Dense fibrillar collagen matrices to analyse extracellular matrix receptor function

AimThe goal of this study was to understand whether dense fibrillar collagen matrices, with a hierarchical structure resembling native collagen matrices, could be useful to study collagen receptor function, in a more physiological context. The receptor analysed here was integrin α11β1, already shown to be involved in cell attachment and migration on collagen-coated plastic, and also in contraction of loose fibrillar collagen hydrogels.Materials and methodsCollagen matrices prepared here corresponded to dense fibrillar hydrogels concentrated at 5 mg/ml. The behaviour of α11β1 deficient fibroblasts seeded on these concentrated matrices was assessed in terms of adhesion, morphology and migration, then compared to that observed on classical hydrogels at 1 mg/ml, corresponding to loose collagen matrices.ResultsShort-term attachment assays showed disturbed interactions between α11β1 deficient cells and collagen matrices in a concentration-dependent manner. Long-term assays revealed reduced cell spreading of alpha 11−/− cells on the dense collagen matrices, associated with a disturbed cytoskeleton network. Moreover, anoikis was observed when alpha 11−/− cells were seeded on 5 mg/ml matrices, and not on looser 1 mg/ml matrices. In scratch wound in vitro assays, carried out with cells on 5 mg/ml fibrillar collagen matrices, alpha 11−/− cells migrated much better than their wild-type counterparts. In contrast, no significant difference was observed between wild and knock-out cells seeded on plastic.ConclusionsThe present study demonstrates the validity of in vivo-like dense fibrillar collagen matrices to evaluate cell receptor functions more significantly than with 2D cell cultures or loose hydrogels.

RésuméButLe but de l’étude était de voir si des matrices de collagène, de structure hiérarchique proche d’une matrice extracellulaire native, pouvaient valoriser l’étude de la fonction de récepteurs du collagène. Le récepteur choisit fut l’intégrine α11β1, dont l’implication a été démontrée dans l’attachement et la migration de cellules cultivées sur plastique traité au collagène, et dans la contraction d’hydrogels lâches de collagène.Matériels et méthodesLes matrices préparées furent des hydrogels de collagène concentrés à 5 mg/mL. Le comportement de fibroblastes déficients en intégrine α11β1 fut évalué en termes d’adhérence, de morphologie, et de migration, puis comparé à celui observé sur des hydrogels lâches classiques à 1 mg/mL.RésultatsLes tests d’adhérence à court terme ont montré des interactions perturbées entre les cellules et les matrices de collagène d’une manière dose-dépendante. Les essais à long terme révélèrent un étalement médiocre des cellules déficientes en intégrine α11β1, associées à des perturbations du cytosquelette. De plus, un phénomène d’anoikis fut observé sur les matrices à 5 mg/mL et pas sur celles à 1 mg/mL. Les essais de blessure in vitro réalisés avec les matrices à 5 mg/mL révélèrent une meilleure migration des cellules alpha 11−/−, alors qu’aucune différence de migration ne fut observée entre les cellules mutées et sauvages lorsqu’elles étaient ensemencées sur du plastique.ConclusionLa présente étude démontre l’intérêt des matrices fibrillaires denses de collagène pour étudier la fonction de récepteurs de la matrice de manière plus significative qu’avec des cultures en 2D ou en présence d’hydrogels lâches.