Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’arthrose du genou est une maladie rhumatismale dégénérative touchant tous les tissus de l’articulation. Elle est classée parmi les dix affections les plus invalidantes dans le monde et l’absence de traitement curatif efficace en fait un véritable problème de santé publique. Dans le cas d’arthrose post-traumatique, les lésions méniscales sont fréquentes et entravent leurs fonctions de répartition des efforts, d’absorption des chocs et de stabilité. Les objectifs de ce travail de thèse sont (1) d’analyser les changements de propriétés mécaniques des ménisques à un stade précoce de développement de l’arthrose et de les corréler avec les modifications morphologiques, biochimiques et microstructurales, et (2) d’évaluer l’effet d’une thérapie de viscosupplémentation commerciale. Le modèle d’arthrose post-traumatique choisi dans cette étude est la rupture du ligament croisé antérieur chez le lapin. Les ménisques de lapins sains, arthrosiques non traités et arthrosiques traités ont été caractérisés six semaines après l’opération par un score macroscopique, puis par indentation – relaxation grâce au développement d’une méthode de test adaptée, ainsi que par microspectroscopie Raman, microscopie confocale biphotonique et histologie. Cette étude a révélé la formation de lésions à la surface des ménisques arthrosiques et une diminution de leurs propriétés viscoélastiques, s’expliquant par une désorganisation de leurs fibres de collagène et une diminution de leur quantité de glycosaminoglycanes. Bien que le traitement améliore significativement l’état de surface des ménisques et joue un rôle dans la régulation des glycosaminoglycanes, il a peu d’effet sur l’organisation des fibres de collagène et sur les propriétés viscoélastiques. Ce travail de thèse apporte une meilleure compréhension des modifications affectant le ménisque, dans l’optique de développer de nouveaux traitements. / Knee osteoarthritis (OA) is a rheumatic degenerative disease affecting all tissues of the joint. It is classified among the ten most disabling affections in the world and the lack of efficient curative treatment makes it a real public health issue. In case of post-traumatic OA, meniscal tears are frequent and interfere with their functions of load distribution, shock absorption and stability. The aims of this work are (1) to analyze the changes of mechanical properties of the menisci at an early stage of OA development and to correlate them with morphological, biochemical and microstructural modifications, and (2) to assess the effect of a commercial viscosupplementation therapy. For this study, an anterior cruciate ligament transection model of post-traumatic OA was used in rabbits. Menisci from healthy, non-treated OA and treated OA rabbits were characterized six weeks after surgery through macroscopic grading, indentation-relaxation with the development of an adapted test method, Raman microspectroscopy, biphotonic confocal microscopy and histology. This study revealed the formation of tears at the surface of OA menisci and a decrease in their viscoelastic properties, which was explained by a disorganization of their collagen fibers and a decrease in their glycosaminoglycan content. Although the treatment significantly improves the surface integrity of the menisci and plays a role in the glycosaminoglycan regulation, it has little effect on the organization of their collagen fibers and on their viscoelastic properties. This work brings a better understanding of the disease processes affecting the meniscus, for the purposes of developing new treatments.

L'omniprésence du collagène dans le corps humain et les nombreuses pathologies qui sont associées à ses anomalies de structure en font un objet d'étude de premier plan. Le collagène possède dans sa séquence primaire de nombreux cycles pyrrolidines stabilisant une structure secondaire de type polyproline II (PPII) et une structure tertiaire en triple hélice correspondant à un superenroulement de trois chaines peptidiques. Lors de ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse et la caractérisation structurale de peptides mimes de collagène (CMP), seuls ou en présence de collagène de type I. Pour appréhender les différents niveaux de structuration des CMP: conformation locale, structures secondaires, assemblages trimériques et supramoléculaires, nous avons privilégié une approche muti-échelle. Les études que nous avons menées par dichroïsme circulaire et RMN ont visé à analyser en détail les relations entre triples hélices et les différentes espèces monomériques présentes en solution. Grâce à l'utilisation de peptides modèles marqués, nous avons pu mesurer par RMN des paramètres structuraux locaux et les comparer à des simulations de dynamique moléculaire. La présence d'assemblages supramoléculaires a été mise en évidence et analysé d'un point de vue qualitatif, quantitatif et cinétique par des études de DLS, RMN et par différentes approches de microscopies. Enfin, l'ensemble de nos observations nous ont conduit à proposer de nouvelles molécules CMP. Nous avons ainsi entrepris la synthèse de peptidomimétiques fluorés en vue d'améliorer la cinétique de formation et la stabilité de la triple hélice et pour également favoriser des assemblages supramoléculaires ordonnés. / The collagen is omnipresent in the human body and many diseases are associated with its structural anomalies, these are the main reasons to study its stability. Collagen has in its primary sequence many pyrrolidine cycles, which stabilize a secondary structure such polyproline II (PPII), and a triple helix structure where three left-handed helical polypeptide chains are supercoiled. In this work, we focused on the synthesis and structural characterization of collagen model peptides (CMP), alone or in the presence of type I collagen. To understand the different levels of CMP structuration: local conformation, secondary structures, trimeric and supramolecular assemblies, we favoured a multi-scale approach. The studies we conducted by circular dichroism and NMR aimed to analyze the relationship between triple helices and the different monomeric species present in solution. Through the use of labeled peptides models, we were able to measure NMR local structural parameters and compare them to molecular dynamics simulations. The presence of supramolecular assemblies was demonstrated and analyzed from a qualitative, quantitative and kinectics point of view by DLS, NMR and different microscopies approaches. Finally, all of our observations have led us to propose new CMP molecules. We undertook the synthesis of fluorinated peptidomimetics to improve the kinetics formation and stability of the triple helix, and also promote ordered supramolecular assemblies.

L’objectif de cette thèse a consisté à étudier in vitro des phénomènes d’auto-assemblage de molécules de collagène de type I natif, dénaturé ou modifié. Dans une première partie, nous avons analysé des solutions denses en milieu acide de collagène I et de gélatine A par microscopie à lumière polarisée et microscopie SHG résolue en polarisation (P-SHG). Nous avons ainsi mis en évidence la première mésophase obtenue à partir de gélatine. Nous avons ensuite étudié l’impact de la gélatine sur des mésophases en contre-plaqué de collagène I et montré que le collagène pouvait être subtilisé par la gélatine à hauteur de 20% sans en affecter la formation des phases en contre-plaqué. Les matrices collagène/gélatine obtenues après fibrillogenèse ont été caractérisées à différentes échelles en ayant recours à la calorimétrie différentielle (DSC), à la microscopie électronique à transmission (MET), au P-SHG et l’imagerie par résonnance magnétique (IRM). Nous avons montré que ces matrices présentent une structuration hiérarchique de type fractal et que la gélatine stabilise le collagène.Dans la seconde partie, nous nous sommes intéressés aux propriétés d’auto-assemblage de molécules de collagène I modifié avec de la rifamycine SV pour la synthèse de gels à délivrance contrôlée. Nous avons utilisé différents modes d’assemblage afin d’arriver à notre but et avons caractériser les propriétés chimiques, rhéologiques et antibiotiques des gels obtenues. Pour mieux comprendre le système, nous avons étudié la structure des assemblages de collagène modifié au sein d’un système dilué à l’aide du cryo-MET et de la microscopie à force atomique couplé à la spectroscopie infrarouge (AFMIR). / The object of this thesis was to study the in vitro self-assembly phenomena of native, denatured or modified collagen type I.In the first part, we analysed dense solutions of collagen I and gelatin A (in acidic medium) by polarized light microscopy and polarization resolved SHG microscopy (P-SHG). We have thus observed the first mesophase obtained from gelatin. We then studied the impact of gelatin on collagen I plywood mesophases and showed that collagen could be replaced by gelatin up to 20% without affecting the formation of the plywood phases.Collagen/gelatin matrices obtained after fibrillogenesis were characterized at different scales by using Differential Scanning Calorimetry (DSC), Transmission Electron Microscopy (TEM), P-SHG and Magnetic Resonance Imaging (MRI). We showed that these matrices have a hierarchical structure of fractal type and that gelatin stabilizes collagen.In the second part, we studied the self-assembly of collagen I modified with rifamycin SV for the synthesis of controlled delivery gels.We used different methods of assembly in order to reach our goal and we characterized the chemical, rheological and antibiotic properties of the obtained gels. To better understand the system, we studied the structure of modified collagen assemblies in a diluted systems with cryo-TEM and atomic force microscopy coupled with infrared spectroscopy (AFMIR).

Les conséquences de l’évolution démographique vers une population de plus en plus âgée ont un impact énorme sur l’économie en termes de santé. Vieillir en bonne santé est devenu un enjeu majeur et il est devenu primordial d’instaurer des politiques de prévention. La nutrition apparait comme l’une des stratégies préventives les plus prometteuses pour contrer la perte de masse osseuse liée à l’âge. Le couple Calcium/vitamine D ayant des effets limités,il est important de développer d’autres alternatives afin de préserver le capital osseux.L’étude de l’effet du collagène hydrolysé (H C) sur le tissu osseux est devenue une thématique montante ces dernières années. Plusieurs études in vivo ont permis de démontrer que l’ingestion de collagène hydrolysé améliorait le développement de la masse osseuse. L’objectif de cette thèse a été d’étudier la pertinence de l’utilisation du H C dans la mise au point de stratégies nutritionnelles pour la prévention de l’ostéoporose.Après avoir mis en évidence l’intérêt du H C sur l’activité d’ostéoblastes murins MC3T3-E1, nous avons évalué son effet in vivo sur des souris ovariectomisées : modèle d’ostéoporose post-ménopausique liée à une carence oestrogénique. Nous avons montré que le collagène hydrolysé d’origine bovine (B H C) contribue à limiter la perte osseuse induite par l'ovariectomie. Cette étude in vivo nous a permis de constater que la limitation de la perte osseuse induite est liée à un effet spécifique du B H C et dépendante de la longueur du peptide.La deuxième partie de nos travaux a consisté à mettre en lumière le rôle des métabolites de collagène sur l’activité des cellules osseuses. Ainsi, le BHC favorise la survie et la différenciation ostéoblastique et inversement pour les ostéoclastes en modulant le ratio OPG / RANKL.En résumé, nos résultats confirment le potentiel du collagène hydrolysé dans la prise en charge de la perte osseuse liée à l’âge et soulignent l’intérêt du collagène hydrolysé dans la conception de stratégies novatrices pour le management des troubles ostéoporotiques / Due to demographic changes healthy aging has become a major issue and interest in prevention has raised accordingly. In this context, nutrition has become one of the most promising strategies to counter age-related complications, including bone loss. Effects of hydrolyzed collagen (HC) on the bone tissue have focused attention in recent years. Several in vivo studies have demonstrated that hydrolyzed collagen ingestion may preserve bone mass. The aim of this thesis was to study the relevance of HC use in the development of nutritional strategies for osteoporosis prevention. The interest of HC was first investigated on the activity of murine osteoblasts MC3T3-E1. Then, we evaluated itseffect on ovariectomized mice: a postmenopausal osteoporosis model related to estrogenic deficiency. We have shownthat bovine hydrolyzed collagen (BHC) helps reducing bone loss induced by ovariectomy and that observed effect wasspecific and not related to protein content and that it was dependent on the mean molecular weight of the peptide. The second part of our work emphasizes the role of collagen metabolites on bone cell activity. We demonstrated that enreiched serum in BHC promotes osteoblast survival and differentiation, conversely inhibits osteoclastogenesis andmodulates the OPG / RANKL ratio. In summary, our results confirm the benefit of hydrolyzed collagen on bone and point out the value of hydrolyzed collagen in the design of innovative strategies for the management of osteoporotic disorders.

Ce travail concerne l’évaluation de nanoparticules de silice associées à la poly-ethylèneimine (PEI) comme vecteurs de délivrance de gène pour le traitement des plaies chroniques de la peau. Des matériaux nanocomposites associant des complexes formés par l’association de ces particules hybrides et d’ADN avec des hydrogels de collagène colonisés par des fibroblastes 3T3 ont été élaborés. Grâce à la modulation de la taille de la particule et de la masse moléculaire du polymère, il a été possible de réaliser la transfection des fibroblastes au sein du gel, permettant l’expression génique pendant une semaine. Ces études montrent le rôle clé joué par la prolifération et la migration cellulaire sur l’efficacité de la transfection. L’efficacité de la transfection a ensuite été modulée en modifiant les interactions silice-PEI. Les résultats obtenus suggèrent que le détachement du complexe de la particule dans les endosomes est une étape clé de ce processus. La transfection de cellules humaines primaires a aussi été étudiée en vue d’applications in vivo. La transfection a été observée avec des fibroblastes et des keratinocytes humains en culture et avec les fibroblastes au sein des gels, mais avec des efficacités moindres que pour les cellules 3T3. Ceci est attribué au plus faible taux de prolifération des cellules primaires. Enfin la capacité des nanocomposites à moduler l’inflammation a été testée sur des macrophages humains activés. Ces systèmes permettent la synthèse soutenue d’IL-10 par les fibroblastes et l’inhibition de l’expression de TNF-alpha chez les macrophages. / This work is devoted to the evaluation of silica nanoparticles associated to poly-ethyleneimine (PEI) as vectors for gene therapy in the context of skin chronic wounds repair. Nanocomposite materials associating complexes formed by the association of these hybrid particles and DNA with collagen hydrogels cellularized with 3T3 fibroblasts have been prepared. Thanks to the modulation of particle size and polymer molecular weight, it has been possible to achieve fibroblast transfection within the gel, allowing for sustained protein expression over one week. These studies evidence the key role of cell proliferation and migration on transfection efficiency. The transfection process has been further modulated by modification of the silica-PEI interactions. The results suggest that the complex detachment from the particles within the endosomes is a key step in this process. The transfection of human primary cells has also been studied foreseeing in vivo applications. Human fibroblasts and keratinocytes have been successfully transfected in culture and, in the case of fibroblasts, within collagen hydrogels, but with lower efficiency than with 3T3 cells. This has been attributed to the lower proliferation rate of primary cells. Finally the ability of nanocomposites to modulate inflammation has been evaluated on activated human macrophages. These systems have allowed for the sustained production of IL-10 by fibroblasts and the inhibition of TNF-alpha expression by macrophages.

L'objectif du projet est la synthèse d'une cornée artificielle biocompatible à base de collagène de type I extrait et purifié à partir de tendons de queues de rats. La synthèse utilise les propriétés mésogènes (cristal-liquides) de la molécule de collagène ainsi qu'une transition sol-gel mimant l'étape de fibrillogenèse qui se déroule in vivo. Des solutions acides de collagène (500 mM en acide acétique) sont dyalisées contre des solutions de diverses concentrations en acide acétique et en acide chlorhydrique puis concentrées jusqu'à 90 mg/mL. Les phases cristal-liquides données par les différentes conditions physico-chimiques sont analysées par microscopie à lumière polarisée et par génération de seconde harmonique. L'une des conditions permet d’obtenir une phase dite en contreplaqué, ce qui est l’organisation des lamelles de fibrilles de collagène dans la cornée.Analysée par microscopie électronique à transmission, la structure des matrices obtenues après fibrillogénèse présente des domaines en contreplaqué indiquant une conservation et une stabilisation de l’organisation cristal-liquide d'origine. L’organisation obtenue est proche de celle du stroma cornéen. Par une optimisation des conditions physico-chimiques, les matrices synthétisées présentent une transparence proche de 90 % et possèdent de bonnes propriétés mécaniques avec un module d’Young proche de 1 MPa. Des cultures cellulaires effectuées sur les matrices transparentes montrent qu’elles sont un très bon support pour la culture de cellules cornéennes, en particulier des cellules épithéliales. Tous ses résultats confortent la méthode utilisée et les essais in vivo constituent l’étape suivante. / In view to generate artificial corneas, dense transparent collagen type-I scaffolds were synthesized exploiting the intrinsic liquid crystals properties of collagen molecules. 3 mg/mL collagen solutions in 500 mM acetic acid were dialyzed against a solution of precise concentrations in acetic and hydrochloric acid. When concentrated, solution provided a liquid-crystal organization resembling plywood, which is the organization of the collagen fibrils in the cornea. This was verified by polarized light and second harmonic generation microscopy experiments. In parallel these collagen solutions were also concentrated by centrifugation-filtration up to 90 mg/mL. The concentrated solutions were pressed into cornea-like shape and submitted to ammonia vapor in order to induce the fibrillogenesis of collagen. The result is a transparent dense fibrillated collagen matrix (transparency 90 %). Transmission electron microscopy revealed that fibrils kept the organization of the concentrated solution. Using a custom made device, mechanical tests showed that the Young modulus reached 900kPa. Human donor limbal explants were sewed on top of the scaffolds and cultured for 14 days. Optical microscopy and immunocytochemical analysis showed the development of an epithelium with characteristics of corneal epithelial cells. Preliminary experiments showed that keratocytes could be successfully inserted during the synthesis process. Thus, the results show the viability of the process of fabrication, and the following step is the in vivo experiment.

Dans les maladies chroniques du foie, l’angiogenèse et la fibrose sont étroitement liées. Nosprécédents travaux ont permis de montrer que les myofibroblastes portaux (MFP)contribuaient de façon importante à la fibrogenèse hépatique. L’objectif de ma thèse était dedéterminer si les MFP pouvaient aussi contribuer à l’angiogenèse hépatique. Nous avonsidentifié un nouveau marqueur spécifique des MFP, le collagène XV, grâce auquel nousavons pu mettre en évidence une prolifération des MFP dans des stades avancés de fibrose, àla fois dans des modèles animaux et chez les patients atteints d’hépatopathie chronique. Cetteprolifération des MFP était corrélée à celle des cellules endothéliales. Dans le foie cirrhotiquehumain, les MFP présentaient une distribution périvasculaire, entourant les capillaires àproximité de la réaction ductulaire. L’effet des MFP sur les cellules endothéliales a ensuite étéévalué par des tests d’angiogensèse in vitro et in vivo. Le milieu conditionné des MFPaugmentait la migration et la tubulogenèse des cellules endothéliales et stimulaitl’angiogenèse dans les implants de Matrigel chez la souris. En co-culture, les MFPdeveloppaient des jonctions intercellulaires avec les cellules endothéliales et augmentaient latubulogenèse. Nous avons montré que les MFP secrétaient des microparticules contenant duVEGF-A, capables d’activer VEGFR-2 dans les cellules endothéliales et de médier leur effetpro-angiogénique. Enfin, les cholangiocytes étaient capables d’accroître l’effet proangiogéniquedes MFP. En conclusion, les MFP jouent un rôle clef dans le remodelagevasculaire associé à la fibrose hépatique. / Liver angiogenesis and fibrogenesis are closely linked and most of studies have shown thatangiogenesis could worsen fibrosis in chronic liver diseases. Our previous works havedemonstrated that portal myofibroblasts (PMF) greatly contributed to liver fibrogenesis. Theaim of this present work was to determine if PMF could also contribute to liver angiogenesis.We identified collagene XV (col15a1) as a new specific marker for PMF. In vivo, weobserved PMF proliferation (measured by expression of col15a1) at advanced stages offibrosis both in liver from animals models ( CCl4 and BDL) and in livers from patients withchronic liver disease (primary biliary cirrhosis and non alcoolic fatty liver disease). PMFproliferation was correlated with endothelial proliferation. In human cirrhotic liver, PMF werelocated around vessels in fibrotic septa, in proximity to ductular reaction. PMF effects onendothelial cells were assessed in angiogenic tests in vitro and in vivo. PMF conditionedmedium enhanced migration and tubulogenesis of endothelial cells and stimulatedvascularization of matrigel plugs in mice. In coculture, PMF developed junctions withendothelial cells (demosomes and gap junctions) and enhanced endothelial tubulogenesis. Weshowed that PMF secreted VEGFA containing microparticles, able to activate VEGFR-2 inendothelial cells and to mediate their angiogenic function. Cholangiocytes could increasePMF angiogenic properties by stimulating VEGFA expression and microparticles secretion.In conclusion, PMF, studied with a new marker, col15a1, are key cells in hepatic vascularremodeling.

Suite à un accident, les lésions du ligament croisé antérieur sont de plus en plus fréquentes devenant un problème de santé publique. En réponse à la demande de solutions alternatives aux traitements chirurgicaux actuels, nous avons développé un renfort ligamentaire en biomatériaux dégradables. Pour répondre à l'exigence de la régénération ligamentaire, ce dernier doit être suffisamment résistant pour répondre aux contraintes physiologiques du genou, et doit se dégrader tout en permettant la régénération d'un nouveau ligament. Nous avons synthétisé de nouveaux copolymères bloc à base de PLA et de poloxamère ou poloxamine qui ont été filés puis tricotés pour concevoir un textile tubulaire. Ce textile tubulaire possède des caractéristiques mécaniques intéressantes pour le remplacement d'un ligament. En parallèle, a été développée une matrice poreuse à trois dimensions en collagène et glycoaminoglycanes. Cette matrice permet de favoriser l'adhésion et la prolifération cellulaire. Le renfort tricoté associé à la matrice de collagène a été implanté in vivo durant 3 mois. A 3 mois, parfaitement intégrée, la structure composite permet la formation d'un néo-tissu tout en perdant progressivement ses propriétés mécaniques. / Following accidents, anterior cruciate ligament (ACL) damages are increasingly becoming a common public health problem. To comply with the demand for alternatives to current surgical treatments, we have developed ligament reinforcement with degradable biomaterials. To meet the requirement of ligament regeneration, ligament reinforcement must be strong enough to support knee physiological strains, and must degrade while allowing the new ligament regeneration. Novel block copolymers PLA- and poloxamer or poloxamine based have been synthesized which were then spun for designing a tubular knitted fabric. The tubular fabric has interesting mechanical characteristics for ligament replacement. In parallel, a collagen and glycosaminoglycans porous three-dimensional matrix has been developed. This matrix is able to promote cell adhesion and proliferation. The knitted reinforcement associated with the collagen matrix has been implanted in vivo for 3 months. Fully integrated, the composite structure allows néo-tissue formation while gradually losing its mechanical properties after 3 months.

Le collagène est un élément majeur de l'architecture des organes chez les mammifères. Cette protéine s'organise en structures tridimensionnelles (3D) spécifiques à chaque tissu et responsables de leurs propriétés biophysiques et biomécaniques. La microscopie multiphoton permet de visualiser le collagène fibrillaire dans les tissus biologiques, sans aucun marquage, grâce aux signaux de génération de second harmonique (SHG). Cette thèse présente des mesures SHG résolues en polarisation (P-SHG), dans le but de caractériser la structure 3D du collagène dans divers tissus, de l'échelle moléculaire à l'échelle macroscopique.Nous avons d'abord étudié la sensibilité et la fiabilité des mesures P-SHG, afin de valider cette technique comme un outil quantitatif d'observation de la structure 3D du collagène dans des tissus intacts.En collaboration avec le Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, cette technique a ensuite été appliquée à l'étude de systèmes modèles de collagène présentant une organisation de type cristal liquide, afin de caractériser les conditions physico-chimiques menant à des phases proches de celles observées à l’état stabilisé dans la cornée.Enfin, nous présentons une imagerie SHG en différence circulaire (CD-SHG), permettant de déterminer la polarité des fibrilles de collagène par rapport au plan de l'image. Ces mesures sont complémentaires de l'information obtenue en P-SHG. Une première mise en place expérimentale de cette technique est présentée dans des coupes histologiques de cornée humaine. Nous présentons de plus les résultats préliminaires d'une imagerie corrélative CD-SHG/I-SHG, en collaboration avec l'INRS, donnant une information complète sur la polarité des fibrilles de collagène. / Collagen is a key element of organs architecture in mammals. This protein is organized in tridimensional (3D) structures specific to each tissue and responsible for its biophysical and biomechanical properties. Multiphoton microscopy allows the visualization of unstained fibrillar collagens in biological tissues, by use of their endogenous second harmonic generation (SHG) signals. This work focuses on polarization-resolved SHG measurements (P-SHG), in order to characterize the collagen 3D structure in tissues, from the molecular scale to the macroscopic scale.We first studied the sensitivity and the reliability of those P-SHG measurements, and validated this technique as a quantitative tool to probe collagen structure in intact tissues.In collaboration with the Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, this technique was then applied to the study of collagen model systems with a liquid crystal like organization, in order to find the physico-chemical conditions leading to organizations close to the one observed in cornea.Finally, we introduced SHG circular difference measurements (CD-SHG). This technique allowed us to probe the polarity of collagen fibrils with respect to the image plane. Those measurements complement P-SHG measurements. An experimental implementation of this technique is introduced, as well as preliminary measurements in cornea. We present also preliminary results from CD-SHG/I-SHG correlative imaging, in collaboration with INRS, giving full information about collagen polarity.