La fibronectine
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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 5 – Fibronectine 12 Fibronectine • Grosse glycoprotéine • Chez tous les vertébrés • Dimère – 2 grosses sous-unités reliées par des pont S–S – Chaque sous-unité = • Domaines distincts – Séparés par des régions flexibles de la chaîne – Constitués de modules plus petits 13 • Dimères de fibronectine en microscopie électronique (ombrage au platine) • → extrémité – C Fig 19-53(A) 14 • Dimère de fibronectine Fig 19-53(BC) 15 Modules de la fibronectine • Sont répétés • Codés par un exon différent • ( le gène de fibronectine aurait évolué par de multiples duplications d’exon comme pour le collagène) • Le plus important : motif répété de fibronectine de type III 16 Le gène de la fibronectine • Un seul gros gène qui code pour toutes les fibronectines • Environ 50 exons de taille voisine • Une seule grosse molécule d’ARN → • Toutes les formes de fibronectine par épissage alternatif • Isoformes de fibronectine 17 • Structure des domaines de la fibronectine (FN) • La fibronectine est constituée de répétitions de type I (rectangles), de type II (ovales), et de type III (cercles) • Des regroupements de motifs répétés constituent les domaines de liaison pour la fibrine, la FN, le collagène, les cellules et l’héparine. • EIIIA, EIIIB et EIIIV (ou EIIICS), en jaune résultent de l’épissage alternatif. • Le domaine d’assemblage et les sites de fixation à la fibronectine sont en orange Wierzbicka-Patynowski I, Schwarzbauer JE. The ins and outs of fibronectin matrix assembly. J Cell Sci. 2003 Aug 15;116(Pt 16):3269-76. fig1 18 Wierzbicka-Patynowski I, Schwarzbauer JE. The ins and outs of fibronectin matrix assembly. J Cell Sci. 2003 Aug 15;116(Pt 16):3269-76. fig3 • Modèle d’assemblage de la fibronectine dans la matrice (A)La liaison de fibronectine repliée inactive à des molécules d’intégrine éparses entraîne l’agrégation des récepteurs et la co-localisation avec la taline et la Focal Adhesion Kinase (FAK). L’autophosphorylation de la FAK (P) recrute Src (B) Les intégrines agrégées avec le syndécanne organise le cytosquelette d’actine et active des molécules de signalisation dont Ras/MAP kinase, GTPase Rho et la protéine kinase C (PKC). Les signaux aval renforcent l’organisation de l’actine et les complexes focaux. Les forces de contraction favorisent la transformation de la fibronectine inactive en forme active déroulée. (C)La concentration de dimères de fibronectine active déclenche les interacton FN-FN et la formation des fibrilles. Le mouvement des intégrines alpha5 beta1 et des protéines associées le long des fibres de stress vers le centre de la cellule redistribue les composants intracellulaires pour former des adhésions focales riches en paxilline et des adhésions riches en tensine. Il se peut que ce mouvement 19 facilite la formation de fibrilles. Motif répété de fibronectine de type III • • • • • Principal module de la molécule de fibronectine Se lie aux intégrines 90 acides aminés de long Au moins 15 fois dans chaque sous-unités Un des domaines protéiques les plus communs chez les vertébrés 20 Méthodes d’étude des domaines • On casse la molécule en petits morceaux • Enzymes protéolytiques à faible concentration qui coupent entre les domaines • On étudie la fonction des domaines individuellement 21 Séquence RGD (Arg-Gly-Asp) • Utilisation de peptides synthétiques correspondant à différents segments du domaine de liaison cellulaire → • Identification d’une séquence tripeptidique Arg-Gly-Asp (RGD) retrouvée dans un des motifs répétés de fibronectine type III 22 • Structure 3-D de 2 motifs répétés de FN type III (cristallographie des rayons X) • Le motif répété fibronectine type III est le principal module de la fibronectine • Il faut sa séquence de synergie et RGD pour le site de liaison à la cellule Fig 19-53(BC) 23 Séquence RGD (Arg-Gly-Asp) • Des peptides même très courts contenant RGD entrent en compétition avec la fibronectine pour se fixer sur le site de liaison de la cellule • RGD fixé sur une surface solide → adhésion de la cellule 24 Sites où on trouve la séquence RGD (Arg-Gly-Asp) • Fibronectine • Fibrinogène (fabrication de médicaments anti-coagulants) • Venin de serpents contiennent des protéines à RGD (=disintégrines) 25 RGD intégrines • Reconnaissance de RGD par certaines intégrines (récepteurs membranaires) • Chaque intégrine reconnaît spécifiquement son propre petit lot de molécules de la matrice 26 Fibronectine • FN plasmatique – soluble – caillot, cicatrisation, phagocytose, … • FN filamenteuse – – – – Très insoluble Assemblée à la surface des cellules Dans la matrice extra cellulaire Molécules liées les unes aux autres par des ponts disulfures supplémentaires 27 Assemblage de la fibronectine fibrillaire • Ne peut pas s’assembler ailleurs qu’à la surface de certaines cellules ( collagène fibrillaire qui peut s’assembler en tube à essai) • D’autres protéines sont indispensables à la formation des fibrilles (dont des intégrines de liaison à la fibronectine) • Dans les fibroblastes les fibrilles de fibronectine s’associent avec des intégrines à des sites appelés « adhésions fibrillaires » 28 « Adhésions fibrillaires » • Distinctes des contacts focaux – Plus allongées – Protéines d’ancrage intracellulaires différentes • La formation des fibrilles nécessite l’action d’une tension exercée par la cellule • Certaines protéines sécrétées (eg utéroglobuline) empêchent l’assemblage de fibronectine en des endroits inappropriés 29 Utéroglobuline • Se li à la fibronectine • L’empêche de former des fibrilles dans le rein • Mutation du gène de l’utéroglobuline chez la souris accumulation de fibrilles de fibronectine insoluble dans le rein 30 Importance de la fibronectine dans le développement animal • Expériences d’inactivation de gène • Si impossibilité de fabriquer de la fibronectine mort dans l’embryogenèse précoce par incapacité des cellules endothéliales à fabriquer des vaisseaux sanguins corrects • Anomalies des interactions entre ces cellules(endothéliales) et la matrice extracellulaire qui contient normalement de la fibronectine 31
