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

2 - Substance fondamentale Mardi 12 février 2008 2 - Substance fondamentale a - Glycosaminoglycannes b - Protéoglycannes #2p1091

a - Glycosaminoglycannes Mardi 12 février 2008 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 #2p1091

Séquence disaccharidique répétée d'un GAG (dermatane sulfate) 70 à 200 sucres de long beaucoup de charges négatives (COO- ou SO4--) Mardi 12 février 2008 Fig 19-36G #2p1091

Les 4 grands groupes de GAG Mardi 12 février 2008 Les 4 grands groupes de GAG #2p1092

Mardi 12 février 2008 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 Attirent les Na +  attirent l’eau Résistent à la compression (centaines d’atmosphères sur un genou) Fig 19-37 #2p1092

Les Glycosaminoglycannes Mardi 12 février 2008 Les Glycosaminoglycannes Moins de 10% du poids des protéines fibreuses dans le tissu conjonctif Forment des gels hydratés → remplissent les espaces extracellulaires #2p1092

Déficit génétique de la synthèse de dermatane sulfate Mardi 12 février 2008 Déficit génétique de la synthèse de dermatane sulfate Petite taille Vieillissement prématuré Troubles cutanés Troubles des articulations Troubles ostéo-musculaires #2p1092

Invertébrés et plantes Mardi 12 février 2008 Invertébrés et plantes Les plus abondants biopolymères sur terre Cellulose (polyglucose) Chitine (insectes, crustacés, arthropodes) #2p1092

Un cas particulier de glycosaminoglycannes : l’acide hyaluronique Mardi 12 février 2008 Un cas particulier de glycosaminoglycannes : l’acide hyaluronique #3p1092

Fig 19-38 Séquences disaccharidiques répétées de l'acide hyaluronique Mardi 12 février 2008 Séquences disaccharidiques répétées de l'acide hyaluronique Fig 19-38 #3p1092

Acide hyaluronique (1 de 3) Mardi 12 février 2008 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 #3p1092

Acide hyaluronique (2 de 3) Mardi 12 février 2008 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 #3p1093

Acide hyaluronique (3 de 3) Mardi 12 février 2008 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 #3p1093

Mardi 12 février 2008 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 #4p1093

Addition des chaînes polysaccharidiques Mardi 12 février 2008 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 #4p1093

Mardi 12 février 2008 Liaison entre une chaîne de GAG et son noyau protéique dans un protéoglycanne Choix de la sérine ? Fig 19-39 #4p1093

Protéoglycannes / Glycoprotéines Mardi 12 février 2008 Protéoglycannes au moins 1 GAG le noyau protéique est en général une GP jusqu’à 95 % de sucre (en poids) longues chaînes non branchées ( 80 résidus) beaucoup plus gros que GP Glycoprotéines 1 à 60 % de sucre en poids nombreuses petites chaînes branchées #4p1093

2 exemples de protéoglycannes Mardi 12 février 2008 2 exemples de protéoglycannes Agrécanne (dans le cartilage) Décorine (sécrétée par les fibroblastes) #4p1093

Agrécanne (dans le cartilage) Mardi 12 février 2008 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 #4p1093

Décorine (sécrétée par les fibroblastes) Mardi 12 février 2008 Décorine (sécrétée par les fibroblastes) « décore » les fibrilles de collagène PM = 40 000 1 seule chaîne de glycosaminoglycanne #4p1093

Mardi 12 février 2008 Fig 19-40 Petit (décorine) et énorme(agrécanne) protéoglycanne représentés à la même échelle Les chaînes oligosaccharidiques des noyaux protéiques ne sont pas représentées #4p1093

Hétérogénéité illimitée des protéoglycannes Mardi 12 février 2008 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 #4p1093-1094

Rôles des protéoglycannes Mardi 12 février 2008 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) #5p1094

Rôles des protéoglycannes dans la signalisation cellulaire Mardi 12 février 2008 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-) #5p1094

Exemple de héparane sulfate protéoglycanne Mardi 12 février 2008 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 #5p1094

Mardi 12 février 2008 Rôles des protéoglycannes sur les protéases et les inhibiteurs de protéases Protéoglycannes se lient et régulent ces protéines sécrétoires par immobilisation de la protéine près du site où elle est produite blocage stérique de l’activité de la protéine réservoir pour libération ultérieure protection contre une protéolyse modification ou concentration de la protéine pour une meilleure présentation aux récepteurs de surface #5p1094

Rôles des protéoglycannes dans l’inflammation Mardi 12 février 2008 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 #5p1094

Résumé du rôles des protéoglycannes Mardi 12 février 2008 Résumé du rôles des protéoglycannes Eau, filtre Signalisation cellulaire Régulation de l’activité sécrétoire des cellules Inflammation #5p1094

Constitution de complexes moléculaires Mardi 12 février 2008 Constitution de complexes moléculaires Protéoglycannes + Glycosaminoglycannes → énormes complexes Agrécanne = principal protéoglycanne du cartilage Édifices moléculaires de la taille d’une bactérie #6p1095

Mardi 12 février 2008 Agrégat d'agrécanne de cartilage foetal de boeuf (microscopie électronique + ombrage au platine) Fig 19-41(A) #6p1095

Fig 19-41(B) Schéma d'agrégat d'agrécanne Mardi 12 février 2008 Monomère d'agrécanne 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 Fig 19-41(B) #6p1095

Mardi 12 février 2008 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 #6p1095

Organisation supra moléculaire Mardi 12 février 2008 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 #6p1095

Mardi 12 février 2008 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 #6p1095

Les deux types de protéoglycannes Mardi 12 février 2008 Les deux types de protéoglycannes Sécrétés dans la matrice extra-cellulaire Composants de la membrane plasmique Noyau protéique qui traverse la bicouche lipidique Noyau protéique lié à un GPI (glycosyl phosphatidyl inositol) Vésiculaires #7p1095

Les protéoglycannes de surface Mardi 12 février 2008 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 #7p1096

Protéoglycannes de surface Mardi 12 février 2008 Protéoglycannes de surface Syndécanne -glycanne #7p1096

1 - Syndécanne Noyau protéique transmembranaire Mardi 12 février 2008 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 #7p1096

2 - -glycanne Protéoglycanne de membrane plasmique Mardi 12 février 2008 2 - -glycanne Protéoglycanne de membrane plasmique Se lie au TGF- et le présente au récepteur du TGF- (comme syndécanne avec le FGF) #7p1096

Protéoglycannes membranaires comme co-récepteurs Mardi 12 février 2008 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 #7p1096

Protéoglycannes vésiculaires Mardi 12 février 2008 Protéoglycannes vésiculaires Serglycines non sécrétés dans la MEC contenus dans les vésicules sécrétoires servent à l’empaquetage des molécules sécrétoires #7p1096

Protéoglycannes les plus courants Mardi 12 février 2008 Protéoglycannes les plus courants #7p1096

Les protéines fibreuses Mardi 12 février 2008 Les protéines fibreuses Le collagène L’élastine #8p1096