Sujet : La mise en place et le devenir des matrices extracellulaires

A-0610
MEC
SESSION 2010
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Filière BCPST-Véto
BIOLOGIE
Epreuve A
Durée : 1 h 15
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Seul un plan détaillé (avec titres et quelques mots (idées) clés) est demandé.
Seules l’introduction, les transitions et la conclusion seront entièrement rédigées.
Sujet :
La mise en place et le devenir des matrices
extracellulaires au cours du développement et leur
diversité fonctionnelle au sein des tissus
N.B. Le sujet sera limité aux Angiospermes et aux Vertébrés.
La biochimie des matrices ne doit pas faire l’objet d’une partie spécifique.
L’expression « matrices extracellulaires » pourra être écrite MEC.
BAREME DE CORRECTION DU DEVOIR N°6 : Soin général, orthographe, mots clés
Introduction : Amener le sujet : par la notion de tissu en insistant sur la cohésion intercellulaire assurée par différents
systèmes d'adhérence et en particulier des interactions entre cellules et une structure extracellulaire tridimensionnelle
supramacromoléculaire plus ou moins développée, qu'elles ont mis en place, appelée la matrice extracellulaire.
Poser la problématique : La grande diversité fonctionnelle des matrices peut être reliée à une grande diversité
biochimique et structurale de MEC tant chez les animaux que les végétaux (paroi végétale) mais aussi au niveau de leurs
différents tissus (paroi I et II notamment). Les modalités de leur mise en place par les cellules qui les sécrètent
conduisent à cette diversité. Le développement embryonnaire et postembryonnaire (Angiospermes et Amphibiens)
associant croissance, morphogenèse et organogenèse de l'être vivant, soutendu au niveau cellulaire par des phénomènes
de divisions, de mouvements, de grandissements et de différenciation cellulaire impliquent donc les MEC.
Déduire le plan : Les modalités de mise en place des MEC seront envisagées d'une façon générale puis leur devenir et
leurs implications au cours du développement seront abordés, leur état différencié permettant enfin d'envisager leur
diversité fonctionnelle. Les molécules matricielles (protéines, glycoprotéines, protéoglycanes, polyosides et dérivés) ne
seront pas détaillées sur le plan biochimique mais la relation structure fonction sera systématiquement signalée.
I- La mise en place des MEC
A- La sécrétion des composants des MEC par les cellules
Cellules épithéliales (Lame basale) ou fibroblastes du conjonctif : synthèse protéique cytosolique, flux membranaire via
RER (hydroxylation collagène), Golgi (polym. des GAG, glycosylations collagène), Vésicules (triple hél de procoll.)
B- La mise en place particulière de la cellulose et de l’acide hyaluronique
Rosette, rails microtubules, plan d'orientation variable ; complexe membranaire
C- L'organisation tridimensionnelle par des liaisons fortes ou faibles
Exocytose, clivage de propeptides tropocollagène ; Fibrilles fibres de collagène et cellulose (liaisons intra et
intermoléculaires) ; polymérisation de la lignine
Tr.: Dès le zygote, une néosynthèse de MEC se produit chez les Angiospermes, MEC de fécondation chez les
Mammifères. Constant renouvellement digestion / resynthèse. Elles participent au développement mais elles évoluent
au cours du développement et se différencient parallèlement aux cellules.
II- Les MEC au cours du développement
A- MEC, divisions cellulaires et cohésion intercellulaire
Cytodiérèse végétale, phragmoplaste, plaque équatoriale, futurs plasmodesmes, jonctions adhérentes matrice / mb
B- MEC, mouvements cellulaires et orientation de la croissance
chez les animaux Exp. Blastocoele : Fibronectine/intégrines/cytosquelette lamellipodes / filipodes
chez Angio. Tube pollinique vitronectine/intégrines/cytosquelette
C- Matrices et grandissement cellulaire chez les végétaux
pH hydrolases, auxines==> pompes H+, plasticité parois I (expansines, liaisons H, hémicelluloses), intussuception
D-Matrices et différenciation cellulaire : PI ==> PII lignification / sclérification (ex. du Xylème) ponctuations lyse
pariétale, subérification, cires, diversité tissulaire (assimilateurs, protecteurs, conducteurs, soutien et sécréteurs)
Différenciation de terminaison synaptique lors de régénération nerveuse au niveau de la matrice synaptique
Ossification minéralisation de MEC (carbonates et phosphates de calcium)/ remaniements permanents
Tr.: La fonction des cellules différenciées dépendent des propriétés des MEC (surtout chez les végétaux si cell.mortes)
III- Les fonctions des MEC
A- Des fonctions mécaniques
Paroi squelettique (élasticité (hémicelluloses), contre pression),
squelette interne (cartilage ou os); résistance à la traction (collagène, élastine, cellulose)
à la pression (gel de glycosaminoglycanes et protéoglycanes, pectines et hémicelluloses)
Organisation tissulaire cohésion (fibronectine du conjonctif, laminine de la lame basale, interactions avec protéines
membranaires (intégrines) hémidesmosomes
B- Des voies de circulation +/- sélective, rôle de barrière réseau très hydraté (GAG et pectines)
Lame basale, Apoplasme diffusion (nutriments métabolites, hormones, sécrétions paracrines, O2, CO2), migration cell.
Plasmodesmes
C- Des zones de fixation moléculaires in MEC +/- spécialisées
Ovocyte II et zygote : Zone pellucide ancrage spz et reconnaissance sp. Glycoprotéines ZP3/ZP2/ZP1, MEC de
fécondation protectrice évitant la polyspermie
Action enzymatique localisée (Ach estérase dans la lame basale de l’espace synaptique)
Corecepteurs d'hormones facteurs de croissance disponibilité variable in tissus, transduction via intégrines, ancrage de
protéines intrinsèques ==> polarité cellulaire (lame basale)
CONCLUSION : Sécrétion très générale des cellules des organismes pluricellulaires, les MEC assurent des fonctions
comparables (analogies) chez les animaux et les végétaux (mécanique (cohésion / soutien), circulation) alors que leur
biochimie est très différente mais les propriétés des macromolécules impliquées sont identiques. Diversité fonctionnelle
des matrices résultats de la différenciation cellulaire au cours du développement, impliquée dans la spécialisation
fonctionnelle des tissus (en particulier chez les Angiospermes).
Ouverture : Les MEC des procaryotes (gram + ou gram- ) peuvent être évoquées mais elles seront vues fin mars DSL...
Les MEC très spécialisées des animaux à fonction d'exosquelette (coquille, carapace, cuticule (chitine...) protection
soutien et mues (chez les arthropodes et les Némathelminthes), la coquille grandissant avec l'animal chez les
Mollusques... Aussi les protoplastes, cellules végétales sans paroi...
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