JONCTIONS, ADHÉSION, MATRICE EXTRA CELLULAIRE

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Plan

I – Jonctions cellulairesII – Adhésion cellulaireIII – Matrice extra-cellulaireIV – Intégrines

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III - LA MATRICE EXTRA CELLULAIRE

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Définition

• Tissu = cellules + espace extra cellulaire

• Rempli de macromolécules = matrice extra cellulaire– Protéines– Polysaccharides réseau en contact intime

avec la surface des cellules

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Fig 19-33

• Cellules entourées de matrice extra cellulaire (bourgeon de membre)

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Généralités

• Jonctions tissus épithéliaux• Matrice extra cellulaire tissus conjonctifs

– MEC > cellules propriétés physiques des tissus– Quantités très variables

• Cartilages, os +++• Cerveau

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Fig 19-34

• Tissu conjonctif sous-jacent à un épithélium

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Les différents types de tissus conjonctifs

• Calcifiés : os, dents …• Transparents : cornée• Câble : tendon• Lame basale• ...

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Rôles

• Pendant longtemps : charpente inerte• Actuellement : actif et complexe

régulation du comportement de la cellule en contact– Survie– Développement– Migration– Prolifération– Forme– Fonction

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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

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Plan1. Constituants du tissu conjonctif2. Substance fondamentale

a) Glycosaminoglycannesb) Protéoglycannes

3. Collagènes4. Élastine5. Fibronectine6. Matrice extra cellulaire cytosquelette

a) Action de la cellule sur la matrice extra cellulaire : régulation de l’assemblage des fibrilles de fibronectine par les filaments d’actine intracellulaires

b) Action de la matrice extra cellulaire sur la cellule : guidage de la migration cellulaire par les glycoprotéines de la matrice

7. Lame basale8. Matrice extra cellulaire comportement de la cellule9. Dégradation de la matrice extra cellulaire et migration

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2 - Substance fondamentale

a - Glycosaminoglycannesb - Protéoglycannes

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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

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Fig 19-36G

• Séquence disaccharidique répétée d'un GAG (dermatane sulfate)– 70 à 200 sucres de long– beaucoup de charges négatives (COO- ou SO4

--)

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Les 4 grands groupes de GAG

1 Acide hyaluronique Ac D glucuronique

N-Ac glucosamine 0 - 0

TC, peau, vitré, cartilage,synoviale

Chondroïtine Sulf ate

Ac D glucuronique

N-Ac galactosamine 0,2-2,3 + D galactose

D-xylose Cartilage,cornée, os, peau, artères

2 Dermatane Sulf ate

Ac D glucuronique ou Ac L iduronique

N-Ac galactosamine 1-2 + D galactose

D-xylose Peau, vaisseaux, cœur, valves

Héparane Sulf ate

Ac D glucuronique ou Ac L iduronique

N-Ac glucosamine

0,2-2 + D galactose D-xylose

Poumon, artères, surface cellulaire,lame basale 3

Héparine Ac D glucuronique ou Ac L iduronique

N-Ac glucosamine 2-3 + D galactose

D-xylose Poumon, f oie, peau, mastocytes

4 Kératane Sulf ate

D- Galactose N-Ac glucosamine

0,9-1,8 + D galactosamine D-mannose L-fucose Ac Sialique

Cartilage, cornée, disque intervertébral

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Fig 19-37

• 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)

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Les Glycosaminoglycannes

• Moins de 10% du poids des protéines fibreuses dans le tissu conjonctif

• Forment des gels hydratés → remplissent les espaces extracellulaires

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Déficit génétique de la synthèse de dermatane sulfate

• Petite taille• Vieillissement prématuré• Troubles cutanés• Troubles des articulations• Troubles ostéo-musculaires

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Invertébrés et plantes

• Les plus abondants biopolymères sur terre– Cellulose (polyglucose)– Chitine (insectes, crustacés,

arthropodes)

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Un cas particulier de glycosaminoglycannes :

l’acide hyaluronique

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Fig 19-38

• Séquences disaccharidiques répétées de l'acide hyaluronique

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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

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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

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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

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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

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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

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Fig 19-39

• Liaison entre une chaîne de GAG et son noyau protéique dans un protéoglycanne– Choix de la sérine ?

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Protéoglycannes / Glycoprotéines

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

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2 exemples de protéoglycannes

• Agrécanne (dans le cartilage)• Décorine (sécrétée par les

fibroblastes)

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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

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Décorine (sécrétée par les fibroblastes)

• « décore » les fibrilles de collagène• PM = 40 000• 1 seule chaîne de glycosaminoglycanne

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Fig 19-40

• Petit (décorine) et énorme(agrécanne) protéoglycanne représentés à la même échelle

• Les chaînes oligosaccharidiques des noyaux protéiques ne sont pas représentées

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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

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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)

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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-)

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Exemple de héparane sulfate protéoglycanne

– 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

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Rôles des protéoglycannes sur les protéases et les inhibiteurs de

protéases

• Protéoglycannes se lient et régulent ces protéines sécrétoires par

1. immobilisation de la protéine près du site où elle est produite

2. blocage stérique de l’activité de la protéine3. réservoir pour libération ultérieure4. protection contre une protéolyse5. modification ou concentration de la protéine

pour une meilleure présentation aux récepteurs de surface

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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

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Résumé du rôles des protéoglycannes

• Eau, filtre• Signalisation cellulaire• Régulation de l’activité sécrétoire

des cellules• Inflammation

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Constitution de complexes moléculaires

• Protéoglycannes + Glycosaminoglycannes → énormes complexes

• Agrécanne = principal protéoglycanne du cartilage

• Édifices moléculaires de la taille d’une bactérie

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Fig 19-41(A)

• Agrégat d'agrécanne de cartilage foetal de boeuf (microscopie électronique + ombrage au platine)

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Fig 19-41(B)

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

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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

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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

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Fig 19-42

• 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)

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Les deux types de protéoglycannes

1. Sécrétés dans la matrice extra-cellulaire

2. Composants de la membrane plasmique

– Noyau protéique qui traverse la bicouche lipidique

– Noyau protéique lié à un GPI (glycosyl phosphatidyl inositol)

3. Vésiculaires

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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

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Protéoglycannes de surface

1. Syndécanne2. -glycanne

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1 - Syndécanne

• 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

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2 - -glycanne

• Protéoglycanne de membrane plasmique• Se lie au TGF- et le présente au récepteur

du TGF- (comme syndécanne avec le FGF)

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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

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Protéoglycannes vésiculaires

• Serglycines– non sécrétés dans la MEC– contenus dans les vésicules sécrétoires– servent à l’empaquetage des molécules sécrétoires

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Protéoglycannes les plus courants

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Les protéines fibreuses

• Le collagène• L’élastine