La découverte de protéines pourrait conduire à de nouveaux traitements contre la perte auditive
Une nouvelle étude génétique chez la souris a identifié deux protéines qui aident à organiser le développement des cellules ciliées qui captent les ondes sonores dans l'oreille interne.
Les chercheurs de la Johns Hopkins School of Medicine de Baltimore, dans le Maryland, pensent que leurs découvertes pourraient détenir la clé pour inverser la perte auditive qui résulte de cellules ciliées endommagées.
Un article récent dans la revue eLife donne un compte rendu complet de l'enquête.
«Les scientifiques de notre domaine», déclare Angelika Doetzlhofer, Ph.D., professeur agrégé de neurosciences à Johns Hopkins, «recherchent depuis longtemps les signaux moléculaires qui déclenchent la formation des cellules ciliées qui détectent et transmettent le son.»
«Ces cellules ciliées sont un acteur majeur de la perte auditive, et en savoir plus sur leur développement nous aidera à trouver des moyens de remplacer les cellules ciliées endommagées», ajoute-t-elle.
Chez les mammifères, la capacité d'entendre repose sur deux types de cellules qui détectent le son: les cellules ciliées internes et externes.
Les deux types de cellules ciliées tapissent l'intérieur de la cochlée, un creux en forme de spirale dans l'oreille interne. Les cellules ciliées forment un motif distinct comprenant trois rangées de cellules externes et une rangée de cellules internes.
Les cellules détectent les ondes sonores lorsqu'elles se déplacent le long de la structure en forme de coquille et transmettent les informations au cerveau.
Développement et perte de cellules ciliées
Les problèmes de cellules ciliées et les nerfs qui les relient au cerveau sont responsables de plus de 90% des pertes d'audition.
La plupart des mammifères et des oiseaux ont la capacité de remplacer automatiquement les cellules ciliées perdues ou endommagées, mais cela ne se produit pas chez l'homme. Une fois que nous perdons nos cellules ciliées, il semble que la perte auditive soit irréversible.
La production de cellules ciliées dans la cochlée pendant le développement de l'embryon est un processus hautement organisé et complexe impliquant un moment et un emplacement précis.
Le processus commence lorsque les cellules immatures de la cochlée externe se transforment en cellules ciliées complètement formées.
À partir de la cochlée externe, la transformation ordonnée se déroule alors comme une vague le long de la paroi interne de la spirale jusqu'à ce qu'elle atteigne la région la plus interne.
Bien que les scientifiques aient découvert beaucoup de choses sur la formation des cellules ciliées, les signaux moléculaires qui contrôlent la «structure cellulaire précise» sont restés peu clairs.
Comment les signaux font-ils passer la bonne partie du processus au bon moment pour «promouvoir la différenciation sensorielle auditive et indiquer son schéma gradué?»
Signalisation des protéines et des gradients
Pour tenter de répondre à la question, Doetzlhofer et ses collègues ont étudié le développement cochléaire chez les embryons de souris. Ils ont étudié les protéines de signalisation qui jouent un rôle dans la formation des cellules ciliées dans la cochlée en développement.
Deux des protéines étudiées par les chercheurs ont attiré leur attention: l'activine A et la follistatine.
Ils ont vu comment les niveaux des deux protéines ont changé lors de la transformation des cellules précurseurs en cellules ciliées matures le long de l'intérieur de la spirale cochléaire.
Les niveaux de protéines semblent varier en fonction du moment et de l'emplacement du modèle de développement.
Les niveaux d'activine A étaient faibles dans la partie la plus externe de la cochlée lorsque les cellules immatures ont commencé à se développer en cellules ciliées et élevés dans la partie la plus interne de la spirale, où les cellules immatures n'avaient pas encore commencé à se transformer.
Les auteurs se réfèrent à ces changements de niveaux de protéines élevés à faibles comme des gradients de signalisation.
«Les gradients de signalisation jouent un rôle fondamental dans le contrôle de la croissance et de la différenciation au cours du développement embryonnaire», notent-ils.
Les deux protéines «fonctionnent de manière opposée»
Alors que le gradient de signalisation Activin A allait dans un sens, se déplaçant dans une onde qui allait vers l'intérieur, le gradient de signalisation follistatine allait dans l'autre sens, comme une onde se déplaçant vers l'extérieur.
«Dans la nature, nous savions que l'activine A et la follistatine agissent de manière opposée pour réguler les cellules», explique Doetzlhofer.
Ces résultats semblent suggérer que les deux protéines contrôlent le développement précis et délicat des cellules ciliées le long de la spirale cochléaire en s'équilibrant.
Une enquête plus approfondie utilisant à la fois des souris normales et génétiquement modifiées a confirmé cette notion.
L'augmentation de l'activine A dans les cochlées de souris normales a fait mûrir les cellules ciliées trop tôt.
À l'inverse, les cellules ciliées se sont formées trop tard chez les souris génétiquement modifiées qui produisaient trop de follistatine ou ne produisaient pas du tout d'activine A. Le résultat était un motif désorganisé de cellules ciliées à l'intérieur de la spirale cochléaire.
«L'action de l'activine A et de la follistatine est si précisément chronométrée au cours du développement que toute perturbation peut affecter négativement l'organisation de la cochlée.»
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer suggère que les résultats pourraient conduire à de nouveaux traitements pour restaurer l'audition qui devient altérée en raison de la perte de cellules ciliées.
