Dégradation enzymatique d’un gel

La matrice extra cellulaire est un gel. C’est à dire un réseau solide de macromolécules reliées entre-elles, ici principalement des protéines comme le collagène. Cette matrice entoure et délimite les organes. Les processus d’invasion cellulaire et de vascularisation des tumeurs impliquent son franchissement par les cellules qui pour cela produisent des enzymes protéolytiques (les protéinases) qui brisent les liens de ce réseau. Comprendre leur fonctionnement est donc important pour lutter contre la dissémination des cellules cancéreuses.

Le déplacement des cellules est sensibles à certaines propriétés physiques de la matrice qui impliquent des échelles de longueurs bien supérieures aux tailles des macromolécules qui la constituent. C’est pourquoi ces déplacements sont contrôlés par le mécanisme de la transition de phase induite par les protéinases, qui en liquéfiant la matrice permettent aux cellules de s’y frayer un passage. Nos travaux ont permis de souligner que ce mécanisme est contrôlé par la diffusion des enzymes dans le gel qui introduit des corrélations entre liens brisés. En particulier, des mesures de cinétique de dégradation nous ont permis de proposer une loi de comportement universelle (dite «loi d ‘échelle») et de démontrer que la marche aléatoire des enzymes dans ces systèmes est auto-attractive (le marcheur est «timide» et retourne préférentiellement dans les zones déjà visitées) conduisant à un modèle dit de «percolation continue» pour la transition de phase (comme la percolation des trous dans l’emmental).

Lire plus :

• Scaling and continuum percolation model for enzyme-catalyzed gel degradation, Phys. Rev. Lett. 98: 228302, (2007) , PDF
• Percolation model for enzyme gel degradation, Phys. Rev. Lett. 93: 228301, (2004) , PDF
• Enzyme catalyzed gel proteolysis: an anomalous diffusion-controlled mechanism, Biophys. J. 85: 2808, (2003) , PDF