Signification clinique
Comme mentionné précédemment, les GAGs jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus physiologiques présents dans tout le corps. La signification clinique de chaque classe de GAG sera résumée ci-dessous. Notez que les informations fournies sont concises et ne sont pas destinées à représenter tous les processus physiologiques qui impliquent les GAG.
Acide hyaluronique
L’AH est omniprésent dans les tissus corporels et est surtout connu pour sa capacité à attirer les molécules d’eau. La structure hautement polaire de l’AH le rend capable de se lier à 10000 fois son propre poids en eau. Grâce à cette caractéristique, il joue un rôle clé dans la lubrification des articulations synoviales et dans les processus de cicatrisation. L’AH est également utilisé de manière exogène par les cliniciens pour favoriser la régénération des tissus et la réparation de la peau, et son innocuité et son efficacité ont été démontrées à cette fin. L’AH est utilisé dans une variété de produits cosmétiques et montre une efficacité prometteuse pour favoriser l’étanchéité et l’élasticité de la peau et améliorer les scores esthétiques. En plus de ses capacités de liaison à l’eau, il a également été démontré que l’AH est impliqué dans la promotion et l’inhibition de l’angiogenèse et donc impliqué dans le processus de carcinogenèse.
Sulfate d’héparane/Héparine
Le sulfate d’héparane est l’un des GAG les plus étudiés en raison de ses nombreux rôles et de son utilisation potentielle comme cible pharmacologique pour le traitement du cancer. Les fonctions notables de l’héparane sulfate incluent l’organisation de la matrice extracellulaire (ECM) et la modulation de la signalisation des facteurs de croissance cellulaires en agissant comme un pont entre les récepteurs et les ligands. Dans la matrice extracellulaire, l’héparane sulfate interagit avec de nombreux composés, dont le collagène, la laminine et la fibronectine, pour favoriser l’adhésion entre cellules et entre cellules et matrice extracellulaire. Dans le cas de tumeurs malignes telles que le mélanome, la dégradation de l’héparan sulfate dans la matrice extracellulaire par l’action de l’enzyme héparanase entraîne la migration des cellules malignes et la formation de métastases. Ce mécanisme fait de l’héparanase et de l’héparan sulfate des cibles pharmacologiques viables pour la prévention des métastases cancéreuses.
L’héparan sulfate joue également un rôle clé dans la signalisation des facteurs de croissance cellulaire. Un exemple de ce rôle implique l’interaction de l’héparan sulfate avec le facteur de croissance des fibroblastes (FGF) et le récepteur du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR). L’héparane sulfate facilite la formation de complexes FGF-FGFR, entraînant une cascade de signalisation qui conduit à la prolifération cellulaire. Le degré de sulfatation de l’héparane sulfate influence la formation de ces complexes. Par exemple, la prolifération des cellules de mélanome est stimulée par l’action de l’héparan sulfate hautement sulfaté sur le FGF.
L’héparine représente le premier rôle biologique reconnu des GAGs pour son utilisation comme anticoagulant. Le mécanisme de ce rôle implique son interaction avec la protéine antithrombine III (ATIII). L’interaction de l’héparine avec l’ATIII entraîne un changement de conformation de l’ATIII qui renforce sa capacité à fonctionner comme un inhibiteur de protéase à sérine des facteurs de coagulation. Différents poids moléculaires de l’héparine ont été étudiés pour présenter diverses intensités d’anticoagulation clinique .
Sulfate de chondroïtine
Le sulfate de chondroïtine est historiquement connu pour son utilisation clinique en tant que médicament modifiant l’arthrose (DMOAD). Les essais cliniques ont documenté son potentiel pour le soulagement symptomatique de la douleur ainsi que l’effet modificateur de structure dans l’arthrose (OA) sur la base des résultats radiographiques des articulations. Il existe de multiples mécanismes par lesquels le sulfate de chondroïtine est responsable de ces effets cliniques. Les propriétés antidouleur du sulfate de chondroïtine dans l’arthrose sont liées à ses propriétés anti-inflammatoires qui entraînent une atténuation de la voie du facteur nucléaire-kappa-B (NF-kappa-B) qui est hyperactive dans l’arthrose.
L’une des principales causes physiopathologiques de l’arthrose est liée à la perte de sulfate de chondroïtine du cartilage articulaire dans les articulations, ce qui entraîne une inflammation et un catabolisme du cartilage et de l’os sous-chondral. Le rôle de modification de la structure du sulfate de chondroïtine dans l’arthrose est dû au fait qu’il stimule la production de collagène de type II et de PG dans le cartilage articulaire et la membrane synoviale. Cet effet anabolique du sulfate de chondroïtine empêche la poursuite des lésions tissulaires et du remodelage des tissus synoviaux.
Sulfate de kératan
Le sulfate de kératan a été bien étudié pour son rôle fonctionnel à la fois dans la cornée et dans le système nerveux. La cornée comprend la source connue la plus riche en sulfate de kératan dans l’organisme, suivie par le tissu cérébral. Le rôle du sulfate de kératan dans la cornée comprend la régulation de l’espacement des fibrilles de collagène, essentiel à la clarté optique, ainsi que l’optimisation de l’hydratation de la cornée pendant le développement, grâce à son interaction avec les molécules d’eau. Comme pour les autres GAG, le degré de sulfatation du kératan sulfate détermine son statut fonctionnel. Des schémas de sulfatation anormaux du kératan sulfate dus à des mutations génétiques spécifiques entraînent une augmentation de l’opacité de la cornée et des troubles visuels qui en résultent.
Il a également été démontré que le kératan sulfate joue un rôle régulateur important dans le développement du tissu neural. Divers sous-groupes de kératan sulfate dans le cerveau ont des rôles clés pour stimuler la croissance des cellules microgliales et la promotion de la réparation axonale après une blessure. L’abakan est un exemple de type de sulfate de kératan observé dans le tissu cérébral qui sert à bloquer l’attachement neuronal, qui marque les frontières de la croissance neuronale dans le cerveau en développement.
En conclusion, les glycosaminoglycanes (GAG), ont des fonctions étendues dans le corps. Ils jouent un rôle crucial dans le processus de signalisation cellulaire, notamment la régulation de la croissance cellulaire, la prolifération, la promotion de l’adhésion cellulaire, l’anticoagulation et la réparation des plaies.