Exploration de la régulation du flux sanguin vers les os chez l'homme

Tous les tissus du corps humain nécessitent une perfusion adéquate pour fournir de l'oxygène et des nutriments afin de répondre aux demandes métaboliques. On sait depuis longtemps que le système artériel dans l'os est d'une importance primordiale et que sans flux sanguin, l'os ne peut pas maintenir son intégrité. En effet, il existe un vaste réseau d'artères, d'artérioles et de capillaires qui alimentent l'os humain. De plus, le flux sanguin vers les os est sensible à divers facteurs locaux et systémiques qui peuvent déterminer la santé globale des os. Cependant, la perfusion osseuse chez l'homme reste relativement peu étudiée et les mécanismes sous-jacents qui régulent le flux sanguin osseux ne sont pas bien compris. Les chercheurs proposent d'étudier les mécanismes clés qui régulent la perfusion osseuse chez les personnes valides et de les comparer aux personnes blessées à la moelle épinière (SCI). La SCI représente un « modèle » humain de charge réduite chronique avec perte de régulation sympathique en dessous du niveau de blessure qui altère probablement le contrôle de la perfusion osseuse. En conséquence, nos objectifs sont de : 1) Déterminer l'impact d'une charge compressive avec et sans contractions musculaires associées sur la perfusion tibiale ; 2) Déterminer l'impact de l'activité sympathique vasculaire et de la pression de perfusion systémique sur la perfusion tibiale ; 3) Comparer les changements de perfusion tibiale en réponse à des facteurs locaux et systémiques entre les personnes valides et les personnes atteintes de SCI.

La majorité des travaux sur le flux sanguin osseux ont porté sur des animaux et/ou se sont concentrés sur l'association entre une perfusion adéquate ou inadéquate et la santé osseuse. Par exemple, un débit insuffisant a été associé à une perte osseuse, à une croissance altérée et à un retard de cicatrisation des fractures. Cependant, les besoins métaboliques aigus de l'os dus à une charge avec ou sans contractions musculaires associées augmentent considérablement le débit. En effet, dans les deux minutes suivant les seules contractions musculaires isolées, il a été démontré que la perfusion tibiale augmentait de manière significative. De plus, lorsqu'il y a une charge de compression avec des contractions musculaires associées, le flux vers l'os peut doubler. De même, une décharge squelettique d'une durée aussi courte que dix minutes réduit de moitié la perfusion fémorale. Bien qu'il ne soit pas clair quels facteurs locaux spécifiques (par exemple, les sous-produits métaboliques) avec la charge pourraient être responsables de la régulation du flux sanguin, ces données suggèrent fortement que la perfusion osseuse est très sensible à la charge squelettique. En effet, il semble que des mécanismes de régulation similaires puissent être en jeu dans le contrôle du flux vers les os et les muscles squelettiques pendant l'exercice. De plus, le système vasculaire osseux est richement innervé par les nerfs sympathiques. L'application de norépinéphrine diminue le flux sanguin vers l'os intact et l'os isolé. De même, la stimulation sympathique diminue le flux vers l'os via l'activation des récepteurs alpha-adrénergiques. De plus, les muscles lisses des artérioles osseuses répondent comme prévu aux vasodilatateurs et aux vasoconstricteurs. Par conséquent, l'innervation sympathique du système vasculaire osseux sert un objectif fonctionnel dans le contrôle du flux. Si tel n'était pas le cas, indépendamment du lien entre métabolisme osseux et flux osseux, le réseau artériel osseux agirait comme un simple système passif de pression.

Une limite critique à l'étude du flux osseux chez l'homme a été le manque d'évaluations non invasives. Ainsi, il a été difficile d'élucider les mécanismes qui contrôlent la perfusion osseuse. La nature dense de l'os rend difficile l'étude de la perfusion et les techniques utilisées pour quantifier la circulation dans d'autres tissus sont soit difficiles, soit impossibles à appliquer à l'os in vivo. les chercheurs ont récemment démontré l'efficacité d'un système de spectroscopie proche infrarouge (NIRS) pour détecter de manière non invasive les changements dans la teneur en hémoglobine du tibia. Bien que nos travaux préliminaires aient montré l'utilité du NIRS, il n'a pas été conçu pour donner un aperçu de la régulation du flux sanguin et démêler les différents contributeurs possibles à la perfusion osseuse. Ici, les chercheurs proposent d'étudier différents mécanismes qui contrôlent le flux sanguin vers les os chez les personnes valides et les blessés de la moelle épinière (SCI). La population SCI offrira des informations précieuses sur les mécanismes de perfusion en tant que plusieurs contributeurs (c. la charge et le contrôle sympathique vasculaire) sont soit réduits soit perturbés.