Composition chimique et structure
La structure de la fibre élastique n'est pas homogène. Elle comprend deux composants principaux, chacun exerçant sa propre fonction :
- Le composant fibrillaire (la charpente). Il est représenté par une glycoprotéine, la fibrilline. Elle forme de fines microfibrilles élastiques qui servent de modèle ou de charpente pour le « dépôt » ultérieur de la substance amorphe.
- Le composant amorphe (l'élastine). C'est une protéine qui, dans la fibre mature, représente jusqu'à 90 % de sa masse et se situe principalement dans la partie centrale. C'est précisément l'élastine qui est responsable des propriétés caoutchouteuses du tissu.
Les molécules d'élastine s'associent en protofibrilles d'élastine (chaînes de globules), qui se réticulent ensuite pour former un réseau solide. Les acides aminés desmosine et isodesmosine constituent des marqueurs spécifiques de ces liaisons croisées. Ils forment un nœud robuste issu de la fusion de quatre résidus de lysine (trois préalablement oxydés et un non oxydé) appartenant à différentes chaînes polypeptidiques.
Mécanisme moléculaire de l'élasticité
La capacité d'une fibre à s'étirer et à reprendre sa position initiale relève de la thermodynamique pure. La protéine d'élastine a une nature globulaire et tend à s'enrouler en pelote. Sa structure est dépourvue de liaisons rigides (telles que des ponts disulfure) qui pourraient fixer définitivement la forme de la moléculaire.
Au repos, l'état thermodynamique le plus favorable pour la molécule est celui de la « pelote lâche » (entropie maximale). Lors de l'application d'une charge physique (étirement), cette pelote se détend et la molécule s'allonge comme une corde. Dès que la charge disparaît, les forces entropiques contraignent immédiatement la protéine à se ré-enrouler, ramenant l'ensemble du tissu à ses dimensions initiales.
Histogenèse (stades de formation)
Le processus d'assemblage d'une fibre élastique diffère fondamentalement de celui du collagène et se déroule en plusieurs étapes. D'abord, les cellules (fibroblastes, chondrocytes ou myocytes lisses) sécrètent des molécules de fibrilline et d'élastine dans la matrice. Ensuite, une enzyme extracellulaire, la lysyl oxydase, oxyde les résidus de lysine, les préparant ainsi à la formation de liaisons croisées.
La maturation ultérieure comporte trois étapes :
- Le stade des fibres oxytalanes. Seule la charpente préformée de microfibrilles (fibrilline) est présente dans le tissu. L'élastine amorphe est encore absente.
- Le stade des fibres élauniniques. L'élastine commence à se déposer sur la charpente microfibrillaire. Sa quantité augmente progressivement pour atteindre 50 % de la masse de la fibre.
- Le stade des fibres élastiques matures. L'élastine continue de s'accumuler, finissant par occuper tout le centre de la fibre et repoussant les microfibrilles de fibrilline à la périphérie. Les liaisons croisées intermoléculaires définitives se forment. La proportion d'élastine atteint 90 %.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quels colorants spécifiques permettent de mettre en évidence les fibres élastiques sur les préparations histologiques ?
Sur les préparations histologiques, les fibres élastiques sont mises en évidence à l'aide d'une coloration à l'orcéine ou au picrofuchsine avec de l'hématoxyline.
- La coloration à l'orcéine est une méthode sélective dans laquelle les fibres et membranes élastiques virent au rouge cerise sur un fond rose pâle.
- La coloration au picrofuchsine et à l'hématoxyline est une méthode différentielle où les fibres élastiques se colorent en jaune (tandis que les fibres collagènes deviennent rouges).
Dans quels organes et tissus du corps humain les fibres élastiques prédominent-elles ?
Les fibres élastiques ou structures élastiques sont particulièrement marquées dans les tissus et organes suivants :
- Le tissu conjonctif dense orienté de type élastique — les ligaments élastiques, par exemple les ligaments jaunes de la colonne vertébrale. Le composant principal de ce tissu est constitué de fibres élastiques disposées parallèlement et formant des faisceaux d'épaisseur variable.
- Les artères de type élastique — les gros vaisseaux naissant directement du cœur : l'aorte et le tronc pulmonaire. Dans la média de ces artères, les structures élastiques dominent sous forme de membranes élastiques fenêtrées ; des éléments élastiques sont également présents dans l'intima et l'adventice.
- Le larynx — les sources indiquent une forte teneur en fibres élastiques dans le chorion de la muqueuse ainsi qu'une membrane fibro-élastique du larynx riche en fibres élastiques.
À quelle maladie héréditaire un défaut de synthèse de la fibrilline conduit-il ?
Un défaut de synthèse de la fibrilline conduit au développement du syndrome de Marfan.
Il s'agit d'une maladie métabolique héréditaire caractérisée par une atteinte systémique du tissu conjonctif. Le blocage de la synthèse de la fibrilline entraîne une extensibilité accrue du tissu conjonctif. Les principales manifestations cliniques du syndrome comprennent :
- Des anomalies squelettiques — une grande taille, des membres allongés et des doigts fins (arachnodactylie).
- Des atteintes oculaires — une luxation congénitale du cristallin.
- Des pathologies cardiovasculaires — des malformations cardiaques congénitales et un anévrisme de l'aorte.
Pour mémoriser les stades de maturation des fibres, on peut retenir l'acronyme OEZ (Oxytalanes → Élauniniques → Z-matures / Z- matures). La proportion d'élastine augmente comme le chargement d'un fichier : 0 % → 50 % → 90 %.
Questions des cours et des examens
Quelle est la différence entre les fibres oxytalanes et les fibres elaunineuses ?
Les fibres oxytalanes sont exclusivement composées de fibrilline (la charpente microfibrillaire). Dans les fibres élauniniques, l'élastine amorphe vient s'ajouter à la charpente, et sa teneur atteint 50 %.
Quelle est la fonction de la lysyl oxydase ?
Il s'agit d'une enzyme extracellulaire qui oxyde les résidus de l'acide aminé lysine. C'est indispensable pour la formation ultérieure de liaisons croisées (desmosine) entre les molécules d'élastine.
De quoi est composé le desmosine ?
La desmosine et l'isodesmosine se forment à partir de quatre résidus de lysine (trois oxydés et un non oxydé) appartenant à différentes chaînes peptidiques. Elles réticulent solidement l'élastine pour former un réseau.
À étudier également sur le sujet
- Particularités de la synthèse d'élastine par les myocytes lisses dans la paroi des vaisseaux
- Thermodynamique des pelotes protéiques : la nature entropique de l'élasticité
- Organisation spatiale de la desmosine et de l'isodesmosine
- Histochimie : méthodes de coloration des fibres élastiques sur préparations
- Rôle de la fibrilline dans la formation de la charpente microfibrillaire
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