Types de fibres de collagène

Le tissu conjonctif forme le support structurel des êtres vivants, en particulier des vertébrés. Les tissus répondant à cette définition remplissent diverses fonctions dans tout le corps, et les éléments constitutifs de bon nombre de ces tissus conjonctifs sont les fibres de collagène. Le collagène est une protéine - en fait, c'est la protéine la plus abondante que l'on trouve dans la nature. Il ne faut donc pas s'étonner qu'une quarantaine de sous-types aient été identifiés en 2018.

Tous les types de collagène ne sont pas formés en fibres, constituées de fibrilles (qui sont elles-mêmes constituées de groupes de triplets d'individus molécules de collagène), mais trois des cinq principaux types de collagène - marqués I, II, III, IV et V - sont souvent observés dans ce arrangement. Le collagène possède l'avantage de résister aux forces d'étirement ou de traction. Du fait de la forte prévalence du collagène dans l'organisme, les troubles affectant sa synthèse, ou fabrication biologique, sont nombreux et peuvent être sévères.

Le tissu conjonctif proprement dit, qui se traduit à peu près par « tout ce qui n'est pas osseux que la plupart des gens pourraient reconnaître comme tissu conjonctif", comprend le tissu conjonctif lâche, le tissu conjonctif dense et le tissu adipeux tissu. D'autres types de tissu conjonctif comprennent le sang et les tissus hématopoïétiques, le tissu lymphoïde, le cartilage et les os.

Le collagène est une forme de tissu conjonctif lâche. Ce type de tissu comprend des fibres, une substance fondamentale, des membranes basales et une variété de cellules de tissu conjonctif libres (par exemple circulant dans le sang). En plus des fibres de collagène, le type de fibre du tissu conjonctif lâche comprend les fibres réticulaires et les fibres élastiques. Le collagène ne se trouve pas dans la substance fondamentale, mais c'est un composant de certaines membranes basales, qui sont l'interface entre le tissu conjonctif lui-même et le tissu qu'il supporte.

Comme indiqué, le collagène est un type de protéine et les protéines sont constituées d'acides aminés. Les courtes longueurs d'acides aminés sont appelées peptides, tandis que les polypeptides sont plus longs mais ne sont pas des protéines fonctionnelles à part entière.

Comme toutes les protéines, le collagène est fabriqué à la surface des ribosomes à l'intérieur des cellules. Ceux-ci utilisent les instructions de l'acide ribonucléique (ARN) pour fabriquer de longs polypeptides appelés procollagène. Cette substance est modifiée dans le réticulum endoplasmique des cellules de diverses manières. Des molécules de sucre, des groupes hydroxyle et des liaisons sulfure-sulfure sont ajoutés à certains acides aminés. Chaque molécule de collagène destinée à une fibre de collagène est enroulée en triple hélice avec deux autres molécules, ce qui lui confère une stabilité structurelle. Avant que le collagène ne puisse devenir complètement mature, ses extrémités sont coupées pour former une protéine appelée tropocollagène, qui est simplement un autre nom pour le collagène.

Bien que plus de trois douzaines de types distincts de collagène aient été identifiés, seule une petite fraction d'entre eux est physiologiquement significative. Les cinq premiers types, utilisant les chiffres romains I, II, III, IV et V, sont très largement les plus courants dans le corps. En fait, 90 pour cent de tout le collagène est de type I.

Collagène de type I (parfois appelé collagène I; ce schéma s'applique bien sûr à tous les types) constitue les fibres de collagène et se trouve dans la peau, les tendons, les organes internes et la partie organique (c'est-à-dire non minérale) de l'os. Le type II est le constituant principal du cartilage. Le type III est le composant principal des fibres réticulaires, ce qui est quelque peu déroutant car elles ne sont pas considérées comme des "fibres de collagène" comme le sont les fibres de type I; les types I et III sont souvent observés ensemble dans les tissus. Le type IV se trouve dans les membranes basales, tandis que le type V se trouve dans les cheveux et à la surface des cellules.

Parce que le collagène de type I est si répandu, il est facile à isoler des tissus environnants et a été le premier type de collagène à être formellement décrit. La molécule de protéine de type I se compose de trois composants moléculaires plus petits, dont deux sont connus sous le nom de chaînes 1(I) et l'un d'entre eux est appelé chaîne α2(I). Ceux-ci sont disposés sous la forme d'une longue triple hélice. Ces triples hélices sont à leur tour empilées les unes à côté des autres pour former des fibrilles, qui sont à leur tour regroupées en fibres de collagène à part entière. La hiérarchie du plus petit au plus grand dans le collagène est donc la chaîne, la molécule de collagène, la fibrille et la fibre.

Ces fibres sont capables de s'étirer considérablement sans se casser. Cela les rend extrêmement précieux dans les tendons, qui relient les muscles aux os et doivent donc être capable de tolérer beaucoup de force sans casser tout en offrant une grande la flexibilité.

Dans une maladie appelée ostéogenèse imparfaite, soit le collagène de type I n'est pas fabriqué en quantité suffisante, soit le collagène synthétisé est défectueux dans sa composition. Cela entraîne une faiblesse osseuse et des irrégularités dans le tissu conjonctif, entraînant divers degrés de débilité physique (cela peut dans certains cas être fatal).

Le collagène de type II forme également des fibres, mais celles-ci ne sont pas aussi bien organisées que les fibres de collagène de type I. Ceux-ci se trouvent principalement dans le cartilage. Les fibrilles du type II, plutôt que d'être parfaitement parallèles, sont souvent disposées en ce qui est plus ou moins un fouillis. Ceci est rendu possible par le fait que le cartilage, bien qu'étant le foyer principal du collagène de type II, est constitué principalement d'une matrice constituée de protéoglycanes. Ceux-ci sont constitués de molécules appelées glycosaminoglycanes enroulées autour d'un noyau protéique cylindrique. L'ensemble de l'agencement rend le cartilage compressible et « élastique », des qualités bien adaptées à la tâche principale du cartilage d'amortir la contrainte d'impact sur les articulations telles que les genoux et les coudes.

Les troubles de la formation du cartilage affectant le squelette connus sous le nom de chondrodysplasies seraient causés par une mutation du gène de l'ADN qui code avec la molécule de collagène de type II.

Le rôle principal du collagène de type III est la formation de fibres réticulaires. Ces fibres sont très étroites, n'ayant qu'environ 0,5 à 2 millionièmes de mètre de diamètre. Les fibrilles de collagène fabriquées à partir de collagène de type III sont plus ramifiées que parallèles en orientation.

Les fibres réticulaires se trouvent en abondance dans les tissus myéloïdes (moelle osseuse) et lymphoïdes, où elles servent d'échafaudage pour les cellules spécialisées impliquées dans la génération de nouvelles cellules sanguines. Ils sont fabriqués soit par des fibroblastes, soit par des cellules réticulaires, selon leur emplacement. Ils peuvent être distingués du collagène de type I sur la base de la façon dont ils apparaissent après avoir été colorés avec certains colorants chimiques.

L'un des 10 sous-types de la maladie, appelé syndrome d'Ehlers-Danlos, qui peut entraîner une rupture mortelle des vaisseaux sanguins, est causé par une mutation du gène codant pour le collagène de type III.

Le collagène de type IV est un composant majeur de la membrane basale, comme indiqué. Il est organisé en vastes réseaux de ramifications. Ce type de collagène n'a pas ce qu'on appelle la périodicité axiale, ce qui signifie que sur toute sa longueur, il n'a pas de motif répétitif caractéristique, et il ne forme pas du tout de fibres. Ce type de collagène pourrait donc être considéré comme le plus aléatoire des principaux types de collagène. Le collagène de type IV constitue une grande partie de la plus interne des trois couches de la membrane basale, appelée lamina densa ("couche épaisse"). De chaque côté de la lamina densa se trouvent la lamina lucida et la lamina fibroreticularis. Cette dernière couche contient du collagène de type III sous forme de fibres réticulaires ainsi que du collagène de type VI, un type moins fréquemment rencontré.