1.4- Les protéines associées à la matrice

Les protéines associées à la matrice correspondent à des différents enzymes responsables de la structuration et le renouvellement de la MEC, et à des molécules biologiquement actives (MBA) stimulatrices ou inhibitrices de certains comportements cellulaires.

Les enzymes associées à la matrice peuvent modifier la MEC soit par le processus de pontage via des enzymes liantes ou ligases, soit par le processus de dégradation via des enzymes dégradantes (protéases).

La fonction essentielle des ligases est de créer des liaisons covalentes entre les molécules. La transglutaminase (TGase) et la lysyl oxydase (LOX) sont des exemples de ligases qui permettent le pontage entre les fibres de collagène et lesfibrillines [54,38]. La TGase catalyse la formation de liaisons peptidiques entre la lysine et le glutamate alors que la LOX catalyse la liaison entre deux fonctions aldéhydes ou entre l‘aldéhyde et la lysine. Ces enzymes permettent la communication entre les cellules et la matrice environnante en jouant le rôle de récepteur membranaire de protéines d‘adhérence et de molécules matricielles [55,56]. Par ailleurs, l‘action protéolytique des enzymes dégradantes autorise le déplacement des cellules au sein de la MEC, la libération des facteurs de croissance et le renouvellement de la MEC. Leur mode d‘action et leur fonction dépend de l‘activité de leur site actif : les

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métalloprotéases matricielles et métalloprotéases transmembranaires fonctionnent dépendant d‘ion métallique zinc, calcium et manganèse, la fonction d‘ADAMs et d‘ADAMTs dépendent du zinc, les Sérine protéases clivent autour des résidus sérines alors que la cathepsine possèdent des mécanismes d‘action variés et ne fonctionne qu‘à pH basique. Les molécules bioactives liées à la matrice sont désignées encore sous le nom de crynopectines, n‘affectent pas la MEC structurellement mais plutôt fonctionnellement à travers soit l‘inhibition ou la stimulation de la croissance, la prolifération ou la différenciation cellulaire.

Les crynopectines sont de deux sortes :Les crynopectines de type I comme le bFGF (basic Fibroblast Growth Factor) et le TGFβ (Tissue Growth Factor β, etles crynopectines de type II tels que le TGFα (Tissu Growth Factor α) et l‘EGF (Epithelial Growth Factor) [48].

II.2- Interactions entre la membrane extracellulaire et les cellules

La MEC, dynamiquement et constitutionnellement, est très diversifiée. Elle régule le comportement cellulaire via des interactions effectuées entre ses molécules constitutives et les cellules environnantes. Ces interactions sont mediées par des récepteurs transmembranaires spécifiques exprimés à la surface cellulaire.

Les intégrines représentent une famille de récepteurs transmembranaires spécifiques des molécules matricielles. Ce sont des hétérodimères composés de deux unités α (18 sous-unités) et β (8 sous‐sous-unités) liés entre elles par des liaisons non covalentes, et sont répartis différemment entre les tissus et les cellules de l‘organisme[57,58]. La classification des Ig se base soit sur l‘association entre les sous-unités α et β (figure 11 A) soit sur la nature de la séquence reconnue dans la matrice (les séquences RGD sont reconnues par les Ig αv, α5, α8 et αIIb) (figure 11 B). Cette association confère aux Ig la caractéristique de la spécificité d‘affinité au ligand comme dans le cas de l‘Ig α5β1 qui reconnait spécifiquement la FN. La FN ou autres ligands peuvent se lier à des différents récepteurs cellulaires, tel que la FN qui est reconnue par αvβ1, αvβ3, αvβ5, αvβ6, αvβ8, α4β1, α4β7, α5β1, α8β1, α9β1, αIIbβ3 (spécifique aux plaquettes) et αMβ2 (spécifique aux leucocytes) [58].

Les Ig sont composées de trois parties : une partie extracellulaire de liaison du ligand extracellulaire, une partie transmembranaire et une partie cytoplasmique de liaison des partenaires intracellulaires (sauf β4) [56]. Cette structure permet aux Ig d‘accomplir leur rôle d‘adhérence cellule-cellule ou cellule-matrice (Figure 12).

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Figure 11: Schéma de la classification et les récepteurs des intégrines.

(A) schéma représentant la classification des intégrines en fonction de l‘association des sous-unités α et β. Le bleu représente les intégrines liant la séquence RGD, le violetreprésente les intégrines liant les collagènes, le vertreprésente les intégrines liant les laminines [56].(B)La famille de récepteurs des intégrines [59].

Figure 12: Schéma représentative des interactions cellule-MEC, cellule-cellule [60].

L‘adhésion cellule-matrice s‘effectue par la participation des Ig à la constitution des structures d‘adhérence nécessaires pour la stabilisation et le renforcement des sites d‘ancrage à la matrice et l‘initiation da la signalisation intracellulaire.

La formation des structures d‘adhérence nécessitent le recrutement de trois types de molécules sur la face cytosolique suite à l‘interaction du ligand avec l‘Ig (figure 13) [61]:

- les protéines de structure (Taline) : lient l‘actine du cytosquelette à la partie cytoplasmique des Ig.

- les protéines adaptatrices (Vinculine, α-actinine): servent d‘un moyen de consolidation de la liaison entre les protéines de structure et l‘actine,

- les protéines de signalisation (Arp2/3, FAK, Rho GTPases) : responsables, par leur activites catalytiques, de la polymérisation de l‘actine et par suite de la mise en place

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de voies de signalisation comme la voie des MAP Kinases et les voies des remaniements du cytosquelette actino-myosinique [56].

Figure 13: Schéma représentative des structures d‘adhérence.

Les littératures ont décrit généralement trois types de structure d‘adhérence qui se différencient par leur localisation et leur morphologie mais elles ont comme point commun la composition moléculaire de base (Figure 14) [63,64]:

- Les complexes focaux (moins de 1 μm de diamètre) : localisés à l‘extrémité des cellules et des protubérances membranaires. Ils sont plus stables que les contacts focaux.

- Les contacts focaux (1 à 5 μm de diamètre) : localisés à l‘extrémité des faisceaux d‘actine à la périphérie des cellules. Leur organisation est sous forme de tiret.

- Les adhésions fibrillaires (plus de 5 μm de long): localisées au centre de la cellule. On ne les trouve pas dans des cellules en migration, et on peut les distinguer par les larges fibres de stress disposées parallèlement aux fibres de FN sous-jacentes à la cellule. On peut trouver dans ces structures d‘adhérence plus de 150 molécules différentes recrutées selon des propriétés moléculaires, structurales et mécaniques spécifiques de l‘environnement [64].

Le versican, le plus gros protéoglycane de la paroi vasculaire, induit l‘adhésion cellulaire, la prolifération et intervient lors de la migration cellulaire [65]. La FN, a des rôles importants dans l‘adhérence cellulaire, l‘activation des voies de transduction du signal, la modification du comportement cellulaire, et l‘intervention dans l‘embryogenèse et dans des différents processus physiologiques [67,68], les laminines encore contrôlent l‘adhésion, la prolifération,

Matrice extracellulaire Ligand: fibronectine Récepteur d’adhérence: Ig Protéines de structure: Taline Cytosquelette : Actine Proteines adaptrices: Vinculine

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la différenciation et la polarisation des cellules. Alors, tous ces exemples et autres montrent l‘importance des interactions entre le compartiment extracellulaire et le compartiment intracellulaire dans l‘orientation des fonctions cellulaires.

Figure 14: Image des différents types de structure d‘adhérence par microscopie à fluorescence [62].

(A) les complexes focauxlocalisés à l‘extrémité des cellules. (B) triangle blanc : les contacts focaux localisésà la périphérie des cellules et représentés en rouge par le marquage de la paxilline, flèche blanche : les adhésions fibrillaires localisées au centre de la celluleetreprésentées en vert par le marquage des intégrines α5.

II.3- Intérêt des cellules souches mésenchymateuses en médecine régénérative

La MR a été déjà défini comme une combinaison de la thérapie cellulaire et de l‘IT, son objectif principal est le traitement des pathologies humaines graves et la régénération des tissus, et tout développement concernant cette nouvelle médecine est basée sur la compréhension des différents processus biologiques exigés dans le fonctionnement des cellules et des tissus. Aujourd‘hui le terme de MR est associé à un type de cellules qui suscite des intérêts grandissants : les cellules souches. Le terme de « cellule souche » CS (« stem cell » en anglais) est mentionné depuis 1883 [68]. Ces cellules présentent trois propriétés les différencient des autres types :

1- Elles sont des cellules indifférenciées.

2- Elles possèdent la propriété d‘auto-renouvellement.

3- Elles ont la capacité de différenciation (transformation en cellules spécialisées) dans certaines conditions.

Parmi ces CS, les cellules souches dites mésenchymateuses (CSM) représentent un outil thérapeutique attrayant capable de jouer un rôle dans un large range d'applications cliniques dans le contexte des stratégies de thérapie cellulaire et de thérapie génique. Cependant, les CSM présentent des inconvénients résidants dans leur mode d‘obtention ainsi que dans le temps de leur utilisation. En fait, les CSM issues de tissus adultes peuvent entrer en phase de sénescence à partir du lancement de la culture cellulaire in vitro et par suite, une perte des

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caractéristiques de CSa été signalé [69]. De ce fait, les cliniciens devraient utiliser les CSM dans des phases précoces de la culture.