Acquisition du capital osseux
à l'adolescence :
facteurs hormonaux

Charles SULTAN, Claire JEANDEL, Françoise PARIS

Parmi les facteurs influençant le risque d'ostéoporose, la masse minérale osseuse atteinte en fin de croissance ou pic de masse osseuse (PMO) joue un rôle essentiel (7).

Il est en effet clairement établi qu'une augmentation de 10 % du PMO réduit le risque de fracture ostéoporotique de façon significative (8).

L'adolescence représente une période cruciale pour la minéralisation du squelette. Il apparaît donc indispensable d'analyser les facteurs susceptibles d'optimiser la masse osseuse à la puberté. Certes, chez l'adulte jeune, les variations interindividuelles de la densité osseuse accusent une grande dispersion (de 30 à 80 %). C'est dire le rôle essentiel des facteurs génétiques (et ethniques)

Figure 1. Principaux déterminants du pic de masse osseuse à l'adolescence.

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dans l'acquisition du PMO. En fait, plusieurs paramètres conditionnent le développement de la masse osseuse à la puberté (figure 1) :

•   des facteurs nutritionnels (calcium) ;

•   des facteurs mécaniques et environnementaux ;

•   des facteurs hormonaux (E2, testostérone, 1-25 (OH)- D3).

L'absorptiométrie biphotonique à rayon X (DEXA) est la technique de référence pour évaluer la quantité de tissu osseux accumulé au cours de la maturation squelettique. Elle permet de déterminer la densité minérales osseuse (DMO) en g/m2, une mesure qui reflète de façon très fidèle le degré de résistance à la contrainte mécanique et donc d'évaluer le risque fracturaire. Les études longitudinales rapportées ces dernières années montrent qu'à la puberté, apparaît une différence de masse osseuse entre les sexes relevant d'un accroissement plus important de la taille des os et de l'épaisseur corticale chez les garçons que chez les filles. Chez la femme au niveau rachidien, près de 50 % de la masse osseuse du rachis lombaire sont acquis entre le stade II et IV de TANNER. De plus, deux ans après les premières règles, 95 % de la masse osseuse de l'adulte sont déjà constitués (figure 2).

Figure 2

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Au total, il apparaît que la poussée de croissance pubertaire soit contemporaine d'une accumulation de masse osseuse. L'acquisition de la masse osseuse est étroitement liée au stade pubertaire. La différence d'augmentation de la DMO entre les deux sexes résulte essentiellement de la précocité de la puberté chez les filles par rapport aux garçons.

1. Facteurs conditionnant le gain osseux pubertaire

L'accumulation de la masse osseuse est déterminée par des facteurs génétiques, endocriniens, nutritionnels et environnementaux qui affectent le développement squelettique.

a.   L'hérédité est sans doute importante comme le démontrent les comparaisons des masses minérales osseuses entre parents et enfants et surtout entre jumeaux mono et dizygotes : la composante génétique rend compte de 60 à 70 % de la variabilité interindividuelle des valeurs du PMO selon les sites squelettiques concernés.

   Une association entre polymorphisme du gène du récepteur de la vitamine D et la masse osseuse a été rapportée dans certaines études réalisées chez l'adulte. D'autres polymorphismes génétiques ont été analysés sans résultat définitif. La recherche du gène candidat se poursuit.

b.   Parmi les facteurs nutritionnels, le calcium, les phosphates, la vitamine D influencent la croissance osseuse. L'influence positive d'une augmentation des apports calciques avant la puberté sur l'augmentation de la masse osseuse à différents sites du squelette a été démontrée mais demande confirmation.

c.   Les facteurs environnementaux.

   L'exercice physique modéré favorise l'accumulation de la masse osseuse plus particulièrement pendant la période pubertaire. Les forces mécaniques, en stimulant la formation ostéoblastique favoriseraient la production locale de facteurs de croissance. A l'inverse, les sports de compétition réduisent l'acquisition de la masse osseuse surtout chez la fille à travers l'aménorrhée qu'ils induisent.

d.   Les facteurs endocriniens.

   Les stéroïdes sexuels (testostérone et oestradiol) et l'axe GH-IGF1 favorisent la croissance et la maturation du squelette ainsi que la minéralisation osseuse chez l'adolescent.

   Cette action sur la masse osseuse s'exerce directement ou indirectement via des facteurs sécrétés localement. Le rôle respec

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tif des stéroïdes sexuels et du couple GH-IGF1 a été évoqué pour rendre compte de l'insuffisance de minéralisation osseuse contemporaine des insuffisances de sécrétion des stéroïdes gonadiques ou des déficits en GH. Ainsi, la freination de l'axe gonadotrope par les analogues du LH-RH (lors de pubertés précoces centrales) entraîne une diminution significative de la DMO radiale et lombaire après un an de traitement.

   L'ostéopénie du syndrome de TURNER ou des aménorrhées de l'adolescente est par ailleurs bien connue. De la même façon, une réduction de la densité minérale osseuse est observée chez des adolescents porteurs d'hypogonadisme hypogonadotrope ou chez des hommes adultes ayant des antécédents de retard pubertaire. Dans ces cas, l'amélioration de la minéralisation osseuse par une androgénothérapie souligne indirectement le rôle des androgènes dans l'acquisition de la masse osseuse pendant la puberté.

Le rôle des oestrogènes dans les deux sexes a été démontré par l'observation de situations cliniques privilégiées comme le déficit en aromatase ou l'insensibilité aux oestrogènes. Dans les deux cas, l'absence de production des oestrogènes ou l'anomalie de leur action cellulaire génère un retard de maturation osseuse, une soudure incomplète des épiphyses et une ostéoporose sévère. L'ensemble de ces données démontre que les oestrogènes chez le garçon comme chez la fille ont un rôle essentiel dans l'acquisition de la masse osseuse à la puberté.

Figure 3

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Bien que la présence de récepteurs aux oestrogènes (a et b) et aux androgènes ait été rapportée au niveau des ostéoblastes, leur mécanisme d'action reste imprécis : l'existence d'un cross-talk entre la voie de signalisation de ER, AR et IGF1 est indiscutable. La démonstration d'une régulation de la production locale d'interleukine 6 (activateur de l'ostéoclastogénèse) soulève un certain nombre de questions relatives au remodelage osseux contemporain des derniers stades de la puberté.

En conclusion, la puberté représente une étape essentielle pour l'accumulation de la masse osseuse et la progression vers le PMO (figure 3). Les oestrogènes, les androgènes et le couple GH-IGF1 en sont les principaux déterminants endocriniens. Le PMO, capital osseux acquis en fin de croissance représente le facteur prédominant du risque d'ostéoporose. Les mesures de prévention primaire de l'ostéoporose consistent donc à optimiser l'acquisition de la masse osseuse pendant la croissance, à travers la supplémentation en calcium par exemple.

2. Bibliographie

[1]   CADOGAN J., BLUMSOHN A., BARKER M., EASTELL R. A longitudinal study of bone gain in pubertal girls : anthropometric and biochemical correlates. J. Bone Miner. Res., 1998, 13 : 1602 -1612

[2]   GILSANZ V., GIBBENS DT., ROE TF. et al. Vertebral bone density in children : effect of puberty. Radiology, 1988, 166 : 847 - 850.

[3]   GILSANZ V., BOECHAT MI, ROE TF. et al. Gender differences in vertebral body sizes in children and adolescents. Radiology, 1994, 190 : 673-677.

[4]   LIBANATI C., BAYLINK DJ, LOIS-WENZEL E., SRINIVASAN N., MOHAN S. : Studies on the potential mediators of skeletal changes occurring during puberty in girls. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1999, 84 : 2807 - 14.

[5]   RIBOT C., TRéMOLLIERES F., POUILLES JM et al. Mesure de la composition corporelle par absorptiométrie biphotonique à rayons X : principe, limites et indications. Rev. Franç. Endocrinol. Clin., 1997 , 38 : 4 - 12.

[6]   THEINTZ G., BUCHS B., RIZZOLI R. et al. Longitudinal monitoring of bone mass accumulation in healthy adolescents : evidence for a marked reduction after 16 years of age at the levels of lumbar spine and femoral neck in female subjects. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1992; 75 : 1060-1065.

[7]   RIZZOLI R., BONJOUR JP. Determinants of peak bone mass and mechanisms of bone loss. Osteoporos. Int., 1999 ; suppl 2 : S17-23.

[8]   SABATIER JP., GUAYDIER-SOUQUIèRES G., BENMALEK A., MARDELLI C. Evolution of lumbar mineral content during adolescence and adulthood : a longitudinal study in 395 healthy females 10-24 years of age and 206 premenopausal women. Osteoporos. Int., 1999, 9 : 476-482.

[9]   TREMOLLIERES F. Acquisisition du capital minéral osseux : rôle des stéroides sexuels. In Endocrinologie Développement de l'enfant, Séminaire Pédiatrique, Inst. pasteur, Paris, 22-23 janvier 2001 : 5 -7.