Approche intégrée pour la caractérisation de l’impact du vieillissement sur l’organisation structurale et les propriétés mécaniques du collagène de type I
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Abstract EN:
Type I collagen is the major component of the extracellular matrix. Its architectural and structural organization plays an important role in the mechanical properties of many tissues and cell phenotype at the physiological and pathological levels. The objective of this work is to develop an integrated approach to bring a new insight on the impact of chronological aging on the structural organization and mechanical properties of type I collagen. The first part of the study aimed the characterization of changes in the structural and morphological organization of type I collagen fiber fascicles using polarized Raman spectroscopy and second harmonic generation microscopy. Data showed that the Raman bands of proline and hydroxyproline, as well as the amide I and III bands were sensitive to polarization and age. We then combined a portable Raman spectrometer with a mechanical tensile testing device in order to monitor in real time the changes in the Raman fingerprint of type I collagen fibers during the mechanical stress. Data showed an increase in Young's modulus, yield strength and ultimate tensile strength with aging. At the molecular level, Raman spectroscopy allowed to identify bonds within type I collagen that were affected by mechanical stress in a differential manner with aging.
Abstract FR:
Le collagène de type I est la composante majeure de la matrice extracellulaire dans l’organisme. Son organisation architecturale et structurale joue un rôle important dans les propriétés mécaniques de nombreux tissus et dans le phénotype cellulaire au niveau physiologique et pathologique. L’objectif de ce travail est de développer une approche intégrée pour caractériser l'impact du vieillissement chronologique sur l’organisation structurale et les propriétés mécaniques du collagène de type I. La première partie concerne la caractérisation des altérations dans l’organisation structurale et morphologique de faisceaux de fibres de collagène de type I en utilisant la spectroscopie Raman polarisée et la microscopie de génération de seconde harmonique. Les données obtenues montrent que les bandes Raman de la proline et de l’hydroxyproline, ainsi que la bande amide I et III sont sensibles à la polarisation et à l'âge. Nous avons ensuite couplé un spectromètre Raman portable avec un banc de tests mécaniques afin de suivre en temps réel l’évolution de l’emprunte spectrale Raman du faisceau de fibres de collagène type I durant l’application des contraintes mécaniques. L’analyse des données montre une augmentation du module de Young, de la tension limite d’élasticité et de la charge maximale de rupture au cours du vieillissement. Au niveau moléculaire, la spectroscopie Raman a permis d’identifier des liaisons au sein du collagène de type I qui sont affectées par le stress mécanique d’une manière différentielle au cours du vieillissement.