1. Vue d'ensemble

La matrice extracellulaire (MEC) est un réseau complexe de macromolécules qui entoure les cellules dans tous les tissus pluricellulaires. Elle est essentielle pour la structure, la régulation du comportement cellulaire (survie, migration, prolifération), et la cohésion tissulaire. Située spatialement autour des cellules, surtout dans les tissus conjonctifs, elle comprend des composants variés : collagène, fibres élastiques, protéines adhésives, et protéoglycanes. Le cours aborde les caractéristiques, la synthèse et les fonctions de ces composants, ainsi que la lame basale et l’importance des intégrines dans la signalisation cellule-matrice. Il souligne aussi le rôle des protéases dans la dégradation de la MEC, et les applications en thérapies cellulaires et ingénierie tissulaire.

2. Concepts clés & Éléments essentiels

• Définition du tissu : cellules + espace extracellulaire (matrice extracellulaire)
• MEC: mélange de protéines et polysaccharides formant un réseau en contact avec les cellules.
• MEC prédomine dans tissus conjonctifs, densité variable (os, cartilage > cerveau).
• Rôle dynamique : régule survie, développement, migration, prolifération, morphologie et fonction cellulaire.
• Composition moléculaire complexe, ancienne et universelle (animaux, végétaux, insectes).
• 3 grandes classes de protéines : fibrillaires (collagènes), élastine, protéines adhésives (fibronectine, laminine), GAG et protéoglycanes.
• Types de tissus conjonctifs : dense orienté (tendons, ligaments), non orienté (derme), calcifié (os), lame basale.
• Collagène : famille la plus abondante, structure triple hélice, synthèse en procollagène dans le RER, clivage extracellulaire, autoassemblage en fibrilles.
• Glycine 1 fois sur 3 dans collagène, permet enroulement serré.
• Liaisons covalentes intra et inter moléculaires de lysine renforcent les fibrilles.
• Maladies collagènes : ostéogenèse imparfaite (I), chondrodysplasies (II), Ehlers-Danlos (III), scorbut (déficit vit C → pas d’hydroxylation proline).
• Fibres élastiques : tissu élastique (peau, vaisseaux, poumons), composées d’élastine et microfibrilles, très extensibles.
• Tropoélastine soluble précurseur, assemblée en fibres via liaisons covalentes.
• Maladie de Marfan : défaut fibrilline, rupture anévrysmale.
• Protéines adhésives : nombreuses, lient MEC et cellules, exemples fibronectine (modèles d’adhésion), thrombospondine (communic. intercell. matrice), ténascine-C (asthme, fibrose pulmonaire).
• Protéoglycanes et GAG : longues chaînes polysaccharidiques, charges négatives, hydrophiles, confèrent volume et résistance mécaniques. Acide hyaluronique très long, remplit l’espace.
• Lame basale : mince couche flexible (40-120 nm) sous épithéliums, entoure myocytes, adipocytes, cellules de Schwann, filtre sélectif (rein, poumon, placenta).
• Composition : collagène IV, perlécanne (HSPG), laminine, nidogène (entactine).
• Lame basale synthétisée par cellules épithéliales/tissu conjonctif.
• Pathologies lame basale : phlyctènes dues à absence collagène VII → décollement lame basale.
• Collagène IV assemble en réseaux flexibles via extrémités non clivées.
• Laminine : glycoprotéine, 3 chaînes polypeptidiques liées par ponts disulfures, se lie à perlécanne, nidogène, intégrines.
• Protéases MEC : métalloprotéases, sérine protéases, cathepsines, dégradent MEC pour migration (leucocytes, métastases), renouvellement, réparation, angiogenèse.
• Inhibiteurs protéases bloquent migration.
• Intégrines : Récepteurs transmembranaires liant MEC et cytosquelette, contrôle migration, survie, prolifération, transcription.
• Structure : chaines α & β, domaines extracellulaires (liaison ligands RGD), transmembranaire, cytoplasmique (signalisation avec FAK/Src et cytosquelette).
• Activation intégrines par liaison ligand (outside-in), coopérations avec voies facteurs de croissance.
• Mutations intégrines conduisent à pathologies : LAD (déficits adhésion leucocytes), cancers (changement intégrines favorisant invasion).
• Thérapies cellulaires : utilisation de cellules souches/adultes pour régénération (diabète, dystrophies musculaires, polio), tissue engineering (peau, os, cartilage, vaisseaux).
• Supports (biomatériaux) pour culture et implantation cellulaires.
• Mise en place d’implants (ex : vessie, os, cartilage, épiderme, vaisseaux).

3. Points à Haut Rendement

• Tissu = cellules + MEC (protéines + polysaccharides)
• 25% protéines totales mammifères = collagène
• Collagène : glycine un acide aminé sur trois dans triple hélice
• Collagène fibrillaire (I, II, V, IX) vs non fibrillaire (IV)
• Syntaxe procollagène → triple hélice → clivage propeptides → fibrilles
• Liaisons covalentes Lysines/Hydroxylysines, via lysyl oxydase
• Maladies collagènes : Ehlers-Danlos (III), Ostéogenèse imparfaite (I), chondrodysplasies (II), scorbut (déficit VitC)
• Fibres élastiques : élastine + microfibrilles (fibrilline)
• Tropoélastine soluble → ligasions covalentes → fibre élastique
• Maladie Marfan = fibrillinopathie
• Protéoglycanes : GAG chargés négativement, volume important, résistance MEC
• Lame basale : 40-120 nm, collagène IV, laminine, nidogène, perlécanne
• Fonctions lame basale : filtration, barrière cellulaire, régénération, jonction neuro-musculaire
• Protéases MEC : MMP, cathepsines, sérine protéases, facilitent migration, renouvellement, réparation
• Intégrines : dimères αβ, activation outside-in, signalisation FAK, Src, Rho GTPases
• Pathologies intégrines : LAD (mutation β2), cancers (changement assortiment intégrines)
• Thérapie cellulaire : greffes, implants, régénération, utilisation supports biomatériaux

4. Tableau de Synthèse

5. Mini-Schéma (ASCII)

Matrice Extracellulaire
 ├─ Collagène
 │    ├─ Synthèse (procollagène)
 │    ├─ Fibrilles (liaisons covalentes)
 │    └─ Maladies (Ehlers-Danlos, osteogenèse, scorbut)
 ├─ Fibres Élastiques
 │    ├─ Tropoélastine
 │    ├─ Microfibrilles (fibrilline)
 │    └─ Maladie de Marfan
 ├─ Protéines Adhésives
 │    ├─ Fibronectine
 │    ├─ Thrombospondine
 │    └─ Ténascine
 ├─ Protéoglycanes / GAG
 │    └─ Acide hyaluronique
 ├─ Lame Basale
 │    ├─ Composition (collagène IV, laminine, nidogène, perlécanne)
 │    ├─ Rôles (filtration, barrière, polarité)
 │    └─ Pathologies (phlyctènes)
 ├─ Protéases MEC
 │    └─ Dégradation (MMP, sérine protéases, cathepsines)
 ├─ Intégrines
 │    ├─ Structure αβ
 │    ├─ Activation / signalisation (FAK, Src)
 │    └─ Pathologies (LAD, cancers)
 └─ Thérapies cellulaires
      └─ Tissue engineering (peau, os, cartilage, vaisseaux)

6. Bullets de Révision Rapide

• MEC = cellules + protéines + polysaccharides
• Collagène = 25% protéines totales mammifères
• Triple hélice collagène avec glycine 1/3 aa
• Procollagène synthèse RER → clivage extracellulaire
• Liaisons covalentes lysine renforcent collagène
• Ehlers-Danlos → mutation collagène III, peau fragile
• Scorbut → déficit vitamine C → pas hydroxylation proline
• Fibres élastiques = élastine + microfibrilles (fibrilline)
• Maladie Marfan → fibrilline défectueuse
• Protéines adhésives : fibronectine, thrombospondine, ténascine
• Protéoglycanes → charges négatives absorbent eau → volume MEC
• Lame basale fine couche, collagène IV + laminine + nidogène + perlécanne
• Lame basale = filtre + barrière + structure + régénération
• Protéases : MMP, cathepsines, sérine protéases = dégradation MEC
• Intégrines αβ = récepteurs MEC, activées ligand, signal FAK/Src
• LAD = mutation intégrine β2 => défaut adhésion leucocytes
• Cancers modifient intégrines pour invasion
• Thérapies cellulaires : greffes, prises sur supports, régénération tissulaire
• Supports biomatériaux = croissance + nutriments + biocompatibilité
• Tissue engineering = peau, os, cartilage, vaisseaux artificiels
• Pathologies MEC concernent intégrité et signalisation cellule-matrice