Une nouvelle étude remet en question notre compréhension fondamentale du collagène, la protéine la plus abondante du corps humain, ouvrant des perspectives inédites pour la recherche biomédicale et le développement de nouveaux biomatériaux.
Des chercheurs de l’Université Rice et de l’Université de Virginie (UVA) ont révélé une structure atomique du collagène qui s’écarte du modèle hélicoïdal droitier traditionnellement admis. Publiés le 3 février dans ACS Central Science, ces résultats suggèrent que le collagène présente une diversité structurelle bien plus importante qu’on ne le pensait.
« Ce travail change fondamentalement notre façon de penser le collagène », explique Jeffrey Hartgerink, professeur de chimie et de bio-ingénierie à l’Université Rice. « Pendant des décennies, nous avons supposé que les triples hélices de collagène suivaient un schéma structurel strict. Nos résultats montrent que les assemblages de collagène peuvent adopter une gamme de conformations plus large qu’on ne l’imaginait. »
L’équipe a utilisé la microscopie cryoélectronique (cryo-EM), une technique d’imagerie avancée, pour analyser la structure d’assemblages de collagène conçus à partir d’un peptide basé sur la région C1q, une protéine immunitaire essentielle. L’analyse a révélé une conformation inattendue, s’éloignant de la torsion hélicoïdale droite classique.
Cette nouvelle conformation permet des interactions moléculaires inédites, notamment l’empilement d’hydroxyproline entre les hélices et la formation d’une cavité hydrophobe symétrique. Selon Tracy Yu, chercheuse postdoctorale à l’Université de Washington et ancienne étudiante diplômée de Hartgerink, « l’absence de torsion hélicoïdale permet des interactions moléculaires jamais vues auparavant dans le collagène ».
Mark Kreutzberger, premier auteur de l’étude, souligne que cette découverte remet en cause des convictions établies : « Cela remet en question le dogme de longue date sur la structure du collagène et ouvre la porte à un réexamen de ses rôles biologiques. »
Les implications de cette recherche dépassent la biologie fondamentale. Le collagène est impliqué dans la signalisation cellulaire, la fonction immunitaire et la réparation des tissus. Une meilleure compréhension de sa variabilité structurelle pourrait apporter de nouvelles connaissances sur des maladies telles que le syndrome d’Ehlers-Danlos, la fibrose et certains cancers, où l’assemblage du collagène est perturbé.
Par ailleurs, ces travaux pourraient stimuler l’innovation dans les domaines des biomatériaux et de la médecine régénérative. En exploitant les propriétés uniques de cette nouvelle conformation, il serait possible de concevoir de nouveaux matériaux pour la cicatrisation des plaies, l’ingénierie tissulaire et l’administration de médicaments.
Edward Egelman, co-auteur de l’étude, conclut : « Notre recherche affine notre compréhension du collagène et souligne l’importance de réexaminer d’autres structures biologiques que l’on pensait auparavant bien comprises. »
L’étude a été menée avec la participation de Michael Purdy (UVA), Thi Bui et Maria Hancu (Université Rice), Tomasz Osinski (Université de Californie du Sud) et Peter Kasson (Georgia Institute of Technology). Le financement a été assuré par la National Science Foundation des États-Unis, la Fondation Robert A. Welch et l’Institut national des sciences médicales générales.