JONCTIONS, ADHÉSION, MATRICE EXTRA CELLULAIRE Mardi 12 février 2008 JONCTIONS, ADHÉSION, MATRICE EXTRA CELLULAIRE Chapitre 19 p1065

Plan I – Jonctions cellulaires II – Adhésion cellulaire III – Matrice extra-cellulaire IV – Intégrines

III - LA MATRICE EXTRA CELLULAIRE Mardi 12 février 2008 III - LA MATRICE EXTRA CELLULAIRE p1090

Définition Tissu = cellules + espace extra cellulaire Mardi 12 février 2008 Définition Tissu = cellules + espace extra cellulaire Rempli de macromolécules = matrice extra cellulaire Protéines Polysaccharides  réseau en contact intime avec la surface des cellules p1090

Mardi 12 février 2008 Cellules entourées de matrice extra cellulaire (bourgeon de membre) Fig 19-33 p1090

Généralités Jonctions  tissus épithéliaux Mardi 12 février 2008 Généralités Jonctions  tissus épithéliaux Matrice extra cellulaire  tissus conjonctifs MEC > cellules  propriétés physiques des tissus Quantités très variables Cartilages, os +++ Cerveau  p1090

Fig 19-34 Tissu conjonctif sous-jacent à un épithélium p1090 Mardi 12 février 2008 Tissu conjonctif sous-jacent à un épithélium Fig 19-34 p1090

Les différents types de tissus conjonctifs Mardi 12 février 2008 Les différents types de tissus conjonctifs Calcifiés : os, dents … Transparents : cornée Câble : tendon Lame basale ... p1090

Rôles Pendant longtemps : charpente inerte Mardi 12 février 2008 Rôles Pendant longtemps : charpente inerte Actuellement : actif et complexe régulation du comportement de la cellule en contact Survie Développement Migration Prolifération Forme Fonction p1090

Propriétés Composition moléculaire complexe Incomplètement connue Mardi 12 février 2008 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 p1091

Plan p1091 Constituants du tissu conjonctif Substance fondamentale Mardi 12 février 2008 Plan Constituants du tissu conjonctif Substance fondamentale Glycosaminoglycannes Protéoglycannes Collagènes Élastine Fibronectine Matrice extra cellulaire  cytosquelette 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 Lame basale Matrice extra cellulaire  comportement de la cellule Dégradation de la matrice extra cellulaire et migration p1091

Mardi 12 février 2008 5 – Fibronectine #14p1103

Fibronectine Grosse glycoprotéine Chez tous les vertébrés Dimère Mardi 12 février 2008 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 #14p1103

Mardi 12 février 2008 Dimères de fibronectine en microscopie électronique (ombrage au platine) → extrémité – C Fig 19-53(A) #14p1103

Mardi 12 février 2008 Dimère de fibronectine Fig 19-53(BC) #14p1103

Modules de la fibronectine Mardi 12 février 2008 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 #14p1103

Le gène de la fibronectine Mardi 12 février 2008 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 #14p1103

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 Mardi 12 février 2008 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 #14p1103 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. Domain structure of fibronectin (FN). FN consists of type I (rectangles), type II (ovals) and type III (circles) repeats. Sets of repeats constitute binding domains for fibrin, FN, collagen, cells and heparin, as indicated. The three alternatively spliced segments, EIIIA, EIIIB and V (or IIICS), are in yellow. The assembly domain and FN-binding sites are highlighted in orange. SS indicates the C-terminal cysteines that form the dimer.

Mardi 12 février 2008 Modèle d’assemblage de la fibronectine dans la matrice 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 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. 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 facilite la formation de fibrilles. 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 #14p1103 Binding of compactly folded, inactive FN to diffusely distributed integrins induces receptor clustering and co-localization of talin (white ovals) and focal adhesion kinase (FAK) (red rectangles). FAK autophosphorylation (P) recruits Src (pink circles). (B) Clustered integrins with co-localized syndecan (gray and black bars) organize the actin cytoskeleton (green lines) and activate signaling molecules including Ras/MAP kinase (orange), Rho GTPase (violet) and protein kinase C (PKC) (blue). Signals downstream of these pathways further reinforce organization of actin and focal complexes. Contractile forces aid in converting inactive FN into the active extended form. (C) Concentration of active FN dimers at integrin clusters promotes FN–FN interactions and fibril assembly. Movement of 5ß1 integrins and associated proteins along stress fibers towards the cell center redistributes intracellular components into paxillin-rich focal adhesions (pink oval) and tensin-rich fibrillar adhesions (yellow rectangle). This movement may facilitate fibril formation. Modèle d’assemblage de la fibronectine dans la matrice 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 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 complexe focaux. Les forces de contraction favorisent la transformation de la fibronectine inactive en forme active déroulée. La concentration de dimères de fibronectine active déclenche les interacton FN-FN et la formation des fibrilles. Le mouvelment 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 facilite la formation de fibrilles

Motif répété de fibronectine de type III Mardi 12 février 2008 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 #14p1103

Méthodes d’étude des domaines Mardi 12 février 2008 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 #14p1103

Séquence RGD (Arg-Gly-Asp) Mardi 12 février 2008 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 #14p1103

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 Mardi 12 février 2008 Fig 19-53(BC) #14p1104

Séquence RGD (Arg-Gly-Asp) Mardi 12 février 2008 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 #14p1104

Sites où on trouve la séquence RGD (Arg-Gly-Asp) Mardi 12 février 2008 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) #14p1104

Mardi 12 février 2008 RGD  intégrines Reconnaissance de RGD par certaines intégrines (récepteurs membranaires) Chaque intégrine reconnaît spécifiquement son propre petit lot de molécules de la matrice #14p1104

Fibronectine FN plasmatique FN filamenteuse soluble Mardi 12 février 2008 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 #15p1104

Assemblage de la fibronectine fibrillaire Mardi 12 février 2008 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 » #15p1104

« Adhésions fibrillaires » Mardi 12 février 2008 « 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 #15p1104

Utéroglobuline Se li à la fibronectine Mardi 12 février 2008 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 #15p1105

Importance de la fibronectine dans le développement animal Mardi 12 février 2008 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 #15p1105