Quest-ce que la matrice extracellulaire?

Composition de lECM

LECM est un mélange complexe de protéines et de glycosaminoglycanes (une classe de polysaccharides chargés négativement). Il est composé de trois catégories de matériaux:

1. Glycosaminoglycanes et leurs protéoglycanes qui résistent aux forces de compression
2. Glycoprotéines adhésives (laminine, fibronectine, ténascine, nidogène)
3. Protéines fibreuses qui fournissent une résistance à la traction (collagènes, élastine)

Glycosaminoglycanes (GAG)

Les GAG étaient à lorigine principalement connus pour être des «agents de remplissage despace» dans lECM. Plus récemment ils se sont avérés être des molécules de signalisation actives dont les rôles dans divers processus cellulaires (y compris la production de cytokines, le recrutement des leucocytes et la réponse inflammatoire) sont importants pour contrôler le destin cellulaire7.

Les glycosaminoglycanes (GAG) sont des polysaccharides linéaires composés de deux saccharides basiques: un sucre aminé et un acide uronique 2,3. Le sucre aminé est généralement la N-acétyl-D-glucosamine (D-GlcNAc) ou la N-acétyl-D-galactosamine (D-GalNAc). lacide est soit lacide D-glucuronique (D-GlcA), soit lacide L-iduronique (L-IdoA) 7. Ces composants basiques sont varié en outre par épimérisation, sulfatation et désacétylation. Lordre de la chaîne glucidique et les autres modifications chimiques déterminent leur spécificité et leur fonctionnalité7.

Lhyaluronane est le GAG le plus simple car il est non sulfaté, ne subit pas dépimérisation et est composé dune répétition disaccharidique non modifiée . Il nest pas non plus généralement lié de manière covalente à aucune protéine. Les autres GAG sont le sulfate de chondroïtine (CS), le sulfate de dermatane (DS), le sulfate de kératane (KS) et le sulfate dhéparane (HS). Ces quatre GAG sont généralement liés de manière covalente aux protéines pour former des protéoglycanes. La chondroïtine et lhéparane sulfate sont largement modifiés par sulfatation 1,2,3.

Protéoglycanes

Un protéoglycane est composé dune protéine centrale avec un ou plusieurs GAG attachés de manière covalente. Ils sont stockés dans des granules sécrétoires, insérés dans la membrane plasmique ou sécrétés dans lECM8. Le tableau 2 répertorie plusieurs protéoglycanes ainsi que leur poids moléculaire, leurs chaînes GAG et leur localisation tissulaire.

Tableau 2. Protéoglycanes présents dans lECM8

Glycoprotéines

Laminine

Il existe actuellement 15 laminines hétérotrimériques connues6. La laminine est composée de chaînes α, β et γ dont il existe 5 chaînes α, 4 β et 6 γ2. Il a une structure en forme de croix avec 3 bras courts et 1 bras long. Les chaînes α possèdent un grand domaine globulaire connu sous le nom de domaine G aux extrémités C-terminales. Ce domaine est composé de 3 domaines LG (LG1-LG3) connectés par une région de liaison à deux autres domaines LG (LG4-LG5).Les intégrines se lient à LG1-3 et le dystroglycane à LG4-LG5. Il a été démontré que le sulfate dhéparane se lie à LG4 de la chaîne α16. La laminine est un composant de la matrice du sous-sol; cependant, lisoforme de la laminine présente varie avec le tissu2. La forme laminine-1 est la plus importante dans le développement précoce et est composée de chaînes α1, β1 et γ1.

Fibronectine

La fibronectine est un dimère avec un poids moléculaire de ~ 270 kDa. Il existe sous forme soluble dans le sang et les fluides corporels et dans les fibrilles de lECM. Il lie le collagène, lhéparine, dautres protéines de fibronectine et les intégrines de surface cellulaire. La fibronectine se lie aux intégrines via le motif tri-peptidique de larginine, de la glycine et de lacide aspartique (RGD) 2,3.

Protéines fibreuses

Collagène

Les collagènes sont le composant structurel majeur de lECM1. Ils sont la protéine la plus répandue dans la peau et les os, représentant 25% de la masse protéique totale2. Les collagènes fournissent un échafaudage pour la fixation de la laminine, des protéoglycanes et des récepteurs de surface cellulaire1. Vingt-huit types de collagènes (I – XXVIII) ont été identifiés à ce jour chez les vertébrés1. Les collagènes sont des protéines à triple hélice qui sont formées soit dhomotrimères soit dhétérotrimères de chaînes polypeptidiques, appelées chaînes α. Les chaînes α ont une répétition de trois acides aminés de Gly-XY, où X est généralement la proline et Y est la 4-hydroxyproline (proline modifiée après traduction) 1,2.

Sur la base de leurs architectures supramoléculaires, ces les types sont divisés en:

• fibrillaire (I, II, III, V, XI, XXIV et XXVII) – le type de collagène le plus courant, qui représente 90% du collagène dans le corps ; il est proéminent dans les os, la peau, les tendons, les ligaments et le cartilage. Les fibrilles ont un diamètre de 10-30 nm de diamètre et les fibres de collagène assemblées peuvent avoir un diamètre de 500-3000 nm.
• fibrilles associées (FACIT) (IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX , XXI, XXII); ces collagènes ne forment pas de fibrilles; au lieu de cela, ils se fixent aux collagènes formant des fibrilles; on pense quils ordonnent les fibrilles de collagène dans la matrice
• filament perlé (VI)
• formant un réseau (IV, VIII et X); ceux-ci forment des structures en forme de filet telles que dans la membrane basale; ils interagissent également avec des fibrilles dancrage (type VII) qui relient la membrane basale au collagène et à la laminine dans lECM. Le collagène IV sauto-assemble et joue un rôle déterminant dans la formation de la membrane basale.
• Collagènes transmembranaires (XIII, XVII, XXIII, XXV) Ces suprastructures ont des rôles fonctionnels dans ladhésion cellulaire, la différenciation, le développement tissulaire et lintégrité structurelle1.

Élastine

Lélastine, comme son nom lindique, fournit de lélasticité à lECM. Elle est produite sous forme de tropoélastine, une protéine précurseur de 72 kDa, et est sécrétée par la cellule. Dans lespace extracellulaire, il réticule avec dautres molécules délastine pour former des feuilles et des fibres. Lélastine est la principale protéine ECM présente dans les artères où elle compose ~ 50% de leur poids sec2.