Le Collagène – Parodontologie

Le Collagène – Parodontologie

Introduction

Le collagène représente le principal constituant extracellulaire des tissus conjonctifs. Ainsi, il est la macromolécule la plus abondante dans le règne animal. Ses fonctions varient d’un tissu à l’autre au niveau de la cavité buccale. Il fait partie de deux types de tissus conjonctifs :

• Les tissus mous : la pulpe, le desmodonte, le chorion gingival.
• Les tissus minéralisés : dentine, cément, l’os alvéolaire.

Définition

Le collagène est une glycoprotéine dont l’unité structurale est le tropocollagène, qui constitue la base des composants du collagène. Lorsque des fibrilles de collagène sont dégradées par un chauffage intense, leurs chaînes se raccourcissent pour former de la gélatine.

Le Tropocollagène

Le tropocollagène est le monomère du collagène fibreux insoluble. Ses caractéristiques sont les suivantes :

• Longueur : 2800 à 3000 Å.
• Largeur : 14 Å.
• Poids moléculaire : 300 000.
• Composition : trois chaînes polypeptidiques appelées chaînes alpha, enroulées en triple hélice, chacune ayant un poids moléculaire de 96 000.
• Acides aminés : environ un tiers de glycine, un quart de proline et d’hydroxyproline, le reste étant constitué d’alanine et d’hydroxylysine.
• Particularités : absence de tryptophane, ce qui le distingue des protéines sériques, et faible présence d’acides aminés soufrés, ce qui le différencie des kératines.

Les Différents Types de Collagène

En fonction de la répartition des acides aminés, on distingue cinq types de chaînes alpha :

• Quatre chaînes α1 (de α1 type 1 à α1 type 4).
• Une chaîne α2.

Selon la combinaison de ces chaînes au sein du tropocollagène, différents types de collagène caractérisent chaque tissu conjonctif. Par exemple, une molécule de collagène de type I est constituée de deux chaînes α1 de type 1 et d’une chaîne α2.

Remarque Importante

Chaque type de collagène possède une structure spécifique et se retrouve dans des organes particuliers. Il existe 29 types de collagène codés par des gènes différents. Les principaux types sont présentés dans le tableau suivant :

Le type	Composition	Localisation	Gène(s)
Type I	α1[I]2 + α2	Constitue le pourcentage le plus important des fibres gingivales, pulpaires, dentine, os et le cément, les ligaments, tendons	COL1A1, COL1A2
Type II	α1[II]3	Cartilage (50 %) : forme de fines fibrilles dans la substance fondamentale peu renvoyée à plusieurs sens, du cartilage hyalin (avec les collagènes IX, X et XI)	COL2A1
Type III	α1[III]3	Papilles conjonctives, membrane basale, autour des parois vasculaires, représente 43 % du volume pulpaire, et en quantité faible dans le cément, utérus, intestins	COL3A1
Type IV	α1[IV]3	Membrane basale, cellules endothéliales des parois vasculaires et également dans les reins	COL4A1, COL4A2, COL4A3, COL4A4, COL4A5, COL4A6
Type V	αA, αB	Quantité faible dans la dentine, placenta, muscles lisses. Localisé dans les tissus conjonctifs, il s’associe au type I	COL5A1, COL5A2, COL5A3

La Synthèse du Collagène

Le collagène est synthétisé par des cellules d’origine mésenchymateuse, qui peuvent se différencier de manière spécifique (odontoblastes dans la pulpe, ostéoblastes dans le tissu osseux, cémentoblastes dans le cément cellulaire). La cellule clé est le fibroblaste, riche en organites intracellulaires. La synthèse se déroule en deux étapes : intracellulaire et extracellulaire.

Étape Intracellulaire

L’étape intracellulaire se déroule au niveau du réticulum endoplasmique granuleux (REG), de l’appareil de Golgi et des vésicules d’exocytose.

Au Niveau du REG

• Synthèse de l’ARNm, qui se fixe aux ribosomes formant des polyribosomes liés à la membrane du réticulum endoplasmique.
• Assemblage d’environ 1500 acides aminés pour constituer une chaîne pro-α.
• Hydroxylation de la lysine et de la proline par la lysine hydroxylase et la proline hydroxylase, nécessitant vitamine C et oxygène (O₂). Cette étape dure 4 minutes.
• Formation du procollagène en triple hélice (3 pro-α) avec des ponts disulfure entre les propeptides carboxyterminaux, permettant l’alignement des chaînes. La triple hélice s’enroule vers l’extrémité aminoterminale.

Au Niveau de l’Appareil de Golgi

• Glycosylation : fixation d’un monosaccharide (galactose) ou d’un disaccharide (galactose + glucose) par liaison covalente grâce à la galactosyl-transférase. Cette étape dure 4 minutes et nécessite la présence de Mn²⁺.

Au Niveau des Vésicules d’Exocytose

• Les vésicules se forment après la fragmentation de l’appareil de Golgi et se dirigent vers la membrane cellulaire pour déverser leur contenu dans le milieu extracellulaire.

Étape Extracellulaire ou Maturation du Collagène

La molécule de procollagène se transforme en tropocollagène grâce à la procollagène peptidase, qui coupe les peptides de coordination aux deux extrémités de la molécule. Le tropocollagène, initialement soluble avec des liaisons hydrogène, subit une réticulation pour augmenter le nombre de liaisons intra- et intermoléculaires. Cela conduit à la formation de collagène mature insoluble sous forme de fibrilles, puis de fibres et de faisceaux, avec l’aide de molécules de la substance fondamentale conjonctive (protéoglycanes, glycosaminoglycanes).

La Dégradation Physiologique du Collagène

La dégradation du collagène peut être phagocytaire ou enzymatique.

Phagocytaire

Elle est réalisée par des cellules à activité phagocytaire, comme les fibroblastes à activité de dégradation, les ostéoclastes et les cémentoclastes. Ce processus se déroule en trois étapes :

1. Phase d’adhérence : attraction et accolement du produit à la membrane du phagocyte.
2. Phase d’ingestion : le produit est englobé dans une vacuole appelée phagosome.
3. Phase de digestion : fusion des phagosomes avec des lysosomes (contenant des enzymes lytiques) pour former un phagolysosome, où le produit est détruit.

Enzymatique

La dégradation enzymatique est effectuée par des enzymes protéolytiques, comme les collagénases tissulaires, synthétisées par des cellules à activité macrophagique (fibroblastes à activité de dégradation, ostéoclastes, cémentoclastes).

La Dégradation Pathologique

La dégradation pathologique résulte d’un déséquilibre entre la formation et la dégradation du collagène. Elle se produit par deux mécanismes :

Augmentation de l’Activité Phagocytaire

Observée lors des parodontopathies, elle est menée par des cellules comme les fibroblastes à activité de dégradation, les ostéoclastes et les cémentoclastes.

Accentuation des Mécanismes Enzymatiques

Elle est due à une augmentation des collagénases tissulaires et bactériennes.

Rôles du Collagène dans les Tissus Conjonctifs

1. Matrice extracellulaire : Le collagène assure la cohésion des tissus et confère résistance, souplesse et élasticité.
2. Résistance et fermeté : Il résiste à la traction et est indispensable à la cicatrisation.
3. Protéine structurelle : Il intervient dans la formation de la peau, des tendons et des os (surtout le type I).

Conséquences d’une Carence en Collagène

Une carence en collagène peut provoquer :

• Instabilité et douleurs articulaires.
• Désintégration et déformation du cartilage.
• Érosion et inflammation du cartilage, fragilisation des ligaments et tendons.
• Rhumatismes, comme l’arthrose.
• Mauvaise cicatrisation, ulcération, rupture des tissus conjonctifs, problèmes dentaires.
• Saignements, gingivites et parodontites.

Conclusion

À partir de cette étude physicochimique, on peut affirmer que le collagène joue un rôle prépondérant dans la constitution du parodonte et, surtout, dans sa régénération (cicatrisation).

Le Collagène – Parodontologie

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