading is required for bone health and results in skeletal adaptation to optimize strength. Local nerve axons, particularly within the periosteum, may respond to load-induced biomechanical and biochemical cues. However, their role in the bone anabolic response remains controversial. We hypothesized that spatial alignment of periosteal nerves with sites of load-induced bone formation would clarify this relationship. To achieve this, we developed RadialQuant, a custom tool for spatial histomorphometry. Tibiae of control and neurectomized (sciatic/femoral nerve cut) pan-neuronal Baf53b-tdTomato reporter mice were loaded for 5-days. Bone formation and periosteal nerve axon density were then quantified simultaneously in non-decalcified sections of the mid-diaphysis using RadialQuant. In control animals, anabolic loading induced maximal periosteal bone formation at the site of peak compression, as has been reported previously. Loading did not significantly change overall periosteal nerve density. However, a trending 28% increase in periosteal axons was noted at the site of peak compression in loaded limbs. Neurectomy depleted 88% of all periosteal axons, with near-total depletion on load-responsive surfaces. Neurectomy alone also caused de novo bone formation on the lateral aspect of the mid-diaphysis. However, neurectomy did not inhibit load-induced increases in periosteal bone area, mineralizing surface, or bone formation rate. Rather, neurectomy spatially redistributed load-induced bone formation towards the lateral tibial surface with a reduction in periosteal bone formation at the posterolateral apex (-63%) and enhancement at the lateral surface (+1360%). Altogether, this contributed to comparable load-induced changes in cortical bone area fraction (+4.4% in controls; +5.4% in neurectomized). Our results show that local skeletal innervation modulates but is not required for skeletal adaptation to applied load. This supports the continued use of loading and weight-bearing exercise as an effective strategy to increase bone mass, even in patients with peripheral nerve damage or dysfunction. LAY SUMMARYMechanical loading is required for bone health and can increase new bone formation to optimize strength and reduce fractures. Increased bone formation with loading is primarily mediated by osteocytes, a specialized cell type that is embedded throughout the bone matrix. Local nerve axons, particularly within the periosteum, may also respond to load-induced biomechanical and biochemical cues and could contribute to new bone formation in response to load. However, their role in the bone anabolic response remains controversial. To address this, we studied the adaptation of bone to applied load in the presence of local periosteal nerves, and in settings where the nerves had been surgically removed. Our results show that local skeletal innervation modulates but is not required for skeletal adaptation to applied load. This supports the continued use of loading and weight-bearing exercise as an effective strategy to increase bone mass, even in patients with peripheral nerve damage or dysfunction.

Auteurs: Erica L Scheller, A. T. Beeve, M. G. Hassan, A. Li, N. Migotsky, M. J. Silva

Dernière mise à jour: 2024-05-14 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.12.593761

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.12.593761.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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