2-La matrice extra cellulaire des tissus conjonctifs des animaux
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JONCTIONS, ADHÉSION, MATRICE EXTRA CELLULAIRE Plan I – Jonctions cellulaires II – Adhésion cellulaire III – Matrice extra-cellulaire IV – Intégrines 2 III - LA MATRICE EXTRA CELLULAIRE 3 Définition • Tissu = cellules + espace extra cellulaire • Rempli de macromolécules = matrice extra cellulaire – Protéines – Polysaccharides réseau en contact intime avec la surface des cellules 4 • Cellules entourées de matrice extra cellulaire (bourgeon de membre) Fig 19-33 5 Généralités • Jonctions tissus épithéliaux • Matrice extra cellulaire tissus conjonctifs – MEC > cellules – propriétés physiques des tissus – Quantités très variables • Cartilages, os +++ • Cerveau 6 • Tissu conjonctif sous-jacent à un épithélium Fig 19-34 7 Les différents types de tissus conjonctifs • Calcifiés : os, dents … • Transparents : cornée • Câble : tendon • Lame basale • ... 8 Rôles • Pendant longtemps : charpente inerte • Actuellement : actif et complexe régulation du comportement de la cellule en contact – – – – – – Survie Développement Migration Prolifération Forme Fonction 9 Propriétés • Composition moléculaire complexe • Incomplètement connue • Origine très ancienne • Présent dans tous les êtres pluricellulaires – Cuticule des vers et des insectes – Coquilles des mollusques – Parois des cellules végétales 10 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. Constituants du tissu conjonctif Substance fondamentale a) b) Glycosaminoglycannes Protéoglycannes a) Action de la cellule sur la matrice extra cellulaire : régulation de l’assemblage des fibrilles de fibronectine par les filaments d’actine intracellulaires Action de la matrice extra cellulaire sur la cellule : guidage de la migration cellulaire par les glycoprotéines de la matrice Collagènes Élastine Fibronectine Matrice extra cellulaire cytosquelette b) 7. 8. 9. Lame basale Matrice extra cellulaire comportement de la cellule Dégradation de la matrice extra cellulaire et migration 11 2 - Substance fondamentale a - Glycosaminoglycannes b - Protéoglycannes 12 a - Glycosaminoglycannes • Chaîne polysaccharidique non branchée • Répétition d’unités disaccharidiques • Un des 2 sucres est toujours – N-acétylglucosamine ou – N-acétylgalactosamine – En général sulfaté • L’autre sucre = acide uronique – Glucuronique ou – Iduronique 13 • Séquence disaccharidique répétée d'un GAG (dermatane sulfate) – 70 à 200 sucres de long – beaucoup de charges négatives (COO- ou SO4--) Fig 19-36G 14 Les 4 grands groupes de GAG 1 2 3 Acide hyaluronique Ac D glucuronique N-Ac glucosamine Chondroïtine Sulfate Ac D glucuronique N-Ac galactosamine Ac D glucuronique ou Ac L iduronique Ac D glucuronique ou Ac L iduronique N-Ac galactosamine Ac D glucuronique ou Ac L iduronique D- Galactose N-Ac glucosamine Dermatane Sulfate Héparane Sulfate Héparine 4 Kératane Sulfate N-Ac glucosamine N-Ac glucosamine 0 - 0 TC, peau, vitré, cartilage,synovia le 0,2-2,3 + D galactose D-xylose Cartilage,cornée, os, peau, artères 1-2 + D galactose D-xylose Peau, vaisseaux, cœur, valves 0,2-2 + D galactose D-xylose 2-3 + D galactose D-xylose + D galactosamine D-mannose L-fucose Ac Sialique 0,9-1,8 Poumon, artères, surface cellulaire,lame basale Poumon, foie, peau, mastocytes Cartilage, cornée, disque intervertébral 15 Fig • Dimensions et volumes relatifs occupés par différentes macromolécules • Ne peuvent pas se replier en structure globulaire compacte • Très hydrophiles • Forment des gels à faible concentration 19-37 • Attirent les Na + attirent l’eau • Résistent à la compression (centaines d’atmosphères sur un genou) 16 Les Glycosaminoglycannes • Moins de 10% du poids des protéines fibreuses dans le tissu conjonctif • Forment des gels hydratés → remplissent les espaces extracellulaires 17 Déficit génétique de la synthèse de dermatane sulfate • Petite taille • Vieillissement prématuré • Troubles cutanés • Troubles des articulations • Troubles ostéo-musculaires 18 Invertébrés et plantes • Les plus abondants biopolymères sur terre – Cellulose (polyglucose) – Chitine (insectes, crustacés, arthropodes) 19 Un cas particulier de glycosaminoglycannes : l’acide hyaluronique 20 • Séquences disaccharidiques répétées de l'acide hyaluronique Fig 19-38 21 Acide hyaluronique (1 de 3) • Le plus simple des GAG • Jusqu ’à 25 000 unités disaccharidiques • Non sulfaté ( le seul ) • Dans tous les tissus (surtout embryon) • Le plus précoce phylogénétiquement • Un seul type d’unité disaccharidique • Chaîne très longue (milliers de sucres) • Non lié de façon covalente à des protéines 22 Acide hyaluronique (2 de 3) • Libéré hors de la cellule au fur et à mesure de sa formation par une enzyme de la membrane plasmique • Résiste à la compression • Rôle de remplissage surtout chez l’embryon • Peut modifier une forme en se gonflant d’eau • Sécrété par une cellule pour créer un espace où migrera la cellule – – – – Cœur Cornée Autres organes A la fin de la migration dégradation grâce à la hyaluronidase 23 Acide hyaluronique (3 de 3) • Réparation des plaies • Lubrifiant dans la synoviale • Interactions très importantes avec les autres molécules de la matrice extra-cellulaire – Protéines – Protéoglycannes 24 b – Protéoglycannes • Tous (sauf ac. Hyaluronique) les glycosaminoglycannes sont liés de façon covalente à une protéine (= noyau protéique) pour former un protéoglycanne • Fabrication de la protéine dans le réticulum endoplasmique 25 Addition des chaînes polysaccharidiques • Dans le Golgi • Addition d’un tétrasaccharide de liaison à une sérine du noyau protéique • Sert d’amorce pour la croissance de la chaîne • Addition sucre par sucre grâce à une glycosyl transférase spécifique • Modifications covalentes des saccharides • Quelques épimérisations + sulfatations 26 • Liaison entre une chaîne de GAG et son noyau protéique dans un protéoglycanne – Choix de la sérine ? Fig 19-39 27 Protéoglycannes / Glycoprotéines Protéoglycannes Glycoprotéines • au moins 1 GAG • le noyau protéique est en général une GP • jusqu’à 95 % de • 1 à 60 % de sucre sucre (en poids) en poids • longues chaînes non branchées ( 80 • nombreuses petites résidus) chaînes branchées • beaucoup plus gros que GP 28 2 exemples de protéoglycannes • Agrécanne (dans le cartilage) • Décorine (sécrétée par les fibroblastes) 29 Agrécanne (dans le cartilage) • PM = 3 millions • Plus de 100 chaînes de glycosaminoglycannes – 100 chaînes de Chondroïtine sulfate – 30 chaînes de kératane sulfate • Noyau protéique – Riche en sérine – 3000 acides aminés – 1 chaîne tous les 20 acides aminés 30 Décorine (sécrétée par les fibroblastes) • « décore » les fibrilles de collagène • PM = 40 000 • 1 seule chaîne de glycosaminoglycanne 31 Fig 19-40 • Petit (décorine) et énorme(agrécanne) protéoglycanne représentés à la même échelle • Les chaînes oligosaccharidiques des noyaux protéiques ne sont pas représentées 32 Hétérogénéité illimitée des protéoglycannes • Par le noyau protéique variable mais identique à n’importe quelle protéine • Par les sucres – Nombre et type de glycosaminoglycannes – Sulfatation des sucres • Impossibilité de classer les glycosaminoglycannes 33 Rôles des protéoglycannes • Grande diversité moléculaire rôles probablement + importants que prévu • Gels de taille et de charges variables • Maintenir de l’eau autour des cellules • Filtre sélectif autour des cellules – Perlécane (HSPG) dans la lame basale du glomérule rénal (filtration glomérulaire) 34 Rôles des protéoglycannes dans la signalisation cellulaire • Se lient à des facteurs de croissance sécrétés → augmentent ou inhibe leur activité • Liaison de ces facteurs de croissance – Le plus souvent aux chaînes des glycosaminoglycannes (FGF) – Parfois au noyau protéique (TGF-) 35 Exemple de héparane sulfate protéoglycanne – Les chaînes d’héparane sulfate protéoglycanne se lient au FGF (Fibroblast Growth Factor) → – Oligomérisation (des molécules de facteurs de croissance) → – Liaison et activation de leurs récepteurs de surface qui sont des tyrosine kinases transmembranaires → – Stimulation de la prolifération de certaines cellules 36 Rôles des protéoglycannes sur les protéases et les inhibiteurs de protéases • Protéoglycannes se lient et régulent ces protéines sécrétoires par 1. immobilisation de la protéine près du site où elle est produite 2. blocage stérique de l’activité de la protéine 3. réservoir pour libération ultérieure 4. protection contre une protéolyse 5. modification ou concentration de la protéine pour une meilleure présentation aux récepteurs de surface 37 Rôles des protéoglycannes dans l’inflammation • Héparane sulfate protéoglycannes immobilisent les chimiokines (molécules chimiotactiques attractives) • À la surface d’un endothélium d’un vaisseau dans un foyer inflammatoire → maintien continu de l’arrivée des leucocytes du sang vers les tissus 38 Résumé du rôles des protéoglycannes • Eau, filtre • Signalisation cellulaire • Régulation de l’activité sécrétoire des cellules • Inflammation 39 Constitution de complexes moléculaires • Protéoglycannes + Glycosaminoglycannes → énormes complexes • Agrécanne = principal protéoglycanne du cartilage • Édifices moléculaires de la taille d’une bactérie 40 Fig 19-41(A) • Agrégat d'agrécanne de cartilage foetal de boeuf (microscopie électronique + ombrage au platine) 41 Fig 19-41(B) • Schéma d'agrégat d'agrécanne – poids moléculaire jusqu'à 108 – volume jusqu'à 2 X 10-12 cm3 (bactérie) – Deux protéines de liaison (non covalente) à l’acide hyaluronique Monomère d'agrécanne 42 Protéines de liaison (non covalente) des noyaux protéiques à l’acide hyaluronique • Stabilisent l’agrégat d’agrécanne • Membres de la famille des protéines de liaison à l’acide hyaluronique • Dont certaines sont des protéines de surface 43 Organisation supra moléculaire • Glycosaminoglycannes + protéoglycannes + autres protéines de la matrice (collagène ou lame basale) → structures complexes • eg : décorine – Essentiel à la formation des fibres de collagène – Souris déficientes en décorine → peau fragile • Très difficile à étudier car – très riche en eau – Très sensible à pH, force ionique,conditions osmotiques 44 • Protéoglycannes dans la matrice extra cellulaire du cartilage de rat en cryo-substitution (congélation à -196° + fixation-coloration à froid) • Réseau de fins filaments (les zones denses sont les noyaux protéiques) Fig 19-42 45 Les deux types de protéoglycannes 1. Sécrétés dans la matrice extracellulaire 2. Composants de la membrane plasmique – – Noyau protéique qui traverse la bicouche lipidique Noyau protéique lié à un GPI (glycosyl phosphatidyl inositol) 3. Vésiculaires 46 Les protéoglycannes de surface • Parfois co-récepteurs collaborant avec des récepteurs – Pour lier les cellules à la matrice extra-cellulaire – Pour déclencher la réponse de la cellule à des signaux extracellulaires • Certains récepteurs sont des protéoglycannes 47 Protéoglycannes de surface 1. 2. Syndécanne -glycanne 48 1 - Syndécanne • Noyau protéique transmembranaire • Domaine extra cellulaire : jusqu’à 3 chaînes de chondroïtine sulfate et héparane sulfate • Domaine cytosolique cortex cellulaire (actine) • Localisé – Surface des fibroblastes et cellules épithéliales – Récepteurs à la matrice (collagène, fibronectine, MEC …) – Contacts focaux des fibroblastes → module l’action des intégrines par action sur • La fibronectine • Les éléments du cytosquelette • Les protéines de signalisation dans la cellule • Se lient au FGF pour le présenter au FGF-r de la même cellule 49 2 - -glycanne • Protéoglycanne de membrane plasmique • Se lie au TGF- et le présente au récepteur du TGF- (comme syndécanne avec le FGF) 50 Protéoglycannes membranaires comme co-récepteurs • Inactivation de protéoglycannes spécifiques par mutation chez la drosophile • La protéine Wingless est sécrétée • Ses voies de signalisation dépendent de sa liaison à un co-récepteur héparane sulfate protéoglycanne spécifique appelé Dally sur la cellule cible • Déficit en Dally → défaut de la signalisation Wingless → même défaut que la mutation dans le gène wingless lui même 51 Protéoglycannes vésiculaires • Serglycines – non sécrétés dans la MEC – contenus dans les vésicules sécrétoires – servent à l’empaquetage des molécules sécrétoires 52 Protéoglycannes les plus courants 53 Les protéines fibreuses • Le collagène • L’élastine 54
