Le COLLAGENE Module de Parodontologie
I – Introduction
Le collagène est la substance protéique la plus répandue de l’organisme, représentant 30 % à 35 % des protéines totales. C’est le composant essentiel de la matrice extracellulaire du tissu conjonctif.
Cette glycoprotéine entre dans la composition de tous les tissus dentaires à l’exception de l’émail et joue un rôle crucial dans le développement, la structure ainsi que la physiologie de la dent et de ses tissus de soutien.
Il fait partie de deux types de tissu conjonctif :
- Les tissus mous : la pulpe, le desmodonte, le chorion gingival.
- Les tissus minéralisés : dentine, cément, os alvéolaire.
II – Définition
Le collagène est une glycoprotéine fibreuse extracellulaire dont l’unité structurale est le tropocollagène. Le collagène est organisé en fibres insolubles très résistantes à la tension. Cela explique qu’il soit le principal constituant conférant une résistance aux tissus conjonctifs comme les os, les dents, les cartilages, les tendons, les ligaments et les matrices fibreuses de la peau et des vaisseaux sanguins.
On le trouve également au niveau de la matrice extracellulaire du tissu conjonctif.
III – Le Tropocollagène
Le tropocollagène est une triple hélice composée de trois chaînes polypeptidiques appelées chaînes alpha (α), d’une longueur de 240 à 300 nm et d’un diamètre de 1,5 nm. Son poids moléculaire est d’environ 300 000.
Chaque chaîne alpha est constituée d’un enchaînement répétitif d’acides aminés selon la séquence (Gly-a-b) :
- Glycine : toujours présente tous les 2 ou 3 acides aminés.
- a : souvent une proline.
- b : souvent une hydroxyproline.
Chaque chaîne alpha contient environ 1 050 acides aminés, dont plus de 1 000 sont organisés selon un triplet répétitif, à l’exception des acides aminés des deux extrémités de la chaîne, appelées télopetides.
On note l’absence de tryptophane, ce qui distingue le collagène des protéines sériques, et une faible quantité d’acides aminés soufrés, le différenciant des kératines.
IV – Les Différents Types de Collagène
Il existe au moins 16 types différents de collagène dans le corps humain, les plus courants étant les collagènes de types I, II, III, IV et V.
Classification des chaînes alpha
Selon la répartition des acides aminés, on distingue 5 types de chaînes α :
- 4 chaînes dites α1 (de α1 type 1 à α1 type 4).
- 1 chaîne dite α2.
En fonction de la composition de ces chaînes au sein du tropocollagène, on distingue les types de collagène caractérisant chaque tissu conjonctif :
- Les collagènes avec des chaînes α identiques sont dits homo-trimériques.
- Les collagènes composés de deux chaînes différentes sont dits hétéro-trimériques.
V – Distribution dans les Tissus Dentaires
Le collagène est un constituant essentiel du tissu conjonctif. Il entre dans la composition de tous les tissus dentaires, sauf l’émail, et joue un rôle important dans le développement, la structure et la physiologie de la dent et de ses tissus de soutien.
On trouve principalement les collagènes de type I et type III, le type I étant 7 fois plus abondant que le type III. Le type III est localisé au niveau des papilles, autour des vaisseaux et sous la membrane basale. Le type IV est le constituant majeur de la lamina densa des membranes basales.
Répartition dans les tissus dentaires
| Tissu | Type de collagène | Proportion |
|---|---|---|
| Ligament alvéolo-dentaire | Type I | Environ 80 % |
| Type III | Environ 15 % | |
| Os alvéolaire | Type I | 90 % de la phase organique |
| Cément | Type I | 50 à 55 % |
Dans le cément, le collagène se présente sous deux formes de fibrilles :
- Fibres intrinsèques : synthétisées par les cémentoblastes.
- Fibres extrinsèques : fibres de Sharpey.
VI – La Biosynthèse du Collagène
Le collagène est synthétisé par des cellules d’origine mésenchymateuse (souches, stromales et multipotentes). Ces cellules peuvent se différencier en :
- Odontoblastes (pulpe).
- Ostéoblastes (tissu osseux).
- Cémentoblastes (cément cellulaire).
- Fibroblastes (tissu conjonctif).
La cellule clé : le fibroblaste
Le fibroblaste est une cellule polymorphe, souvent fusiforme ou étoilée, riche en organites (réticulum rugueux, appareil de Golgi, etc.). Sa membrane cellulaire présente des replis et des invaginations où l’on observe des fibrilles de collagène nouvellement sécrétées. Les fibroblastes sécrètent également d’autres molécules de la matrice extracellulaire (cytokines, facteurs de croissance, enzymes, fibres d’élastine, glycosaminoglycanes, protéoglycanes, etc.) et jouent un rôle clé dans la cicatrisation tissulaire et les réactions inflammatoires.
La synthèse du collagène se déroule en deux étapes principales : intracellulaire et extracellulaire.
A – L’Étape Intracellulaire
Cette étape se déroule au niveau :
- Du réticulum endoplasmique granuleux (REG).
- De l’appareil de Golgi (AG).
- Des vésicules d’exocytose (issues de l’AG).
1. Synthèse du procollagène
Au niveau du REG, après transcription de l’ADN en ARN messager (ARNm), les ribosomes traduisent l’ARNm pour former une chaîne polypeptidique rectiligne, appelée procollagène. Les trois chaînes alpha sont synthétisées simultanément, avec des polypeptides supplémentaires aux extrémités N et COOH (régions « pro »).
2. Hydroxylation du procollagène
L’hydroxylation de la proline et de la lysine forme l’hydroxyproline et l’hydroxylysine. Cette étape nécessite :
- Oxygène (O₂).
- Fer.
- Acide ascorbique (vitamine C).
3. Glycosylation (au niveau de l’appareil de Golgi)
Des unités saccharល. saccharidiques (galactose ou glycosylgalactose) se greffent sur les hydroxylysines grâce à l’UDP-galactose et l’UDP-glucose. Cette étape, qui dure environ 4 minutes, nécessite du magnésium.
4. Formation de l’hélice
Les trois chaînes alpha du procollagène s’alignent parallèlement et s’enroulent en une triple hélice, formant le protropocollagène. Cette structure est stabilisée par des liaisons disulfure.
5. Extrusion du tropocollagène
Les vésicules d’exocytose libèrent le protropocollagène dans le milieu extracellulaire. La procollagène peptidase clive les extrémités (peptides de coordination) pour former le tropocollagène.
B – L’Étape Extracellulaire (Maturation du Collagène)
Cette étape aboutit à la formation des fibrilles de collagène :
- Clivage des régions pro : Les procollagène-peptidases, des protéases extracellulaires, libèrent le tropocollagène.
- Création de fonctions aldéhydes : La lysine et l’hydroxylysine subissent une désamination oxydative par la lysyl-oxydase.
- Polymérisation : Des ponts intermoléculaires se forment entre les fonctions aldéhydes des molécules de tropocollagène voisines, permettant leur liaison.
Image référencée : Biosynthèse du collagène.jpg (non incluse ici, mais décrite comme illustrant les étapes de la formation des fibres de collagène).
VII – Régulation de la Production du Collagène
Bien que les mécanismes de régulation transcriptionnelle soient encore partiellement méconnus, certaines molécules influencent l’expression des collagènes :
- TGF-β (Transforming Growth Factor) : Augmente la transcription des gènes de la matrice extracellulaire et stabilise les ARNm du collagène.
- Interféron γ (IFN-γ) : Diminue la prolifération des fibroblastes et la synthèse de collagène de type I.
- TNF-α (Tumor Necrosis Factor α) et interleukine-1 : Stimulent la prolifération des fibroblastes, inhibent la production de collagène de type I et augmentent la production de collagénases interstitielles, favorisant la dégradation du collagène.
VIII – La Dégradation du Collagène
A – Mécanisme Phagocytaire
La phagocytose est un mécanisme par lequel les cellules captent et digèrent des éléments solides. Les cellules phagocytaires (fibroblastes à activité de dégradation, ostéoclastes, cémentoclastes) ont une membrane mobile formant des voiles hyaluroplasmiques.
Étapes de la phagocytose :
- Adhésion et captation : Attraction et accolement du corps étranger à la membrane cellulaire.
- Englobement (phase d’ingestion) : Le corps est englobé dans une vacuole appelée phagosome.
- Digestion (phase de destruction intracytoplasmique) : Fusion du phagosome avec des lysosomes pour former un phagolysosome, où le corps étranger est détruit.
B – Mécanisme Enzymatique
La dégradation enzymatique est réalisée par des enzymes protéolytiques, comme les collagénases tissulaires, synthétisées par des cellules à activité macrophagique (fibroblastes, ostéoclastes, cémentoclastes). La collagénase tissulaire, initialement inactive (procollagénase), est activée par des cytokines ou des bactéries. Des inhibiteurs (protéines sériques, œstrogènes, etc.) peuvent l’inactiver.
La régulation de l’activité collagénolytique dépend :
- Du type de collagène (type II plus résistant que le type I).
- De l’âge.
- Des variations de température et de pH.
- De certaines protéines et hormones.
IX – Physiologie du Collagène
- Rôle dans la matrice extracellulaire : Le collagène assure la cohésion des tissus, leur résistance, leur souplesse et leur élasticité.
- Résistance et fermeté : Résiste à la traction, essentiel à la cicatrisation.
- Protéine structurelle : Intervient dans la formation de la peau, des tendons, des os (notamment le type I).
- Turnover du collagène : Équilibre entre la synthèse et la dégradation, régulé par les fibroblastes. Le collagène du desmodonte a un turnover 5 fois plus rapide que celui du chorion gingival et de l’os alvéolaire, et 15 fois plus rapide que celui du derme. Ce turnover ralentit avec l’âge.
- Minéralisation : Le collagène est indispensable à la minéralisation des tissus.
- Éruption dentaire : Le renouvellement du collagène crée des forces de tension favorisant le déplacement et l’éruption des dents.
X – Conclusion
Le collagène est un constituant essentiel des tissus conjonctifs. Il est présent dans tous les tissus du parodonte et joue un rôle prépondérant dans la réparation et la régénération parodontale. Toute altération du collagène affecte la santé du parodonte.
Le COLLAGENE Module de Parodontologie
Voici une sélection de livres en français sur les prothèses dentaires:
- Prothèse Amovible Partielle : Clinique et Laboratoire
Collège National des Enseignants en Prothèses Odontologiques (CNEPO), Michel Ruquet, Bruno Tavernier - Traitements Prothétiques et Implantaires de l’Édenté Total 2.0
- Conception et Réalisation des Châssis en Prothèse Amovible Partielle
- Prothèses supra-implantaires: Données et conceptions actuelles
- Prothèse complète: Clinique et laboratoire Broché – Illustré, 12 octobre 2017
- Prothèse fixée, 2e Ed.: Approche clinique Relié – Illustré, 4 janvier 2024
Le COLLAGENE Module de Parodontologie
Dr J Dupont, chirurgien-dentiste spécialisé en implantologie, titulaire d’un DU de l’Université de Paris, offre des soins implantaires personnalisés avec expertise et technologies modernes.