Le collagène, une protéine abondante du corps humain, joue un rôle important dans toute une série de processus biologiques importants, allant de la cicatrisation des plaies, la régénération du cartilage dans nos articulations, à la santé de nos vaisseaux sanguins ou de nos os. C’est un biomatériau important dans la médecine régénérative moderne. Pouvoir produire des fibres de collagène en laboratoire serait donc un « plus ». Des travaux présentés dans la revue Nature Chemistry, ouvrent l’espoir de cultiver en laboratoire la précieuse protéine réparatrice.
Une récente étude, présentée dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine à identifié de nouvelles fonctionnalités inattendues du collagène et montré que le collagène n’est pas inerte. Pour la première fois cette étude décrypte le processus par lequel le collagène forme des structures qui régulent le remodelage des tissus. Une nouvelle recherche de l’University of Wisconsin-Madison décrit ce qui pourrait être la clé de la production de fibres de collagène naturel en laboratoire : la symétrie.
Aujourd’hui, l'approvisionnement clinique en collagène provient d'animaux comme les porcs et les vaches, mais ce collagène « animal » peut entraîner des réactions allergiques voire des maladies chez certains patients. Jusqu’ici en effet, créer du collagène humain fonctionnel en laboratoire n’a jamais été possible. En cause ses « chaînes protéiques massives difficiles à reproduire », expliquent les auteurs. En effet, dans l'organisme, le collagène est constitué par un processus impliquant l'interaction de trois brins distincts de protéine de collagène qui s’entrecroisent pour créer une fibre ressemblant à une longue corde de type hélice triple. Pendant des années, les scientifiques ont tenté de reproduire ces longues fibres en forme de triple hélice mais, jusqu'à ce jour, ils n’ont pas réussi à créer des fibres suffisamment longues ou épaisses pour imiter le collagène naturel et fonctionnel.
Ces travaux précisent les règles de base qui régissent les principes de construction du collagène, en particulier, la bonne quantité de contacts chimiques et physiques entre les brins pour les induire à s’assembler et à croître, une disposition particulière des acides aminés - qui créent la protéine de collagène - et des interactions spécifiques entre les molécules chargées sur les brins de collagène individuels. L’approche empirique qui consiste à assembler plusieurs schémas possibles, a permis à l’équipe de se rendre compte que chaque brin individuel dans la fibre de collagène devait avoir exactement le même environnement : « Toutes les parties de la fibre de collagène doivent éprouver la même chose », expliquent les scientifiques.
Une symétrie parfaite doit être respectée entre chaque brin, en vue de l’assemblage en fibre. Des règles qui ont permis aux chercheurs de produire des fibres de collagène, stables et longues en laboratoire. Il reste donc à passer à l’échelle de production supérieure, concluent les auteurs, qui envisagent déjà d’appliquer cette nouvelle méthodologie à d’autres molécules.
Source : Nature Chemistry 11 July 2016 doi:10.1038/nchem.2556 Peptide tessellation yields micrometre-scale collagen triple helices
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