Comment les blessures cicatrisent-elles ? Les neutrons ouvrent la voie à une découverte qui redéfinit notre compréhension du processus

Des chercheurs ont redéfini la manière dont le fibrinogène, une protéine clé de la coagulation sanguine, se comporte au contact de l'air, remettant en question deux décennies de consensus scientifique sur la cicatrisation des plaies. Des mesures de réflectométrie neutronique effectuées à l'ILL ont joué un rôle déterminant.

Sait-on vraiment comment cela fonctionne ?

Le fibrinogène est une grosse protéine de la coagulation sanguine, essentielle au processus naturel qui arrête les saignements lorsqu'un vaisseau sanguin est endommagé, tout comme à la fermeture des plaies ouvertes lorsque le sang est au contact de l'air. Mais à quel point connaissons-nous le processus de formation des croûtes à la surface du sang dans les plaies ouvertes ? Depuis plus de deux décennies, le domaine s'appuyait sur un modèle largement accepté dit de « monocouche inclinable » (single tilting layer) pour expliquer la façon dont les molécules de fibrinogène s'organisent lorsqu'elles entrent en contact avec l'air. On pensait que les longues molécules de fibrinogène s'organisaient en une monocouche, s'allongeant d'abord à plat sur la surface, puis se redressant progressivement à mesure que d'autres molécules arrivaient. En d'autres termes, à de faibles concentrations, l'axe longitudinal des molécules de fibrinogène était parallèle à la surface, formant une seule couche fine (environ 5 nm), tandis qu'avec l'augmentation des concentrations, les molécules s'inclinaient jusqu'à ce que cet axe devienne perpendiculaire à l'interface, formant une seule couche plus épaisse (46 nm à saturation). Ce modèle reposait principalement sur des mesures optiques par ellipsométrie, une technique qui mesure la variation de polarisation de la lumière après réflexion sur un échantillon, et qui permet de déduire indirectement l'épaisseur de la couche ainsi que d'autres caractéristiques en les comparant à un modèle optique. Le modèle de la « monocouche inclinable » a servi de référence pendant des décennies, jusqu'à ce que des scientifiques décident de se poser à nouveau la question : sait-on vraiment comment cela fonctionne ?

Des techniques de pointe pour tester un ancien modèle

L'approche des auteurs de cette nouvelle étude a consisté à réexaminer ce modèle bien établi à la lumière de nouvelles connaissances (sur la façon dont les grosses molécules de protéines interagissent en solution) et de techniques expérimentales de pointe sensibles aux surfaces, à savoir la réflectométrie de neutrons. La réflectométrie de neutrons consiste à diriger un faisceau collimaté de neutrons sur une surface plane et à détecter les neutrons réfléchis. Cette technique est non invasive, et les profils de réflectivité fournissent des informations détaillées sur la composition et la structure des interfaces liquides. Les mesures de réflectométrie de neutrons ont été effectuées sur le réflectomètre à temps de vol FIGARO de l'Institut Laue-Langevin (ILL). « Il n'est jamais facile de remettre en question un modèle établi sur le comportement des molécules dans la nature. Cependant, en utilisant la technique avancée de la réflectométrie de neutrons sur l'instrument FIGARO de l'ILL, nous avons pu observer la structure de ces surfaces protéiques avec une précision inégalée jusqu'alors », explique le Dr Richard Campbell, chercheur principal, qui travaillait à l'ILL lorsque les premières expériences ont été menées et qui est aujourd'hui maître de conférences à l'Université de Manchester.

Un mécanisme fondamentalement différent

L'étude intitulée « Redefining Fibrinogen Self-Assembly at the Air–Water Interface: An Intriguing Story with Multiple Layers », publiée aujourd'hui dans le Journal of the American Chemical Society, est l'aboutissement de plus d'une décennie de collaboration internationale entre des scientifiques en France, au Royaume-Uni, en Espagne et au Chili. Elle révèle que le modèle de référence avait manqué le fait que le fibrinogène reste couché à plat et forme plusieurs couches qui s'empilent comme des feuilles de papier. Ces couches gagnent en épaisseur et deviennent plus complètes au fur et à mesure que d'autres molécules arrivent. Ces nouvelles informations permettent d'expliquer comment les longues molécules de protéines s'alignent à la surface du sang, où des fibres appelées fibrine forment la base de la croûte — un film solide produit lors de l'évaporation du fluide à la surface du sang, qui vient sceller la plaie. L'équipe a démontré que ce comportement se vérifie sur plusieurs plages de concentrations et dans des conditions de solution très différentes, prouvant que ce mécanisme est une caractéristique universelle du fibrinogène lorsqu'il entre en contact avec l'air. Fait intéressant, une monocouche de molécules orientées perpendiculairement favoriserait des interactions plus intenses et cohérentes, et par conséquent une plus grande élasticité, ce qui n'est pas confirmé par les mesures dédiées. Le nouveau modèle est beaucoup plus compatible avec ce qui est observé en pratique.

Des implications majeures

« Mieux comprendre la structure du fibrinogène aux surfaces liquides ne peut qu'aider à la recherche de traitements nouveaux et plus efficaces pour les patients dont les plaies ne cicatrisent pas », indique Richard Campbell. En effet, cette découverte a des retombées considérables pour les sciences de la santé. Élucider le mécanisme de formation de la croûte à la surface du sang dans les plaies ouvertes revêt une importance particulière pour les patients sous anticoagulants ou atteints de troubles auto-immuns empêchant la cicatrisation. Ces conclusions pourraient également éclairer certains aspects du collapsus pulmonaire chez les patients souffrant du syndrome de détresse respiratoire aiguë, car le fibrinogène perturbe le fonctionnement de la couche lipidique qui maintient les voies respiratoires ouvertes pendant la respiration. Elles pourraient aussi guider le développement de bioscapteurs, qui permettent aux personnes diabétiques de surveiller leur glycémie, le fibrinogène perturbant également leur fonctionnement.

Référence :

G. J. Coope, M. J. Lawrence, P. Gutfreund, N. Hassan, J. M. Ruso and R. A. Campbell “Redefining Fibrinogen Self-Assembly at the Air–Water Interface: An Intriguing Story with Multiple Layers.” Journal of the American Chemical Society, 2026 https://doi.org/10.1021/jacs.6c11928

Instrument ILL : ⚙️FIGARO

Contacts : Richard Campbell (U. Manchester) and Philipp Gutfreund (ILL)

Institutions participant à cette recherche : University of Manchester, Universidad de Santiago de Compostela, Lund University, Universidad Tecnológica Metropolitana and Universidad de Valparaíso