Le sulfate de kératane (KS) est un glycosaminoglycane sulfaté caractérisé par son squelette de poly-N-acétyllactosamine, présent majoritairement dans le stroma cornéen, le cartilage et les tissus cérébraux. Contrairement à d'autres glycosaminoglycanes, le KS ne contient pas d’acides uroniques et dépend plutôt de la sulfation pour acquérir sa nature anionique, contribuant à l’hydratation tissulaire et à l’intégrité structurale.
Structure chimique
Le KS est composé d’unités disaccharidiques répétées constituées de D-galactose (Gal) lié en β1–4 et de N-acétyl-D-glucosamine (GlcNAc). La sulfation se produit principalement en position 6 de la GlcNAc et de manière variable sur le Gal. Les chaînes présentent une hétérogénéité régionale, incluant des segments non sulfatés de poly-N-acétyllactosamine, des domaines monosulfatés et des régions hautement sulfatées, souvent terminées par de l’acide sialique ou du fucose. Le KS possède généralement une masse moléculaire de 10 à 20 kDa par chaîne et est attaché à des protéines centrales telles que la lumican, la kératocan et l’agrécane par des liaisons N- ou O-glycosidiques.
Propriétés physicochimiques
Les groupes sulfates confèrent une charge négative qui favorise l’hydratation et la viscoélasticité, bien que le KS soit moins acide que les glycosaminoglycanes contenant des acides uroniques. En solution, il adopte des conformations étendues et fortement hydratées et résiste à la dégradation enzymatique en raison de ses résidus terminaux. Le KS interagit électrostatiquement avec des cations et des protéines. Les isoformes spécifiques aux tissus incluent le KS-I (cornée ; N-glycosylation) et le KS-II (cartilage ; O-glycosylation), reflétant des voies biosynthétiques distinctes.
Biosynthèse et distribution
La biosynthèse du KS débute dans l’appareil de Golgi par le transfert de GlcNAc vers une asparagine (KS-I) ou vers des résidus sérine/thréonine (KS-II). Les étapes suivantes incluent la galactosylation, l’élongation de la chaîne via les enzymes β1-4GalT et β1-3GlcNAcT, ainsi que la sulfation catalysée par GlcNAc6ST et Gal6ST. Le KS est abondant dans la cornée—représentant jusqu’à 90 % des protéoglycanes—et présent également dans les disques intervertébraux, les tissus cérébraux et le cartilage articulaire, où il contribue à l’organisation de la matrice extracellulaire.
Fonctions biologiques
Dans la cornée, le KS préserve la transparence et régule l’espacement des fibrilles de collagène grâce à son association avec les protéoglycanes riches en leucine. Dans le cartilage et les tissus cérébraux, il assure une fonction d’amortissement mécanique, module les interactions avec les facteurs de croissance (ex. FGF, TGF-β) et soutient le développement neuronal ainsi que la plasticité. Les motifs de sulfation encodent une spécificité moléculaire impliquée dans la signalisation cellulaire, la structuration de la matrice extracellulaire et la régulation de l’inflammation.