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Structure physique et dynamique des protéines de la matrice extracellulaire.

Les principales macromolécules constitutives de la matrice extracellulaire – collagène, élastine, protéoglycanes et glycoprotéines de structure – essentielles à sa cohésion et à sa résilience ne sont pas de simples éléments de soutien, mais des constituants actifs évoluant en fonction de la physiologie et de la pathologie. Leur fonctionnalité est reliée à leur dynamique interne sur différentes échelles de temps et de longueur, en étroite relation avec l’eau.

De nombreuses techniques statiques ont permis d’évaluer les différents niveaux de structure dans les protéines à l’état déshydraté ou en solution, amenant à des relations structure/fonction biologique. Cependant, les analyses temporelles ou fréquentielles, qui ont montré leur capacité à sonder la dynamique de polymères ou de matériaux composites, méritent d’être adaptées à l’étude des polypeptides et protéines.

A travers des exemples variés (en particulier pour les tissus cardio-vasculaires et cutanés et les muqueuses), nous montrerons comment les techniques diélectriques et mécaniques, couplées à l’analyse thermique et vibrationnelle, permettent d’explorer la structure physique et la dynamique de systèmes biologiques de complexité croissante, à l’échelle nanométrique et mésoscopique. Nous verrons aussi comment les signatures vibrationnelles, thermiques, mécaniques et diélectriques collectées sur des protéines et tissus sains peuvent contribuer à la compréhension du vieillissement, de certaines pathologies et permettent l’optimisation de biomatériaux de substitution.

Pour en apprendre davantage

MH Lacoste-Ferré, V Samouillan et C Laurent