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Les éléments constitutifs du cartilage, des tendons et des ligaments
Les tissus du cartilage, des tendons et des ligaments ont de forts traits communs. Dans le langage scientifique, ils font partie de la « matrice extra cellulaire“ et dans la vie quotidienne, ils sont connus sous le terme « tissu conjonctif ». Les éléments constitutifs du tissu conjonctif sont les mêmes pour le cartilage, les tendons, les ligaments et la peau (particulièrement au niveau des couches sous cutanées, l’hypoderme) : les fibres de collagène, les fibres d’élastine et les protéoglycanes.
Le collagène
Le collagène est une protéine qui ne se trouve que chez les humains et les animaux. Les végétaux ne contiennent pas de fibres de collagène. Le collagène est la protéine la plus répandue dans le corps humain et est constituée d’acides aminés assemblés selon un ordre précis. Les fibres de collagène sont très résistantes à la traction et ne s’étirent pratiquement pas. Elles donnent une structure résistante et de la force à nos tissus. Ces protéines de collagène sont ainsi connues sous le terme de « protéines de structure ». On différencie entre les types de collagène : les types 1 et 3 sont particulièrement situés dans la peau, les tendons, les ligaments, les os et les dents. Le collagène de type 2 est situé en grande partie dans le cartilage des articulations (cartilage hyalin et élastique).
Le collagène est constitué de trois longues chaînes de protéines qui se lient entre elles par les ponts disulfures et des liaisons hydrogènes. Ensemble, ces trois longues chaînes de protéines forment un collagène triple hélice (voir le dessin).
Dessin: Collagène triple-hélice
Plusieurs triple-hélices de collagène forment une fibrille et plusieurs fibrilles forment ensuite une fibre de collagène. On peut s’imaginer qu’une fibre de collagène ressemble à un énorme câble en acier, comme les câbles extrêmement résistants et stables utilisés par les téléphériques.
Les acides aminés
Les plus petits éléments constitutifs du collagène ainsi que des fibres d’élastine sont les acides aminés. On connait aujourd’hui en tout vingt types d’acides aminés qui se retrouvent dans toutes les protéines du corps humain. De ces vingt acides aminés, huit sont essentielles, c’est-à-dire que le corps humain ne les crée pas (isoleucine, leucine, lysine, méthionine, phénylalanine, thréonine, tryptophane, Valine). Lorsqu’un acide aminé essentiel n’est disponible qu’en quantité insuffisante, les autres acides aminés ne pourront pas être utilisés pour la création de nouvelles protéines et seront transformés en graisse et en sucre. C’est ainsi que le corps humain nécessite une quantité suffisante d’acides aminés essentiels provenant de l’alimentation régulière.
Dans le collagène, les acides aminés suivants sont particulièrement représentés : glycine, proline, hydroxyproline et hydroxylysine. La thréonine, un acide aminé essentiel, est un précurseur de la synthèse de la glycine. La méthionine est un acide aminé essentiel riche en souffre et la lysine est indispensable à la synthèse du collagène et des fibres d’élastine dans le tissu conjonctif.
Les protéoglycanes
Les protéoglycanes sont le troisième élément important dans les tissus conjonctifs et en particulier dans les cartilages. Les protéoglycanes sont chargés négativement et bénéficient d’une grande capacité à lier des molécules d’eau. Ils accordent au tissu conjonctif sa consistance gélatineuse typique. Les protéoglycanes se situent entre les fibres de collagène et d’élastine et permettent, grâce à leur forte capacité à lier des molécules d’eau, de nourrir les tissus aux alentours et le transport de molécules vers les cellules. On peut se représenter la forme des protéoglycanes comme le tronc d’un sapin: le tronc est constitué d’acide hyaluronique et les branches sont constituées de sulfates de chondroïtine, de glucosamine, de dermatane et de kératane. (voir illustration)
Illustration: Protéoglycane
Les éléments soufrés et sous forme de sulfates, semblent jouer un rôle clé dans le maintien du collagène dans sa forme originale ainsi que pour le fonctionnement des protéoglycanes, car ils sont chargés négativement et permettent de „bloquer“ l’hydratation nécessaire dans le cartilage et dans le tissu conjonctif, grâce à des ponts disulfure.
Avec l’âge, la synthèse de collagène, élastine et des protéoglycanes (en particulier les sulfates de chondroïtine) diminuent naturellement. Les cellules productrices (chondroblastes et fibroblastes) deviennent moins productives avec l’âge.
Références:
Prof. Dr. A. Pischinger, Matrix und Matrixregulation, 1995
Oesser et al, Stimulation of type II collagen biosynthesis and secretion in bovine chondrocytes cultured with degraded collagen, Ausgabe: Cell & Tissue Research 311, 2003
Carrino DA, Sorrell JM, Caplan AI., Age-related changes in the proteoglycans of human skin, Archives of Biochemistry and Biophysics, 2000.
Hoffer LJ, Kaplan LN, Sulfate could mediate the therapeutic effect of glucosamine sulfate, Lady Davis Institute for Medical Research and Division of Rheumatology, Canada, 2001.