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14 – Physiologie : La matrice extracellulaire

La matrice extracellulaire constitue le compartiment extracellulaire des tissus. Cette matrice est abondante dans le tissu conjonctif et nettement moins dans les épithéliums. La matrice est com- posée de fibres protéiques et d’une substance fondamentale.

Rôles de la matrice extracellulaire

Les propriétés de la matrice extracellulaire sont dépendantes du type de bres présentes et de la proportion bres/substance fondamentale. La matrice peut ainsi être liquide (plasma sanguin), gélatineuse (cartilage), breuse (tendons) ou solide (os).

La matrice extracellulaire est impliquée dans les fonctions suivantes :

  • Mécanique : résistance à l’étirement (tendons, ligaments), élasticité (cordes vocales), support (os, cartilage), soutien et jonctions entre organes.
  • Transport : gaz, nutriments, hormones… (plasma sanguin).
  • Filtration : membranes basales (glomérule rénal).
  • Adhésion, migration cellulaire : membrane basale (épithélium).

Les constituants : fibres et substance fondamentale

Les fibres sont constituées essentiellement de collagènes et d’élastine

Les collagènes sont les protéines les plus abondantes (25 % de la masse protéique de l’organisme). Elles sont sécrétées par exocytose sous la forme de procollagène par de nombreux types cellulaires dont les broblastes. À l’extérieur des cellules, les procollagènes sont transformés en tropo-collagènes qui s’assemblent ensuite pour former des structures macromoléculaires, les brilles qui peuvent s’agréger pour former des fibres de grande taille (plusieurs microns de diamètre et dizaines de microns de longueur). Ces protéines sont très résistantes à la traction mais peu élastiques.

 Interaction cellule-constituants de la matrice.

GAG et protéines de la matrice extracellulaire s’associent pour former des structures macromoléculaires observables en microscopie électronique.

L’élastine est une protéine supportant des étirements jusqu’à 150 % de sa longueur de repos. Dans les tissus soumis à des étirements importants (artères, poumons), ces ibres sont mélangées à des bres de collagène conférant à l’ensemble résistance et élasticité. Son élasticité est due à sa grande hydrophobicité qui lui permet de se replier sur elle-même spontanément suite à un étirement.

La substance fondamentale

C’est le milieu, liquide ou semi-liquide (visqueux), dans lequel baignent, et avec lequel interagissent, les cellules. Elle est constituée :

  1. de liquide extracellulaire (eau, ions, nutriments) ;
  2. de polymères de glucides, les glycosaminoglycanes (ou GAG) tels que l’acide hyaluronique et la chondroïtine sulfate. Les GAG chargés négativement attirent les cations et absorbent l’eau, créant une turgescence tissulaire qui augmente la résistance de la matrice extracellulaire à la compression et aux chocs ;
  3. de protéines glycosylées, les glycoprotéines d’adhérence ( bronectine, laminine) et les protéo- glycanes (protéines associées à des GAG). Les GAG peuvent s’associer avec les protéoglycanes pour former des structures macromoléculaires.

Un exemple de matrice extracellulaire : la membrane basale

La membrane basale est une matrice extracellulaire en feuillets, riche en collagène, séparant deux compartiments tissulaires. Elle est présente entre les épithéliums et les conjonctifs, entre les cellules musculaires et les neurones (au niveau des jonctions neuromusculaires), ou encore entre un épithélium et un endothélium vasculaire (par exemple, membrane alvéolocapillaire pulmonaire). Outre son rôle de barrière, la membrane basale joue un rôle dans la structure des tissus en permettant l’ancrage, la migration et la survie cellulaires. Elle a un rôle nutritif pour les cellules épithéliales. D’une épaisseur totale de 100 à 500 nm, elle est constituée de plu- sieurs lames (basale et réticulaire) dont les constituants sont produits par l’épithélium et par le conjonctif sous-jacent.

Structure (A) et constituants de la membrane basale (B) séparant un épithélium d’un conjonctif.

Structure (A) et constituants de la membrane basale (B) séparant un épithélium d’un conjonctif.

Un exemple de matrice extracellulaire : la membrane basale

La membrane basale est une matrice extracellulaire en feuillets, riche en collagène, séparant deux compartiments tissulaires. Elle est présente entre les épithéliums et les conjonctifs, entre les cellules musculaires et les neurones (au niveau des jonctions neuromusculaires), ou encore entre un épithélium et un endothélium vasculaire (par exemple, membrane alvéolocapillaire pulmonaire). Outre son rôle de barrière, la membrane basale joue un rôle dans la structure des tissus en permettant l’ancrage, la migration et la survie cellulaires. Elle a un rôle nutritif pour les cellules épithéliales. D’une épaisseur totale de 100 à 500 nm, elle est constituée de plu- sieurs lames (basale et réticulaire) dont les constituants sont produits par l’épithélium et par le conjonctif sous-jacent.

Structure (A) et constituants de la membrane basale (B) séparant un épithélium d’un conjonctif.