La matrice extracellulaire et la paroi cellulaire

On a passé beaucoup de temps à examiner l'intérieur d'une cellule. Mais que trouve-t-on à sa surface ? Cela va surtout dépendre du type de cellule que l'on observe.

Les plantes et les champignons ont une paroi cellulaire solide qui leur assure protection et soutien, alors que les cellules animales peuvent sécréter des matériaux dans leur environnement pour former un maillage de macromolécules, appelé matrice extracellulaire. Ici, on étudiera plus en détail ces structures externes et les rôles qu’elles jouent en fonction du type de cellule.

La plupart des cellules animales libèrent des matériaux dans l'espace extracellulaire, créant un maillage complexe de protéines et de glucides que l'on appelle la matrice extracellulaire (MEC). Une composante majeure de la matrice extracellulaire est le collagène. Les protéines de collagène sont modifiées par des glucides et, une fois qu'elles sont sécrétées par la cellule, elles s'assemblent en de longues fibres ou fibrilles de collagène${}^1$‍.

Le collagène joue un rôle clé dans la résistance et l'intégrité structurelle des tissus. Les maladies génétiques humaines qui affectent le collagène, comme le syndrome d'Ehlers-Danlos, entraînent une fragilité des tissus, qui s'étirent et se déchirent trop facilement${}^2$‍.

Dans la matrice extracellulaire, les fibres de collagène sont entremêlées avec une catégorie de glycoprotéines, les protéoglycanes, qui peuvent être attachées à un long squelette polysaccharidique, comme le montre le schéma ci-dessous. La matrice extracellulaire contient aussi de nombreux autres types de protéines et de glucides.

La matrice extracellulaire est directement connectée aux cellules environnantes. Certains des connecteurs clés sont des protéines appelées intégrines, implantées dans la membrane plasmique. Les protéines de la matrice extracellulaire, comme les molécules de fibronectine (en vert dans le schéma ci-dessus), peuvent servir de passerelles entre les intégrines et d'autres protéines de la matrice extracellulaire, telles que le collagène. Sur la face interne de la membrane, les intégrines sont reliées au cytosquelette.

Les intégrines ancrent la cellule à la matrice extracellulaire. Elles lui permettent de ressentir son environnement, car elles sont capables de détecter les signaux chimiques et mécaniques de la matrice extracellulaire et d'y répondre en activant des voies de signalisation${}^{4,5}$‍.

La coagulation du sang constitue un autre exemple de communication entre les cellules et la matrice extracellulaire. Lorsque les cellules de la paroi d'un vaisseau sanguin sont endommagées, elles présentent un récepteur protéique nommé facteur tissulaire. Quand le facteur tissulaire se lie à une molécule de la matrice extracellulaire, il déclenche une série de réponses qui réduisent la perte de sang. Par exemple, il provoque l'adhésion des plaquettes à la paroi du vaisseau sanguin et stimule leur production de facteurs de coagulation.

Bien que les plantes ne fabriquent pas de collagène, elles disposent de leur propre type de structure extracellulaire de soutien : la paroi cellulaire. La paroi cellulaire est une couche rigide qui entoure la cellule, la protégeant et lui fournissant support et forme. Avez-vous déjà remarqué que quand vous mordez dans un légume cru, comme le céleri, ce dernier croque ? Ce bruit est en grande partie dû à la rigidité des parois cellulaires du céleri.

Les champignons sont également dotés de parois cellulaires, tout comme certains protistes (un groupe surtout constitué d'eucaryotes unicellulaires) et la plupart des procaryotes — mais je vous conseille de ne pas les goûter pour voir s'ils croquent !

Comme la matrice extracellulaire animale, la paroi des cellules végétales est constituée de molécules sécrétées par la cellule. La principale molécule organique de la paroi des cellules végétales est la cellulose, un polysaccharide composé d'unités de glucose. La cellulose s'assemble ensuite en fibres appelées microfibres, comme le montre l'image ci-dessous.

La plupart des parois cellulaires végétales contiennent toute une variété de polysaccharides et de protéines. En plus de la cellulose, les autres polysaccharides que l'on rencontre communément dans la paroi cellulaire végétale sont l'hémicellulose et la pectine, comme le montre le schéma ci-dessus. La lamelle moyenne, en haut du schéma, est une couche adhésive qui facilite la cohésion des parois des cellules végétales adjacentes${}^{6,7}$‍.