Composition de la matrice extracellulaire

La matrice extracellulaire (MEC) est le réseau non cellulaire qui entoure les cellules du tissu conjonctif et de la plupart des autres tissus. Elle se compose de deux grandes catégories d'éléments : des protéines fibreuses qui confèrent à la matrice ses propriétés mécaniques, et une substance fondamentale hydratée, constituée de protéoglycanes et de glycoprotéines, qui remplit l'espace restant. Ensemble, ces composants déterminent la résistance, la résilience de la matrice et la manière dont les molécules y diffusent, faisant de la composition la variable centrale de la diversité des tissus conjonctifs.

Definition

La matrice extracellulaire est le réseau de macromolécules sécrétées occupant l'espace entre les cellules, comprenant des protéines fibreuses (notamment les collagènes et l'élastine), des protéoglycanes et des glycosaminoglycanes formant une substance fondamentale hydratée, et des glycoprotéines d'adhésion telles que la fibronectine et la laminine qui médient l'attachement cellule-matrice.

Scope

Ce sujet décrit la composition de la matrice extracellulaire — les protéines fibreuses, la substance fondamentale de protéoglycanes et de glycosaminoglycanes, et les glycoprotéines d'adhésion qui relient les cellules à la matrice — ainsi que l'organisation et le renouvellement de ces composants. Le traitement détaillé des types de fibres individuels est abordé dans le sujet sur le collagène et les fibres élastiques. Il s'agit d'une référence structurelle, et non d'une orientation clinique.

Core questions

• Quelles sont les principales classes moléculaires qui composent la matrice extracellulaire ?
• Comment la substance fondamentale diffère-t-elle du composant fibreux en termes de structure et de fonction ?
• Comment la matrice est-elle continuellement synthétisée, remodelée et dégradée ?

Key concepts

• Protéines fibreuses (collagènes, élastine)
• Substance fondamentale
• Protéoglycanes et glycosaminoglycanes (GAG)
• Hydratation et propriété de gonflement/liaison à l'eau
• Glycoprotéines d'adhésion (fibronectine, laminine)
• Métalloprotéinases matricielles et remodelage
• Matrisome (l'inventaire complet des molécules de la matrice)

Mechanisms

La matrice est construite à partir de molécules que les cellules sécrètent dans l'espace environnant. Les protéines fibreuses — principalement les collagènes, avec l'élastine là où la capacité de recul est nécessaire — confèrent la résistance à la traction et l'élasticité. La substance fondamentale, un gel de protéoglycanes (protéines centrales portant de longues chaînes de glycosaminoglycanes fortement chargées négativement telles que l'hyaluronane, le sulfate de chondroïtine et le sulfate d'héparane), remplit l'espace entre les fibres. Les charges négatives fixes attirent l'eau et les cations, de sorte que la substance fondamentale est fortement hydratée et résiste à la compression tout en permettant la diffusion des nutriments, des gaz et des molécules de signalisation. Les glycoprotéines d'adhésion telles que la fibronectine et la laminine relient les cellules à la matrice en se liant à la fois aux composants de la matrice et aux intégrines de surface cellulaire, intégrant ainsi les signaux mécaniques et chimiques. La matrice n'est pas statique : elle est continuellement synthétisée et dégradée, des enzymes telles que les métalloprotéinases matricielles la remodelant pendant la croissance, la réparation et le renouvellement.

Clinical relevance

La composition de la matrice détermine la manière dont les tissus supportent les charges, transmettent les signaux et se remodèlent lors de la réparation ; ainsi, une MEC altérée est un thème récurrent dans la fibrose, la cicatrisation des plaies et le vieillissement tissulaire. L'inventaire normal des fibres, des protéoglycanes et des glycoprotéines d'adhésion décrit ici constitue le point de référence pour interpréter de tels changements dans les sciences de la santé. Cette entrée est descriptive et ne constitue pas une base de diagnostic ou de traitement.

History

Les histologistes ont longtemps décrit la « substance fondamentale » du tissu conjonctif avant que sa chimie ne soit connue. La biochimie du XXe siècle a identifié les protéoglycanes et les glycosaminoglycanes responsables de son comportement hydraté et gélatineux, ainsi que les glycoprotéines d'adhésion telles que la fibronectine qui ancrent les cellules. Plus récemment, la matrice a été cataloguée de manière exhaustive sous le nom de matrisome, un inventaire des plusieurs centaines de protéines qui constituent ou s'associent à la matrice extracellulaire.

Seminal works

• frantz-2010
• hynes-2011
• theocharis-2016

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre la substance fondamentale et les fibres de la matrice ?

Les fibres (collagène, élastine) sont des protéines structurales insolubles qui confèrent à la matrice sa résistance et sa résilience, tandis que la substance fondamentale est le gel hydraté de protéoglycanes et de glycoprotéines qui remplit l'espace entre les fibres et les cellules et à travers lequel les substances diffusent.

Pourquoi la substance fondamentale retient-elle autant d'eau ?

Ses chaînes de glycosaminoglycanes portent de nombreuses charges négatives fixes qui attirent les cations et, avec eux, l'eau, produisant un gel hydraté qui résiste à la compression et permet la diffusion des nutriments et des signaux.