Glycocalyx - Glycocalyx

Glycocalyx
Bacillus subtilis.jpg
Micrographie MET d'une bactérie B. subtilis , avec le glycocalyx en forme de cheveux visible entourant la membrane cellulaire (barre d'échelle = 200 nm)
Identifiants
Engrener D019276
E H1.00.01.1.00002
FMA 66838
Termes anatomiques de la microanatomie

Le glycocalyx , également connu sous le nom de matrice péricellulaire, est une enveloppe de glycoprotéines et de glycolipides qui entoure les membranes cellulaires de certaines bactéries , épithéliums et autres cellules. En 1970, Martinez-Palomo a découvert le revêtement cellulaire des cellules animales, connu sous le nom de glycocalyx.

La plupart des cellules épithéliales animales ont un revêtement semblable à du duvet sur la surface externe de leurs membranes plasmiques . Ce revêtement se compose de plusieurs fractions glucidiques de glycolipides membranaires et de glycoprotéines , qui servent de molécules de base pour le support. En général, la portion glucidique des glycolipides trouvée à la surface des membranes plasmiques aide ces molécules à contribuer à la reconnaissance cellule-cellule , à la communication et à l'adhésion intercellulaire.

Le glycocalyx est un type d'identifiant que le corps utilise pour faire la distinction entre ses propres cellules saines et les tissus transplantés, les cellules malades ou les organismes envahisseurs. Le glycocalyx comprend des molécules d'adhésion cellulaire qui permettent aux cellules d'adhérer les unes aux autres et de guider le mouvement des cellules pendant le développement embryonnaire. Le glycocalyx joue un rôle majeur dans la régulation du tissu vasculaire endothélial , y compris la modulation du volume des globules rouges dans les capillaires .

La bave à l'extérieur d'un poisson est un exemple de glycocalyx. Le terme a été initialement appliqué à la matrice polysaccharidique recouvrant les cellules épithéliales, mais il a été découvert que ses fonctions allaient bien au-delà.

Dans le tissu endothélial vasculaire

Le glycocalyx est situé sur la surface apicale des cellules endothéliales vasculaires qui tapissent la lumière . Lorsque les vaisseaux sont colorés avec des colorants cationiques tels que le bleu d'Alcian , la microscopie électronique à transmission montre une petite couche de forme irrégulière s'étendant sur environ 50 à 100 nm dans la lumière d'un vaisseau sanguin. Une autre étude a utilisé la coloration au tétroxyde d'osmium pendant la substitution par congélation et a montré que le glycocalyx endothélial pouvait atteindre 11 μm d'épaisseur. Il est présent dans une large gamme de lits microvasculaires (capillaires) et de macrovaisseaux (artères et veines). Le glycocalyx comprend également une large gamme d'enzymes et de protéines qui régulent l' adhérence des leucocytes et des thrombocytes , car son rôle principal dans le système vasculaire est de maintenir l'homéostasie du plasma et de la paroi vasculaire. Ces enzymes et protéines comprennent :

Les enzymes et protéines énumérées ci-dessus servent à renforcer la barrière du glycocalyx contre les maladies vasculaires et autres. Une autre fonction principale du glycocalyx dans l'endothélium vasculaire est qu'il protège les parois vasculaires d'une exposition directe au flux sanguin, tout en servant de barrière de perméabilité vasculaire. Ses fonctions protectrices sont universelles dans tout le système vasculaire, mais son importance relative varie en fonction de sa localisation exacte dans le système vasculaire. Dans le tissu microvasculaire, le glycocalyx sert de barrière de perméabilité vasculaire en inhibant la coagulation et l'adhésion des leucocytes. Les leucocytes ne doivent pas coller à la paroi vasculaire car ce sont des composants importants du système immunitaire qui doivent pouvoir se déplacer vers une région spécifique du corps en cas de besoin. Dans le tissu vasculaire artériel, le glycocalyx inhibe également la coagulation et l'adhésion des leucocytes, mais par la médiation de la libération d'oxyde nitrique induite par le stress de cisaillement. Une autre fonction protectrice dans tout le système cardiovasculaire est sa capacité à affecter la filtration du liquide interstitiel des capillaires dans l'espace interstitiel.

Le glycocalyx, situé à la surface apicale des cellules endothéliales , est composé d'un réseau chargé négativement de protéoglycanes , de glycoprotéines et de glycolipides.

Perturbation et maladie

Parce que le glycocalyx est si important dans tout le système cardiovasculaire, la perturbation de cette structure a des effets néfastes qui peuvent provoquer des maladies. Certains stimuli qui provoquent l' athérome peuvent conduire à une sensibilité accrue du système vasculaire. Un dysfonctionnement initial du glycocalyx peut être causé par une hyperglycémie ou des lipoprotéines de basse densité ( LDL ) oxydées , qui provoquent alors une athérothrombose . Dans la microvascularisation, un dysfonctionnement du glycocalyx entraîne un déséquilibre hydrique interne et potentiellement un œdème . Dans le tissu vasculaire artériel, la perturbation du glycocalyx provoque une inflammation et une athérothrombose.

Des expériences ont été réalisées pour tester précisément comment le glycocalyx peut être altéré ou endommagé. Une étude particulière a utilisé un modèle de cœur perfusé isolé conçu pour faciliter la détection de l'état de la portion de barrière vasculaire, et a cherché à provoquer l'excrétion induite par l'insulte du glycocalyx pour déterminer la relation de cause à effet entre l'excrétion du glycocalyx et la perméabilité vasculaire. On pensait que la perfusion hypoxique du glycocalyx était suffisante pour initier un mécanisme de dégradation de la barrière endothéliale. L'étude a révélé que le flux d'oxygène dans les vaisseaux sanguins n'avait pas besoin d'être complètement absent ( hypoxie ischémique ), mais que des niveaux minimaux d'oxygène étaient suffisants pour provoquer la dégradation. L'excrétion du glycocalyx peut être déclenchée par des stimuli inflammatoires, tels que le facteur de nécrose tumorale alpha . Quel que soit le stimulus est, cependant, l'excrétion du glycocalyx conduit à une augmentation drastique de la perméabilité vasculaire. Les parois vasculaires étant perméables est désavantageuse, car cela permettrait le passage de certaines macromolécules ou d'autres antigènes nocifs.

La contrainte de cisaillement du fluide est également un problème potentiel si le glycocalyx est dégradé pour une raison quelconque. Ce type de contrainte de friction est provoqué par le mouvement d'un fluide visqueux (c'est-à-dire du sang) le long de la limite de la lumière. Une autre expérience similaire a été réalisée pour déterminer quels types de stimuli provoquent une contrainte de cisaillement fluide. La mesure initiale a été prise par microscopie intravitale, qui a montré une couche de plasma à déplacement lent, le glycocalyx, de 1 m d'épaisseur. Le colorant léger a endommagé le glycocalyx de manière minime, mais ce petit changement a augmenté l' hématocrite capillaire . Ainsi, la microscopie optique à fluorescence ne doit pas être utilisée pour étudier le glycocalyx car cette méthode particulière utilise un colorant. Le glycocalyx peut également être réduit en épaisseur lorsqu'il est traité avec des LDL oxydées. Ces stimuli, ainsi que de nombreux autres facteurs, peuvent endommager le délicat glycocalyx. Ces études prouvent que le glycocalyx joue un rôle crucial dans la santé du système cardiovasculaire.

Dans les bactéries et la nature

Le glycocalyx existe dans les bactéries sous forme de capsule ou de couche visqueuse. Point 6 points au glycocalyx. La différence entre une capsule et une couche visqueuse est que dans une capsule, les polysaccharides sont fermement attachés à la paroi cellulaire, tandis que dans une couche visqueuse, les glycoprotéines sont attachées de manière lâche à la paroi cellulaire.

Un glycocalyx, signifiant littéralement "enveloppe de sucre" ( glykys = sucré, kalyx = husk), est un réseau de polysaccharides qui se projettent à partir des surfaces cellulaires des bactéries , ce qui le classe comme un composant de surface universel d'une cellule bactérienne, trouvé juste à l'extérieur de la bactérie. paroi cellulaire. Un glycocalyx gélatineux distinct est appelé capsule , tandis qu'une couche diffuse irrégulière est appelée couche visqueuse . Ce pelage est extrêmement hydraté et se tache de rouge ruthénium .

Les bactéries qui poussent dans les écosystèmes naturels, tels que le sol, les intestins des bovins ou les voies urinaires humaines, sont entourées d'une sorte de microcolonie entourée de glycocalyx . Il sert à protéger la bactérie des phagocytes nocifs en créant des capsules ou en permettant à la bactérie de se fixer sur des surfaces inertes, telles que des dents ou des roches, via des biofilms (par exemple, Streptococcus pneumoniae se fixe soit aux cellules pulmonaires, aux procaryotes ou à d'autres bactéries qui peuvent fusionner leurs glycocalices pour envelopper la colonie).

Dans le tube digestif

Un glycocalyx peut également être trouvé sur la partie apicale des microvillosités dans le tube digestif , en particulier dans l'intestin grêle. Il crée un maillage de 0,3 µm d'épaisseur et se compose de mucopolysaccharides acides et de glycoprotéines qui font saillie de la membrane plasmique apicale des cellules épithéliales absorbantes. Il fournit une surface supplémentaire pour l' adsorption et comprend des enzymes sécrétées par les cellules absorbantes qui sont essentielles pour les étapes finales de la digestion des protéines et des sucres.

Autres fonctions généralisées

  • Protection : Amortit la membrane plasmique et la protège des dommages chimiques
  • Immunité aux infections : permet au système immunitaire de reconnaître et d'attaquer sélectivement les organismes étrangers
  • Défense contre le cancer : Les modifications du glycocalyx des cellules cancéreuses permettent au système immunitaire de les reconnaître et de les détruire.
  • Compatibilité des greffes : constitue la base de la compatibilité des transfusions sanguines , des greffes de tissus et des greffes d'organes
  • Adhésion cellulaire : lie les cellules entre elles afin que les tissus ne se désagrègent pas
  • Régulation de l'inflammation : le revêtement de glycocalyx sur les parois endothéliales des vaisseaux sanguins empêche les leucocytes de rouler/se lier dans des états sains.
  • Fécondation : permet aux spermatozoïdes de reconnaître et de se lier aux ovules
  • Développement embryonnaire : Guide les cellules embryonnaires vers leurs destinations dans le corps

Les références

Liens externes