Tissu conjonctif : cellules et matrice extracellulaire

IV. Le Tissu Conjonctif

Notions générales

Le tissu conjonctif est un tissu fondamental d'origine mésoblastique, présent dans tous les organes avec une quantité et une qualité variables. Il est essentiel pour le soutien, la cohésion, la nutrition, la protection, la réserve et la cicatrisation des tissus.

Composition

• Matrice extracellulaire (MEC): Composée d'une substance fondamentale (gel amorphe) et de molécules fibreuses.

• Cellules résidentes: Principalement les fibroblastes.

• Cellules non résidentes: Diverses cellules mobiles.

Fonctions

• Mécanique: Soutien structurel.

• Cohésion et relations inter-tissulaires.

• Nutrition et échanges.

• Protection/Défense.

• Réserve (ex: tissu adipeux).

• Cicatrisation.

Types de tissus conjonctifs

1. Non spécialisés.

2. Spécialisés: Tissu adipeux, tissu osseux, cartilage.

Les cellules du tissu conjonctif

Les cellules du tissu conjonctif sont nombreuses et variées, tant par leur origine que par leur fonction. Elles se divisent en deux catégories principales :

1. Cellules fixes (d'origine mésenchymateuse)

• Fibroblastes: Cellules actives synthétisant la MEC.

• Myofibroblastes: Fibroblastes avec des propriétés contractiles.

• Adipocytes: Cellules de stockage des lipides.

2. Cellules mobiles (d'origine hématopoïétique)

Ces cellules sont des précurseurs qui se différencient en cellules matures dans le tissu conjonctif.

• Mastocytes.

• Plasmocytes.

• Macrophages.

• Cellules dendritiques.

• Éléments figurés du sang: Lymphocytes, granulocytes.

Cellules fixes: Fibroblaste

Le fibroblaste est la cellule mésenchymateuse principale des tissus conjonctifs non spécialisés. Sa forme quiescente est le fibrocyte.

Morphologie (microscopie optique)

• Cellule étoilée, rameuse (20-30 μm sur 5-10 μm).

• Prolongements pseudo-anastomotiques.

• Noyau basophile unique avec plusieurs nucléoles.

• Présence de filaments de vimentine (filaments intermédiaires).

• Le fibrocyte est de taille réduite et possède moins d'organites.

Morphologie (microscopie électronique)

• Noyau nucléolé.

• Appareil de Golgi bien développé.

• Réticulum endoplasmique granuleux (REG) abondant (pour la synthèse de protéines comme le pro-collagène, la pro-élastine et les cytokines).

• Mitochondries.

• Vésicules de cytose.

Capacités de différenciation

Le fibroblaste peut se différencier en chondrocyte, ostéoblaste, adipocyte.

Cellules fixes: Myofibroblastes

• Morphologie similaire au fibroblaste.

• Présence de myofilaments d'actine et de myosine.

• Fonction contractile.

• Impliqués dans les processus de cicatrisation et la réparation des tissus.

Les adipocytes

Les adipocytes sont de grandes cellules (environ 100 μm) limitées par une lame basale, regroupées dans le tissu conjonctif pour former le tissu adipeux.

Graisse blanche (tissu de réserve/tissu de structure)

• Cellules uniloculaires (une seule grande vacuole lipidique).

• Lobulée avec des fibres de collagène III.

• Richement vascularisé.

• Colorations spécifiques: noir Soudan, Oil Red O.

Matrice extracellulaire (MEC)

Le tissu conjonctif est le plus riche en MEC, synthétisée principalement par les fibroblastes.

Composition

1. Substance fondamentale: Gel non coloré et transparent (substance amorphe).

2. Fibres: Assemblage de protéines fibreuses (protéines de structure).

Substance fondamentale

• Eau et sels minéraux.

• Glycoaminoglycanes (GAG).

• Protéoglycanes (Protéines + GAG).

• Protéoglycanes + acide hyaluronique: Macromolécules hydrophiles.

• Glycoprotéines d'adhérence.

Glycoaminoglycanes (GAG) et Protéoglycanes

• GAGs sulfatés: Enchaînements linéaires d'unités disaccharidiques (acide uronique + hexosamine). Exemples: chondroïtine sulfate, dermatane sulfate, héparane sulfate.

• GAG non sulfaté: Acide hyaluronique (à base de glucosamine et d'acide glucuronique), très longue molécule (2 à 25 μm).

• Protéoglycanes: Formés d'un axe protéique (5%) portant des GAGs sulfatés (95%) par liaisons covalentes. Ils peuvent être dans la MEC (versicane, décorine) ou liés à la membrane plasmique (syndécan).

• Formation d'agrégats de grandes tailles par association avec l'acide hyaluronique (liaison non covalente via des protéines de jonction).

• L'acide hyaluronique est synthétisé à la face interne de la membrane plasmique des fibroblastes et est riche dans les tissus de soutien lâches.

Fonctions des protéoglycanes et de l'acide hyaluronique

• Complexes très hydrophiles: Assurent l'hydratation et la diffusion des nutriments et des protéines.

• Filtration: Exclusion des molécules de haut poids moléculaire.

• Résistance à la pression.

• Fixation de cytokines (ex: TGF, protéines ayant un domaine de liaison à l'héparine).

• Contrôle de la biodisponibilité et des activités biologiques de ces facteurs (prolifération, différenciation, migration).

• L'acide hyaluronique est un ligand pour des récepteurs membranaires (ex: CD44) exprimés à la surface des cellules du tissu conjonctif.

Glycoprotéines d'adhérence

Ces protéines assurent l'adhérence des cellules à la MEC et interagissent avec des récepteurs transmembranaires, notamment les intégrines.

Intégrines

• Récepteurs hétérodimériques (chaînes α et β).

• Impliquées dans la signalisation intracellulaire.

• Reconnaissent une séquence spécifique: RGD (Arg-Gly-Asp).

• Se lient à des protéines d'adhérence comme la fibronectine, le collagène, la laminine, la fibrilline.

Fibronectine

• Protéine ubiquitaire (MEC, glycocalix, plasma).

• Synthétisée par les cellules mésenchymateuses.

• Glycoprotéine homodimérique avec ponts disulfures.

• Liaison aux intégrines, aux polysaccharides et au collagène.

• Localisation: Tissu conjonctif et lame basale.

• Implications fonctionnelles: Prolifération/différenciation (embryogenèse, cicatrisation, inflammation, cancérogenèse).

Laminines

• Protéines composées de trois chaînes avec ponts disulfures, formant une structure en croix.

• Préférentiellement présentes au niveau des lames basales.

• Possèdent des domaines de liaison aux éléments de la MEC (collagène IV) et aux récepteurs membranaires (intégrines).

• Implications fonctionnelles: Adhérence des cellules à la lame basale, mobilité cellulaire.

Fibrilline

• Glycoprotéine microfibrillaire synthétisée par le fibroblaste.

• Implications fonctionnelles: Formation des fibres élastiques, adhérence des cellules.

• Pathologie associée: Syndrome de Marfan.

Les protéines de structure

Collagènes et fibres de collagène

Les collagènes sont les protéines les plus abondantes de l'organisme, caractérisées par leur grande résistance à la traction et leur inélasticité.

Caractéristiques générales

• Forme dénaturée (par la chaleur): gélatine.

• Couleur blanche en grande quantité (ex: tendons).

• Structure en triple hélice (glycoprotéine de base: 300 nm de long, 1,5 nm de diamètre).

• Principaux acides aminés des chaînes α: hydroxyproline, glycine et proline.

• Pas d'acide aminé sulfaté.

• Association de glucose et de galactose.

• Liaison des trois chaînes par les sucres et autres protéines.

• Molécule polarisée avec deux extrémités C- et N-terminales.

Classification des collagènes (plus de 20 types)

Classés selon leur structure, localisation et fonction:

• Collagènes fibrillaires: Types I, II, III, V, XI.

• Collagènes formant des réseaux: Types IV, VIII, X.

• Collagènes en collier de perles: Type VI.

• Collagènes formant des filaments d'ancrage des lames basales: Type VII.

• Collagènes à domaine transmembranaire: Types XIII, XVII.

Nomenclature des collagènes fibrillaires

• Collagène I (le plus abondant): [α1(I)]₂α2(I).

• Collagène II (cartilage): [α1(II)]₃.

• Collagène III (« réticuline »): [α1(III)]₃.

Fibrillogenèse (synthèse des fibres de collagène)

Principalement dans les fibroblastes (aussi léïomyocytes, cellules endothéliales, ostéoblastes, etc.):

1. Transcription de l'ARNm.

2. Traduction dans le cytoplasme (chaînes de 1500 acides aminés).

3. Hydroxylation des lysines et prolines (dans l'ergastoplasme).

4. Glycosylation des hydroxylysines.

5. Association de trois chaînes en triple hélice (formation du procollagène).

6. Transport par vésicules de sécrétion et exocytose.

7. Coupure des télopeptides par des télopeptidases (formation du tropocollagène).

8. Auto-assemblage en fibrilles dans le milieu extracellulaire.

9. Réticulation sous l'action de la lysyl oxydase.

Rôle des télopeptides terminaux

• Permettent l'assemblage des 3 chaînes α dans l'appareil de Golgi.

• Rendent la molécule soluble pour faciliter l'exocytose.

Dimensions des structures collagéniques

• Molécule de collagène: 300 nm de long, 1,5 nm de large.

• Fibrilles: 30 à 150 nm de diamètre.

• Fibres: 1 à 40 μm de diamètre.

Fibres de collagène en microscopie optique

• Biréfringentes en lumière polarisée.

• Fibres acidophiles.

• Diamètre entre 4 et 12 μm.

• Fibres non anastomosées composées de fibrilles (300 à 500 nm).

• Collagène I: Coloré en jaune par le safran, vert ou bleu par le trichrome de Masson, rouge/orange en van Gieson.

• Collagène III (fibres réticulaires): Fibres argyrophiles (s'imprègnent de sels d'argent) et PAS+.

Fibres de collagène en microscopie électronique

• Présentent une striation transversale avec une périodicité de 64 à 67 nm.

• Les molécules de tropocollagène sont alignées et décalées (chevauchantes).

Pathologies génétiques associées aux anomalies du collagène

• Ostéogenèse imparfaite.

• Syndrome d'Ehlers-Danlos.

Élastine et fibres élastiques

L'élastine est une protéine qui confère l'élasticité aux tissus, permettant l'étirement et le relâchement.

Caractéristiques générales

• Se présente sous forme amorphe, de fibres et/ou de lames élastiques.

• Résistante à la majorité des protéases (régulée par les élastases).

• Localisation: Peau (derme), poumons, vaisseaux, cartilage élastique.

• Origine: