Structure chimique de l’acide hyaluronique

C’est un glycosaminoglycane, un polysaccharide non sulfaté à haut poids moléculaire présent dans la matrice extracellulaire de tous les tissus animaux, et il est particulièrement abondant dans les tissus conjonctifs, mais aussi dans les tissus nerveux et les épithéliums. Il a été isolé en 1934 à partir de l’humeur vitrée de l’œil chez les bovins. c’est molécule extrêmement longue ayant une capacité d’hydratation qui contribue à la résistance des tissus, à la pression et l’onctuosité mécanique, mais aussi d’autres fonctions liées à la communication et à la différenciation cellulaire. Bien associé à d’autres molécules dans la matrice extracellulaire mais sans liaisons covalentes avec elles, ce qui est une caractéristique unique parmi les glycosaminoglycanes. Il est apparu à la fin de l’évolution, peut-être dès les premiers animaux de chordés.

Caractéristiques moléculaires

La structure moléculaire de l’acide hyaluronique a été identifié en 1950. c’est un polymère formé par des paires de disaccharides, la glucosamine D-glucuronique et de N-acétyl liés par des liaisons alternés: (1-3) -ß-DN-acétyl glucosamine (1- 4) -bêta-D-glucuronide. Certaines molécules peuvent avoir jusqu’à 25.000 répétitions de ces couples et atteindre 20.000 kd. En milieu aqueux adopte une structure globulaire pliée, mais ont été étendues en tirant sur les deux extrémités pouvant atteindre environ 15 microns de longueur, un diamètre supérieure d’une globule rouge.

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L’acide hyaluronique est dissous dans la matrice sous forme de sel, comme le hyaluronate. En 1972, il a été découvert que l’acide hyaluronique est capable d’agir comme une sorte de squelette central associé par des liaisons électrostatiques autres protéoglycanes par des interactions électrostatiques. Ces molécules sont d’autres protéoglycanes tels que aggrécan, versican et neurocan. Il agit comme le squelette d’un échafaudage qui peut se lier à ces protéoglycanes. Ce vaste réseau de saccharides sont créés dans la matrice extracellulaire. Cependant, contrairement à d’autres glycosaminoglycanes, acide hyaluronique ne se lie pas directement par des liaisons chimiques covalentes a des polypeptides de la matrice extracellulaire, donc ne forme pas des protéoglycanes.

L’acide hyaluronique a une grande capacité d’hydratation, de s’associer à des molécules d’eau, car il a beaucoup de charges négatives dans sa structure moléculaire. En raison de sa taille, et un faible repliement de sa structure moléculaire et a sa capacité à retenir l’eau, il peur créer une grande surface de l’eau à l’intérieur. La proportion d’eau retenue à sa structure peut être supérieure à 1000 fois son propre poids moléculaire. Cela favorise la diffusion des molécules non volumineuses par l’espace créé. Cependant, d’autres molécules plus volumineuses telles que certaines protéines seraient exclues. Pourtant, structure change constamment d’organisation, de sorte que la possibilité de diffusion à travers varie.

Synthèse et dégradation

Contrairement à d’autres glycosaminoglycanes, elle est synthétisée dans la membrane plasmique au lieu de l’appareil de Golgi. Ils prennent des enzymes membranaires appelées synthases d’acide hyaluronique, dont il existe trois types dans les vertébrés (HSA1, HAS2, HAS3) et différentiellement exprimés dans différents tissus. La synthèse se produit dans le côté cytosolique de la membrane plasmique où se rassemble les monosaccarides. Bien que les trois enzymes synthétisent l’acide hyaluronique, c’est HAS2 qui semble synthétiser les chaînes plus longues. curieusement le gène de l’enzyme HSA1, est également été découvert dans certaines bactéries qui le synthétisent pour augmenter leur mobilité, probablement ces bactéries l’ont capté du animaux.

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Schéma de la synthèse de l’acide hyaluronique dans la membrane cellulaire par la synthase de l’acide hyaluronique.

Le métabolisme de l’acide hyaluronique est très dynamique. La durée de vie des molécules d’acide hyaluronique peut varier de 1 à plusieurs jours. Il est dégradé par divers types d’enzymes: la hyaluronidase, la bêta-glucuronidase, la bêta-D D-N-acétyl-hexosaminidase. Les plus importants sont hyaluronidases. il peut également se dégrader dans le lysosome après endocytose médiée par un récepteur. Dans ces tissus qui sont bien drainés par les vaisseaux lymphatiques, acide hyaluronique est éliminé dans la lymphe, d’où il passe dans le sang et est principalement dégradés par les cellules endothéliales des capillaires sinusoïdes du foie. Environ 30% d’acide hyaluronique est éliminé par le foie. Une partie de l’acide hyaluronique est également éliminé dans les ganglions lymphatiques ou excrété quotidiennement par les reins (1% d’acide hyaluronique corporel).

Distribution

L’acide hyaluronique est le plus abondant de tous les glycosaminoglycanes. Chez la souris, il a été constaté que la moitié environ de l’acide hyaluronique se trouve dans la peau et 25% dans les os et les articulations. Le reste est réparti entre les muscles et les viscères. Les zones où elle est plus concentrée c’est le cordon ombilical, le liquide synovial, le corps vitré et follicule avant l’ovulation. Il est un composant majeur du liquide synovial des articulations, ce qui augmente la viscosité du fluide, et dans le cartilage articulaire. Des concentrations plus faibles ont été trouvés dans le foie et dans le sérum sanguin. Il est également un élément important dans le tissu nerveux. Dans le cartilage, même s’il n’est pas le glycosaminoglycane le plus abondant, il contribue à la stabilisation des protéoglycanes de la matrice, principalement aggrecan, des gros agrégats sont disposés entre les fibres de collagène.

Le système d’agrégation de l’acide hyaluronique avec de nombreux protéoglycanes forme de grandes structures moléculaires. Parfois, ces complexes sont associés à la membrane du plasma grâce à des récepteurs CD44 qui reconnaissent l’acide hyaluronique (modifié Glycoforum).

Parfois, l’acide hyaluronique se concentre autour des cellules. Les cellules ont des récepteurs sur leurs membranes appelés CD44 qui peuvent être liés à l’acide hyaluronique, qui reste à la périphérie de la cellule. Parfois, il peut être détecté à l’intérieur des cellules elles-mêmes.

Fonctions

Les fonctions de l’acide hyaluronique sont liés à leurs caractéristiques moléculaires. En raison de sa capacité à retenir l’eau, c’est un excellent lubrifiant et fournit une haute résistance aux contraintes mécaniques, mais cette propriété lui permet également de réguler l’équilibre de l’eau des tissus et l’osmolarité. L’acide hyaluronique contribue à créer l’intrigue de la matrice extracellulaire par ses interactions avec les protéoglycanes ou le collagène. A très grande concentration, il peut interagir avec lui-même donnant au tissu des propriétés visco-élastique particulières

Les cellules ont des récepteurs spécifiques pour hyaluronique tels que CD44, TSG6, RHAMM et acide LYUE-1 . Ainsi, au-delà de ses propriétés mécaniques et hydrique, il est impliqué en tant que signal moléculaire dans la régulation de la prolifération, la différenciation et la migration cellulaire. Le plus important est le CD44, qui est exprimé dans la plus parts des cellules.

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la dégradation de l’acide hyaluronique permet de rendre perméable la matrice extracellulaire, favorisant le transfert des cellules. Fait intéressant, les résidus résultant de la dégradation de l’acide hyaluronique ont un caractère angiogénique et inflammatoire. Une forte concentration d’acide hyaluronique dans la matrice extracellulaire des cellules favorise la stabilité et l’intégrité des tissus, tandis que la dégradation favorise les processus de remodelage tissulaire. Il est un signe de maturité du tissu.

L’acide hyaluronique est un bon outil dans la biotechnologie et la médecine, en particulier dans les processus de réparation des tissus et comme un échafaudage pour la culture tissulaire. En plus ne constitue pas une molécule antigénique, à savoir, ne déclenche pas de réponse immunitaire lorsqu’il est inoculé dans les tissus. Par exemple, il a été utilisé dans les injections médicale en ophtalmologie pour maintenir la forme des orbites et comme substitut de l’humeur vitrée. Dans la réparation des tissus. Dans l’arthrite, il peut être injecté directement, également dans la cicatrisation des plaies, dans des opérations de chirurgie esthétique, etc. Il est également utilisé pour l’administration concomitante de médicaments.

En outre, il a été démontré que sa présence est importante dans les niches de cellules souches, où il stimule et favorise la migration en créant des espaces physiques pour aider les cellules à se déplacer. Au cours du développement contribue à la morphogenèse des structures embryonnaires. Par exemple, il peut être libéré de la partie basale de l’épithélium et produire la courbure des celle-ci, en raison de la grande quantité d’eau qui attire. Mais aussi il favorise que les espaces intercelululares soient plus praticable par les cellules. Par exemple, ce procédé semble être impliqué dans la formation embryonnaire des valves cardiaques.

Dans les cultures de cellules, on détecte un halo d’acide hyaluronique autour des cellules, sécrétés par elles-mêmes. Le rôle de ce halo est incertain, mais semble avoir deux fonctions: favoriser la mobilité de la cellule et la protection. Ce rôle protecteur est parce que d’autres cellules, virus ou les grosses molécules ne peuvent pas passer à travers ce halo.

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