Influence of the nature of fibrinogen on the structure and mechanics of fibrin clots
Influence de la nature du fibrinogène sur la structure et la mécanique du caillot de fibrine
Résumé
Fibrin clot formation is one of the major processes leading to blood clotting. It involves the polymerization of fibrin monomers into a network of fibrin fibres. This network controls the mechanical properties of the clot and serves as a skeleton for wound healing. Environmental factors (pH, concentration, …) have been proved to influence polymerization, however the role of fibrinogen composition on the structure of fibrin remains unexplored. This aspect might be important for the case of cardiovascular pathologies, which present abnormal fibrin structures.We have determined the relation between different sources of fibrinogen with the nano- and micro-metric structural and mechanical properties of fibrin clots. The composition in co-purified proteins of the fibrinogens has no significant importance, however the polydispersity profile controls the multiscale properties of fibrin. Indeed, x-ray scattering, multi-wavelength spectrophotometry and confocal microscopy measurements have proved that fibres from monodisperse fibrinogens are quasi-crystalline, straight and rigid. Fibres from polydisperse fibrinogens are less organised, curbed and less rigid. Finally, the mechanical properties of fibrin showed that the response of clots to deformation, as well as the scenarios of rupture are closely related to the structure, and consequently related to the profiles of polydispersity. This opens outstanding perspectives in many fields such the optimisation of fibrinogen’s use on dysfibrinogenemias or haemorrhages, tissue regeneration or the understanding between the abnormal structure of clots and cardiovascular diseases.
La formation du caillot de fibrine, processus clé de la coagulation sanguine, implique la polymérisation des monomères de fibrine en un réseau de fibres. Ce réseau contrôle les propriétés mécaniques du caillot et constitue le squelette sur lequel se base la cicatrisation. Si l’influence des conditions de réaction (pH, concentration, …) est bien connue, le rôle de la composition du fibrinogène sur la structure de la fibrine est inexploré. Cet aspect pourrait être important pour les pathologies cardiovasculaires qui présentent toutes une structure de fibrine anormale.Nous avons étudié la relation entre la composition de plusieurs fibrinogènes et les propriétés structurelles nano- et micro-métriques ainsi que la mécanique des caillots de fibrine. La composition en protéines co-purifiées de ces fibrinogènes a peu d’influence, alors que le profil de polydispersité contrôle la structure multi-échelle de la fibrine. Des mesures de diffusion des rayons x, de spectrophotométrie multi-longueur d’ondes et de microscopie confocale ont mis en évidence que les fibres provenant des fibrinogènes monodisperses sont quasi-cristallines, droites et rigides. Les fibres provenant de fibrinogènes polydisperses sont, elles, beaucoup moins organisées, courbées, avec un module de rigidité faible. Enfin, les propriétés mécaniques de la fibrine ont montré que la réponse des caillots aux déformations, aussi que les scenarios de rupture, sont directement liés à sa structure et donc significativement dépendants du profil de polydispersité des fibrinogènes. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans plusieurs domaines, que ce soit pour l’utilisation optimale des fibrinogènes pour les dysfibrinogénémies et hémorragies, mais également pour la reconstruction tissulaire, ainsi que la compréhension du lien entre la structure anormale des caillots et les maladies cardiovasculaires.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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