Un groupe de recherche japonais est devenu le premier à révéler que la disposition en damier des cellules dans l’organe de l’oreille interne de Corti est vitale pour l’audition. Cette découverte donne un nouvel aperçu du fonctionnement de l’audition du point de vue de l’auto-organisation cellulaire et permettra également de mieux comprendre divers troubles de la perte auditive.
Le groupe de recherche comprenait le professeur adjoint Togashi Hideru de la Graduate School of Medicine de l’Université de Kobe et le Dr Katsunuma Sayaka de l’hôpital pour enfants de la préfecture de Hyogo à Kobe.
Ces résultats de recherche ont été publiés en ligne dans Frontières de la biologie cellulaire et du développement le 8 décembre 2022.
La cochlée de l’oreille interne est nécessaire pour entendre le son, et à l’intérieur se trouve l’organe de Corti. Lorsque l’organe de Corti est vu d’en haut avec un microscope, on peut voir deux types de cellules disposées selon une disposition ordonnée avec précision ressemblant à un jeu d’échecs ou à un damier. Les cellules ciliées qui transmettent les ondes sonores au cerveau sont séparées par des cellules de soutien, qui empêchent les cellules ciliées de se toucher. Bien que l’on ait pensé que cet arrangement en damier était nécessaire au bon fonctionnement de l’organe de Corti, la relation entre ce schéma et la fonction auditive est longtemps restée floue.
Ce groupe de recherche a précédemment révélé que ce damier de l’oreille interne est formé par un mécanisme de ségrégation cellulaire qui permet aux cellules ciliées et aux cellules de soutien de s’aligner correctement. Les cellules ciliées et les cellules de soutien expriment chacune un type différent de nectine, la molécule d’adhésion cellulaire. Il en résulte qu’une cellule ciliée et une cellule de support adhèrent plus fortement l’une à l’autre que ne le feraient deux cellules ciliées ou deux cellules de support.
Cette propriété est ce qui fait que les cellules ciliées et les cellules de soutien sont disposées en damier. Dans un modèle de souris où l’une de ces molécules de nectine n’est pas fonctionnelle, les propriétés changent et le motif en damier ne peut pas se former correctement. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé ces souris pour étudier le lien entre la disposition en damier des cellules et la fonctionnalité auditive.
Le groupe de recherche a comparé des souris ordinaires (témoins) à des souris dont un type de nectine ne fonctionnait pas correctement (souris nectine-3 KO, ci-dessous appelée souris nectine KO). Aucune différence entre les souris n’a été observée dans le nombre de cellules ciliées et de cellules de soutien dans l’organe de Corti immédiatement après la naissance. Cependant, il y avait une différence dans la facilité avec laquelle les deux types de cellules adhèrent l’une à l’autre; chez la souris nectine-3 KO, les cellules ciliées adhèrent ensemble (ce qui n’arrive normalement pas), ce qui entraîne des anomalies dans le motif en damier.
À ce stade, les chercheurs ont émis l’hypothèse que tester l’audition de ces souris pourrait révéler la relation entre l’audition et le motif en damier. Ils ont mesuré l’audition de souris nectine KO âgées de plus d’un mois en utilisant la méthode de réponse auditive du tronc cérébral (ABR). Ce test a révélé que les souris nectine KO étaient modérément sourdes, démontrant que cette perte auditive était causée par les anomalies de l’oreille interne.
Les chercheurs ont ensuite examiné les organes de Corti des souris nectine KO qui ont subi le test ABR et ont constaté que le nombre de cellules ciliées avait diminué d’environ la moitié. Ensuite, ils ont cherché à savoir pourquoi seules les cellules ciliées (et non les cellules de soutien) avaient disparu. Ils ont découvert qu’après deux semaines d’âge, l’apoptose des cellules ciliées se produisait. De plus, l’examen des traces d’apoptose a révélé que la mort cellulaire s’est produite dans de nombreuses cellules qui avaient adhéré les unes aux autres. Cela a conduit les chercheurs à supposer que les cellules ciliées adhérant les unes aux autres (ce qui n’arrive normalement pas) provoquaient l’apoptose.
Dans le tissu épithélial, qui comprend également l’organe de Corti, il existe des jonctions étroites entre chaque cellule. Non seulement ces jonctions serrées relient les cellules, mais elles empêchent également diverses molécules (dont les ions) de passer entre les cellules. Si l’organe de Corti n’a pas ces jonctions serrées, les cellules ciliées ne peuvent pas fonctionner correctement, les cellules meurent et une perte auditive se produit. Chez les souris nectine KO, les jonctions serrées ne se formaient pas correctement aux endroits où les cellules ciliées adhéraient.
Cependant, des jonctions serrées se sont correctement formées entre les cellules ciliées et les cellules de soutien. Tant que deux cellules ciliées n’étaient pas collées ensemble, la fonction cellulaire normale demeurait. En d’autres termes, l’apoptose des cellules ciliées n’a été induite qu’aux endroits où les cellules ciliées étaient anormalement collées les unes aux autres et où les jonctions serrées ne se formaient pas correctement. Ces résultats ont révélé pour la première fois que le motif en damier des cellules ciliées et des cellules de soutien trouvé dans l’organe de Corti fonctionne comme une structure fondamentale, qui protège les cellules ciliées et leur fonctionnalité, en empêchant les cellules ciliées de s’attacher les unes aux autres.
La nectine est le gène responsable de la dysplasie ectodermique de l’île de Margarita. En plus d’une fente labiale ou palatine et de déficiences intellectuelles, la surdité a également été signalée dans certains cas de cette maladie génétique. Par conséquent, les résultats de l’étude actuelle pourraient fournir une nouvelle explication pour certains cas de surdité dont la cause n’est pas claire.
Cette étude s’est concentrée sur l’audition et a démontré la signification physiologique du motif en mosaïque de cellules en forme de damier dans l’organe de Corti. Cependant, d’autres cellules sensorielles qui répondent à des stimuli extérieurs et leurs cellules de support respectives sont également disposées dans le même type de motif en mosaïque alternée. Ces modèles de mosaïque se trouvent dans les organes sensoriels, tels que l’épithélium olfactif qui est responsable de l’odorat et la rétine qui est responsable de la vision.
Le fait que ces modèles de mosaïque ne se trouvent pas seulement chez les mammifères mais aussi dans une variété d’autres organismes suggère qu’ils sont importants sur le plan fonctionnel. Les modèles de mosaïque dans les tissus sensoriels sont créés par auto-organisation en raison des différences d’adhérence entre les cellules. Par conséquent, concentrer la recherche sur l’auto-organisation cellulaire dans les organes sensoriels augmentera notre connaissance des fonctions des organes sensoriels et fera progresser notre compréhension de diverses maladies connexes.
Plus d’information:
Sayaka Katsunuma et al, Perte auditive chez la souris avec perturbation de la structuration épithéliale auditive dans la cochlée, Frontières de la biologie cellulaire et du développement (2022). DOI : 10.3389/fcell.2022.1073830