La matrice extracellulaire

Matrice extracellulaire chez les organismes pluricellulaires

Pluricellulaire signifie « fait de plusieurs cellules ».

 

Les différentes échelles d’organisations du vivant

 

 

Dans ce schéma, on a un organisme qui est fait d’organes. Un organe est fait de tissus et le tissu est finalement un ensemble de cellules spécialisées. Elles ont donc une fonction donnée.

 

 

A. Le tissu

Le tissu pris ici comme exemple est un tissu cartilagineux. On le retrouve au niveau du pavillon des oreilles, au niveau du nez, au niveau des disques intervertébraux. Il y a beaucoup de cartilage, surtout au niveau des articulations. Ce tissu cartilagineux a une fonction : être élastique (on peut plier l’oreille et elle revient à l’état initial) mais aussi présenter une certaine résistance.

Au niveau de ce tissu, on a des cellules spécialisées : les chondrocytes (ne pas retenir). Ils sont logés dans des chondroplastes et ce qui attire l’attention dans ce tissu c’est l’espace entre les cellules : c’est la matrice extracellulaire.

 

B. La cellule

On descend encore d’un cran dans l’échelle d’organisation du vivant et on observe la cellule, le chondrocyte. Globalement, une cellule c’est une membrane cytoplasmique qui délimite un cytoplasme dans lequel baignent des organites (non représentés ici).

Ici, il y a un cytoplasme et un noyau : on est dans le cas d’un organisme eucaryote. Cette cellule n’est pas isolée. Elle a une fonction, une spécialité et en même temps elle est en relation avec d’autres cellules. Il existe, entre les cellules, un espace, une matrice extracellulaire composée de molécules.

 

C. La molécule

On pouvait voir la cellule en microscopie optique ainsi que le cartilage. Mais pour passer à l’échelle moléculaire, on descend encore dans l’échelle d’observation : on ne peut que l’observer avec de la modélisation moléculaire (des logiciels permettant de faire de la représentation en 3D). On a choisi arbitrairement, dans cette matrice extracellulaire, une molécule très importante quantitativement et fonctionnellement chez les organismes pluricellulaires qui s’appelle le collagène. Si on regarde cette molécule avec un logiciel de représentation tridimensionnelle, on constate qu’elle est faite de trois brins très enroulés.

Si l’on modélise le collagène en enroulant deux écharpes, on a une structure de câble. Ce sont des brins super-enroulés. On a beaucoup plus de mal à tirer sur les brins que lorsqu’ils ne sont pas super-enroulés. C’est donc une adaptation à une fonction de résistance.

Le cartilage, et surtout le collagène présent dans cette matrice extracellulaire (dans un tissu cartilagineux), présente une fonction de résistance à la tension. Au niveau de la matrice extracellulaire, il y a des molécules comme le collagène qui résistent à la tension, mais aussi d’autres molécules comme la fibronectine. Elle a un rôle dans l’adhérence : il faut que les cellules puissent adhérer à cet ensemble et communiquer. Au sein de cette matrice, il y a une sorte de gel, permis entre autre par des GAG (Glycosaminoglycanes).

 

Dans cette notion de matrice extracellulaire, toutes les molécules qui entourent une cellule offrent des fonctions différentes : résistance comme le collagène, adhérence comme la fibronectine. 

La matrice extracellulaire chez les végétaux : la paroi

Chez les végétaux, organismes pluricellulaires, il existe aussi une matrice extracellulaire : la paroi.

 

I. A l’échelle microscopique

 

 

Au microscope optique, si on regarde le tissu végétal (ensemble de cellules végétales spécialisées), on constate des cellules avec une forme géométrique allongée et assez grande. Elles font une centaine de micromètres. Elles ont un certain nombre de caractéristiques qui les rend spécialisées telle que la présence d’une vacuole.

On constate la présence de petits organites (structure à l’intérieur du cytoplasme de la cellule). Ces organites verts sont appelés chloroplastes. Il y a également des mitochondries (non observables en microscopie optique à moins d’être colorées) et un noyau.

Ce qui nous intéresse c’est l’espace entre les cellules, bien visible en microscopie optique. Ces cellules ne sont pas collées : les membranes cytoplasmiques ne sont pas jointives. Il y a donc une matrice extracellulaire. On peut s’amuser à digérer cette matrice extracellulaire avec des enzymes et on constate que les cellules perdent leur forme géométrique. Ainsi, la matrice extracellulaire participe au maintien et à la structure du tissu, et à plus grande échelle, à la structure de l’organe et au port dressé. Par exemple, un arbre n’a pas de squelette interne : s’il se tient droit c’est grâce à cette paroi rigide, entre autre.

 

II. A l’échelle moléculaire

 

 

On peut observer l’ultrastructure de cette paroi par une approche moléculaire. On descend à l’échelle nanométrique et on retrouve majoritairement de la cellulose et de la pectine.

– La cellulose = des câbles allongés (polymère de glucose). La cellulose présente une grande rigidité. Sa fonction est de résister à la tension et de participer à la rigidité permise par la paroi chez les végétaux. On peut faire un parallèle avec le collagène des animaux. Pour prouver cette rigidité, on peut prendre une feuille de papier et la déchirer. On entend au bruit une résistance à la déchirure. Cette cellulose participe grandement au maintien du tissu et, à grande échelle, de l’organe.

– La pectine a un rôle de gélifiant. Elle est utilisée par exemple quand on fait des confitures.

La matrice extracellulaire est particulière chez les végétaux au port dressé. C’est sa richesse en cellulose et en pectine qui participe au maintien.