Découverte d’une nouvelle protéine qui intervient dans le sens du toucher | Science

La peau est le plus grand organe du corps humain. Celle d’un homme peut occuper deux mètres carrés, peser jusqu’à cinq kilogrammes et avoir une épaisseur d’un centimètre sur la plante des pieds, ou une épaisseur de 0,5 millimètre au niveau des sacs testiculaires. C’est l’interface avec laquelle les humains se rapportent à l’environnement, ressentant tout, du froid aux brûlures, en passant par les coups et les formes. Dans ses trois couches principales, notamment l’épiderme, se trouvent plus de 11 000 protéines, dont la plupart ont des fonctions à découvrir. Aujourd’hui, un groupe de chercheurs en a découvert un, appelé ELKIN1, qui semble essentiel au sens du toucher, le plus oublié des sens. Si nous manquions, nous ne pourrions peut-être pas ressentir toutes les caresses.

Gary Lewin, délégué Centre Max Delbrück de médecine moléculaire (Berlin, Allemagne), étudie depuis plus de 20 ans les canaux ioniques, protéines présentes dans la membrane, l’enveloppe, des cellules. Ils ont la capacité de s’ouvrir et de permettre l’échange d’ions entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Ils remplissent différentes fonctions selon le type de cellule. Dans le cas des neurones sensoriels, ces canaux convertissent un certain stimulus (chaleur, froid, pression) en courants ioniques (semblables aux courants électriques) qui atteignent les terminaisons nerveuses les plus périphériques du cerveau. En 2020, en étudiant les tissus du mélanome, un chercheur du Laboratoire de physiologie moléculaire des sensations somatiques dirigé par Lewin a découvert une protéine qui a donné une sensibilité mécanique à ces cellules cancéreuses. « Nous avons découvert qu’ils ont une activité de canal ionique très similaire à celle trouvée dans les récepteurs tactiles. Nous identifions ELKIN1 comme responsable de cette activité. L’étape suivante était évidente : voir si cela avait quelque chose à voir avec le toucher », explique l’auteur principal de cette recherche, qui a découvert il y a quelques années à quel point les souris rasées sont insensibles à certains types de douleur.

Pour le vérifier, ils ont réalisé une série d’expériences sur des souris et des cellules humaines, dont ils viennent de publier les résultats dans le magazine Science. Chez les rongeurs, ils ont modifié le gène ELKIN1 grâce à la technique CRISPR afin qu’ils n’expriment pas la protéine fonctionnelle. Ensuite, ils se chatouillèrent les pattes arrière avec un coton-tige. Ils ont constaté que les versions non modifiées les supprimaient dans 90 % des cas. Cependant, les souris mutantes ne les ont retirés que 47,5 % du temps, ce qui montre qu’elles présentaient une perte de sensibilité aux stimuli mécaniques.

“ELKIN1 “Cela joue un rôle important dans le toucher”, explique Óscar Sánchez, du laboratoire de Lewin et co-auteur de la recherche. « Mais il existe d’autres canaux ioniques, comme PIEZO2. Il est hautement probable que dans les cas où les souris mutantes ELKIN1 ont montré une réponse à une stimulation mécanique, PIEZO2 compensait l’absence de l’autre canal », ajoute-t-il. En octobre 2021, le prix Nobel de médecine a été décerné aux chercheurs David Julius et Ardem Patapoutian. Le premier, pour découvrir les récepteurs de température. Le deuxième, pour avoir décrit pour la première fois deux chaînes chargées de faire sentir la pression sur ceux qui appelaient PIÉZO1 oui PIÉZO2. On régule la sensation de pression dans les organes internes, la respiration ou encore le contrôle de l’urine dans la vessie. L’autre, outre la proprioception, le sens par lequel vous pouvez fermer les yeux et toucher votre nez, est la clé du sens du toucher. Maintenant, si ce travail est confirmé, PIÉZO2 oui ELKIN1 ils travailleraient ensemble.

Pour Lewin, « ils remplissent des fonctions complémentaires, chacun représentant environ 50 % du toucher ». Si tel est le cas, les différentes sensations tactiles de l’extérieur atteindraient les terminaisons des neurones sensoriels qui, partant des ganglions spinaux (dans la colonne vertébrale), atteignent l’épiderme. Là, les chaînes PIÉZO2 oui ELKIN1de manière superposée ou en combinaison, ils convertiraient le toucher en un courant ionique qui remonterait à travers le système nerveux jusqu’à atteindre le cerveau, qui se charge d’interpréter si ce que vous ressentez est un contact ou une pierre.

Ils devaient traduire les résultats observés chez la souris chez l’homme. Pour ce faire, ils ont utilisé un type de neurones sensoriels humains obtenus à partir de cellules souches qui possèdent des propriétés électrophysiologiques similaires à celles des neurones des ganglions spinaux. Chez eux, ils ont détecté à la fois la présence de ELKIN1 comme sa contribution aux courants ioniques déclenchés par la pression appliquée avec des pipettes aussi petites, quelques microns seulement, qui sont l’une des grandes nouveautés de ces recherches.

Si Lewin étudie les canaux ioniques depuis 20 ans, José Antonio Vega, professeur d’anatomie humaine et d’embryologie à l’Université d’Oviedo, étudie les stimuli mécaniques depuis 43 ans. “Depuis le début de ce siècle, beaucoup de ces canaux ont été détectés. connus, les nocicepteurs (ceux de la douleur), les thermorécepteurs, ceux des températures extrêmes… les hygrocepteurs, c’est-à-dire ceux de l’humidité qui sont là, mais on ne les a pas encore découverts. Vous avez un bras tendu et l’autre dans l’eau tiède. Vous percevez qu’il est mouillé, mais nous ne savons pas comment se produit cette sensation. Je suis derrière eux depuis des années », commente-t-il. Vega, qui a eu l’occasion de lire les recherches de Lewin et de ses collègues. Son excellence et son haut niveau se démarquent. Même le technicien. «Je veux avoir cette technologie», commente-t-il. Mais il estime également qu’ils ne bouclent pas la boucle.

« Ils démontrent que ce gène est exprimé dans les neurones sensoriels mécanorécepteurs des ganglions spinaux, ELKIN1. Ils montrent également que ELKIN1 “Il est nécessaire et suffisant de conférer une mécanosensibilité aux cultures cellulaires”, souligne Vega, qui ajoute : “Ils étudient les cellules, ils étudient les ganglions, ils étudient les fibres, mais ils n’étudient pas les corpuscules sensibles qui se trouvent sous la peau. ” Pour lui, c’est ce qui manque. dans son livre Le tacte. Toucher et ressentir (accès libre), dont Iván Suazo, de l’Université autonome du Chili, est également co-auteur, la description anatomique et fonctionnelle du sens du toucher commence par une série d’organes sensoriels présents sous la peau, les corpuscules sensoriels. C’est là que tout commence. C’est en eux que la pression mécanique est convertie en stimuli électriques via des canaux ioniques. « Il y a suffisamment de données pour dire que ELKIN1 Il est impliqué dans le toucher, mais ils ne montrent pas qu’il soit à l’endroit où commence la sensation tactile », conclut-il. Vega prévoit de demander aux pattes des souris de rechercher la présence du nouveau canal ionique dans les corpuscules de leur peau.

Pour Teresa Giráldez, professeur à l’Université de La Laguna (Tenerife) et chercheuse sur les différents canaux ioniques, c’est le meilleur de la recherche scientifique : « Un travail comme celui-ci montre que les histoires ne sont pas complètes. Les gens pensent qu’ils ont donné le prix Nobel à Ardem [Patapoutian], il n’y a plus rien à faire. Mais on peut toujours continuer à tirer le fil, comme l’ont fait ces chercheurs qui proposent ce nouveau canal mécanosensible. Comme Vega, Giráldez souligne ce qui manque : « Ce qu’il faut maintenant démontrer, c’est que les neurones tactiles lisent ce gène, produisent la protéine, l’expriment également dans la membrane et produisent le stimulus électrique. » Une fois qu’ils l’auront trouvé dans les corpuscules eux-mêmes et, comme cela s’est produit avec le prix Nobel 2021, qu’ils auront trouvé des personnes porteuses du gène ELKIN1 muté qui ne différencient pas, par exemple, un coup d’une caresse, ils pourraient remporter le prix.

Vous pouvez suivre MATÉRIEL dans Facebook, X e Instagramcliquez ici pour recevoir notre newsletter hebdomadaire.