Afin de maintenir l’organisation des tissus, de nombreuses cellules animales sont entourées de molécules structurelles qui composent la matrice extracellulaire (MEC). Ensemble, les molécules de la MEC maintiennent l’intégrité structurale des tissus ainsi que les propriétés remarquables spécifiques à certains tissus.
La matrice extracellulaire (MEC) est généralement composée de substance fondamentale, un fluide gélifié, de composants fibreux et de nombreuses molécules structurellement et fonctionnellement diverses. Ces molécules incluent des polysaccharides appelés glycosaminoglycanes (GAG). Les GAG occupent la majeure partie de l’espace extracellulaire et occupent souvent un grand volume par rapport à leur masse. Il en résulte une matrice qui peut résister à d’énormes forces de compression. La plupart des GAG sont reliés à des protéines, créant des protéoglycanes. Ces molécules retiennent les ions sodium en fonction de leur charge positive et attirent donc l’eau, ce qui maintient la MEC hydratée.
La MEC contient également des fibres rigides telles que le collagène, la principale composante protéique de la MEC. Les collagènes sont les protéines les plus abondantes chez les animaux, ce qui représentent 25 % des protéines en masse. Une grande diversité de collagènes avec des similitudes structurales fournissent une tension élastique à beaucoup de tissus.
Notamment, les tissus comme la peau, les vaisseaux sanguins et les poumons doivent être à la fois forts et extensibles pour remplir leur rôle physiologique. Une protéine appelée élastine donne à des fibres particulières la capacité de s’étirer et de se rétracter. La fibronectine est une glycoprotéine importante dans l’adhérence cellulaire, parce qu’elle se fixe directement aux protéines qui s’étendent sur la membrane des cellules, en particulier les intégrines, reliant la membrane à la MEC. L’intégrine interagit également avec le collagène qui peut susciter des réponses intracellulaires.
La composition et la proportion relative de chacune de ces molécules sont déterminées par l’emplacement, la fonction physiologique et les types de cellules voisines du tissu dans lequel les cellules résident. Cette composition moléculaire spécifique de la MEC est appelée micro-environnement local. Les cellules d’un tissu particulier sécrètent des molécules qui déterminent la MEC environnante. Par exemple, les cellules intestinales synthétisent, modifient et sécrètent les molécules nécessaires à la matrice qui les entoure, tandis que les ostéoblastes génèrent les molécules de la MEC rigide de l’os humain. Cette diversité dans la composition de la MEC dans les différents tissus crée des propriétés particulières conformément à leur rôle et leur fonction uniques.
Il a été montré que l’interaction entre les cellules et la MEC locale a également un impact intracellulaire. Par exemple, les forces sur les molécules transmembranaires d’intégrine peuvent entraîner l’activation du réseau intracellulaire d’actomyosine. Cela peut favoriser la migration cellulaire, la division et d’autres réponses cellulaires. Certaines de ces réponses incluent des changements dans l’expression des gènes et les cascades de signalisation cellulaire. De même, l’intégrine peut communiquer des informations intracellulaires à l’extérieur de la cellule. En outre, la MEC est connue pour lier les molécules de signalisation, qui peuvent être libérées lors de la dégradation de la MEC.
Les cellules animales doivent avoir la capacité de dégrader et de remodeler la MEC. C’est particulièrement vrai dans les cas de réparation et de croissance des tissus. Par conséquent, les cellules possèdent généralement les enzymes nécessaires pour décomposer la MEC. Ces enzymes comprennent les métalloprotéases matricielles (MMP) qui agissent avec d’autres enzymes pour dégrader les protéines telles que le collagène et la fibronectine. La dégradation et le remodelage de la MEC sont importants pour la croissance saine des tissus, y compris la ramification des vaisseaux sanguins. Sur le plan négatif, le remodelage de la MEC contribue également à la métastase des cellules cancéreuses alors qu‘elles se propagent à travers le corps.
