16 types de cellules nerveuses identifiés dans le contact humain

Résumé: Les chercheurs ont identifié 16 types distincts de cellules nerveuses impliquées dans le contact humain et les ont comparés à ceux des souris et des macaques, montrant des traits à la fois communs et uniques. L’étude révèle des complexités inattendues dans la manière dont les cellules nerveuses répondent aux stimuli, suggérant un système sensoriel intégrant plusieurs types de sensations.

Notamment, certaines cellules nerveuses impliquées dans la détection du toucher réagissent également à la chaleur et au refroidissement, ce qui indique une voie complexe pour traiter les sensations agréables. Ces travaux mettent en lumière les différences évolutives dans la signalisation nerveuse, notamment dans la vitesse de réponse à la douleur chez l’homme.

Les résultats pourraient ouvrir la voie à une meilleure compréhension du traitement sensoriel et de la gestion de la douleur. Des recherches plus approfondies pourraient découvrir encore plus de types de cellules et élargir nos connaissances sur les voies nerveuses sensorielles.

Faits clés :

• Seize types de cellules nerveuses sensorielles identifiées chez l’homme, avec des profils de réponse complexes.
• Certaines cellules nerveuses liées au toucher réagissent également à la douleur et à la température, remettant en question les hypothèses précédentes.
• Les cellules nerveuses à signalisation rapide de la douleur chez l’homme sont plus répandues et plus rapides que chez la souris, probablement en raison de la taille du corps.

Source: Université de Linköping

Pas moins de 16 types différents de cellules nerveuses ont été identifiés par des scientifiques dans une nouvelle étude sur le sens du toucher humain. Les comparaisons entre les humains, les souris et les macaques montrent à la fois des similitudes et des différences significatives.

L’étude, fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’Université de Linköping et du Karolinska Institutet en Suède et de l’Université de Pennsylvanie aux États-Unis, a été publiée dans Neurosciences naturelles.

« Notre étude offre une vue panoramique du sens humain du toucher. Dans une prochaine étape, nous souhaitons dresser des portraits des différents types de cellules nerveuses que nous avons identifiées », explique Håkan Olausson, professeur à l’Université de Linköping, à propos de l’étude publiée dans Neurosciences naturelles.

Nous percevons le toucher, la température et la douleur à travers le système des sensations somatiques. Il est communément admis qu’il existe un type spécifique de cellule nerveuse pour chaque type de sensation, comme la douleur, le toucher agréable ou le froid.

Mais les résultats de la présente étude remettent en question cette notion et montrent que les sensations corporelles sont probablement beaucoup plus compliquées que cela.

Une grande partie des connaissances dont nous disposons aujourd’hui sur le fonctionnement du système nerveux proviennent de recherches sur les animaux. Mais quelle est l’ampleur des similitudes entre, par exemple, une souris et un humain ?

De nombreuses découvertes issues d’études animales n’ont pas été confirmées par des recherches sur l’homme. L’une des raisons à cela pourrait être que notre compréhension de son fonctionnement chez l’homme est insuffisante.

Les chercheurs à l’origine de la présente étude voulaient donc créer un atlas détaillé des différents types de cellules nerveuses impliquées dans la somatosensation humaine et le comparer à celles des souris et des macaques, une espèce de primate.

Dans cette étude, un groupe de recherche de l’Université de Pennsylvanie, dirigé par le professeur agrégé Wenqin Luo, a effectué des analyses détaillées des gènes utilisés par les cellules nerveuses individuelles, ce qu’on appelle le séquençage profond de l’ARN.

Les cellules nerveuses présentant des profils d’expression génique similaires ont été regroupées en un seul type de cellules nerveuses sensorielles. Ils ont ainsi identifié 16 types distincts de cellules nerveuses chez l’homme. À mesure que les chercheurs analyseront davantage de cellules, ils découvriront probablement des types encore plus distincts de cellules nerveuses sensorielles.

Les analyses de l’expression des gènes des cellules nerveuses donnent une idée de ce à quoi ressemble la machinerie cellulaire dans les différents types de cellules. La question suivante était de savoir quel est le lien entre cela et le fonctionnement des cellules nerveuses. Si une cellule nerveuse produit une protéine capable de détecter la chaleur, cela signifie-t-il qu’elle réagit à la chaleur ?

L’étude actuelle est la première à établir un lien entre l’expression des gènes dans différents types de cellules nerveuses et leur fonction réelle.

Pour étudier le fonctionnement des cellules nerveuses, un groupe de recherche de l’Université de Linköping, dirigé par Saad Nagi et Håkan Olausson, a utilisé une méthode qui permet aux chercheurs d’écouter la signalisation nerveuse d’une cellule nerveuse à la fois.

Grâce à cette méthode, appelée microneurographie, les chercheurs peuvent soumettre les cellules nerveuses cutanées des participants éveillés à la température, au toucher ou à certains produits chimiques, et « écouter » une cellule nerveuse individuelle pour savoir si cette cellule nerveuse particulière réagit et envoie des signaux au cerveau.

Au cours de ces expériences, les chercheurs ont fait des découvertes qui n’auraient pas été possibles si la cartographie de la machinerie cellulaire de différents types de cellules nerveuses ne leur avait pas donné de nouvelles idées à tester. L’une de ces découvertes concerne un type de cellule nerveuse qui répond au toucher agréable.

Les chercheurs ont découvert que ce type de cellule réagissait également de manière inattendue à la chaleur et à la capsaïcine, la substance qui donne sa chaleur au piment. La réaction à la capsaïcine est typique des cellules nerveuses sensibles à la douleur. Les chercheurs ont donc été surpris de constater que les cellules nerveuses sensibles au toucher réagissaient à une telle stimulation.

De plus, ce type de cellule nerveuse a également répondu au refroidissement, même s’il ne produit pas la seule protéine connue jusqu’à présent pour signaler la perception du froid. Cette découverte ne peut pas être expliquée par ce que l’on sait de la machinerie cellulaire et suggère qu’il existe un autre mécanisme de détection du froid, qui n’a pas encore été découvert.

Les auteurs supposent que ces cellules nerveuses forment une voie sensorielle intégrée pour des sensations agréables.

« Depuis dix ans, nous écoutions les signaux nerveux provenant de ces cellules nerveuses, mais nous n’avions aucune idée de leurs caractéristiques moléculaires.

« Dans cette étude, nous voyons quel type de protéines ces cellules nerveuses expriment ainsi que le type de stimulation à laquelle elles peuvent répondre, et nous pouvons désormais établir un lien entre cela. C’est un énorme pas en avant », déclare Håkan Olausson.

Un autre exemple est un type de cellule nerveuse sensible à la douleur à conduction très rapide, qui répond au refroidissement non douloureux et au menthol.

« Il existe une perception répandue selon laquelle les cellules nerveuses sont très spécifiques : un type de cellule nerveuse détecte le froid, un autre détecte une certaine fréquence de vibration et un troisième réagit à la pression, et ainsi de suite. On en parle souvent en ces termes. Mais nous constatons que c’est bien plus compliqué que cela », explique Saad Nagi, professeur agrégé à l’université de Linköping.

Et qu’en est-il de la comparaison entre les souris, les macaques et les humains ? À quel point sommes-nous semblables ? La plupart des 16 types de cellules nerveuses identifiés par les chercheurs dans l’étude sont à peu près similaires entre les espèces. La plus grande différence découverte par les chercheurs réside dans la conduction très rapide des cellules nerveuses sensibles à la douleur qui réagissent à une stimulation pouvant causer des blessures.

Ceux-ci ont été découverts pour la première fois chez l’homme en 2019 par le même groupe de Linköping grâce à la microneurographie. Comparés à la souris, les humains possèdent beaucoup plus de cellules nerveuses douloureuses du type qui envoient des signaux de douleur au cerveau à grande vitesse. Pourquoi il en est ainsi, l’étude ne peut pas répondre, mais les chercheurs ont une théorie :

« Le fait que la douleur soit signalée à une vitesse beaucoup plus élevée chez les humains que chez les souris n’est probablement qu’un reflet de la taille du corps. Une souris n’a pas besoin d’une signalisation nerveuse aussi rapide.

« Mais chez les humains, les distances sont plus grandes et les signaux doivent être envoyés au cerveau plus rapidement ; sinon, vous seriez blessé avant même de réagir et de vous retirer », explique Håkan Olausson.

L’étude est une collaboration entre le groupe de recherche de Patrik Ernfors au Karolinska Institutet, le groupe de recherche de Wenqin Luo à l’Université de Pennsylvanie et le groupe de recherche de Håkan Olausson et Saad Nagi à l’Université de Linköping.

Financement: Le soutien financier de l’étude a été fourni par les National Institutes of Health, le Conseil suédois de la recherche, la région ALF Grants Östergötland et la Fondation Knut et Alice Wallenberg.

A propos de cette actualité de la recherche en neurosciences sensorielles

Auteur: Karin Söderlund Leifler
Source: Université de Linköping
Contact: Karin Söderlund Leifler – Université de Linköping
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Tirer parti du séquençage profond d’ARN monosoma pour explorer la base neuronale de la somatosensation humaine» par Håkan Olausson et al. Neurosciences naturelles

Abstrait

Tirer parti du séquençage profond d’ARN monosoma pour explorer la base neuronale de la somatosensation humaine

La polyvalence de la somatosensation provient des neurones hétérogènes du ganglion de la racine dorsale (DRG). Cependant, les transcriptomes soma des neurones humains (h) DRG (informations essentielles pour déchiffrer leurs fonctions) font défaut en raison de difficultés techniques.

Dans cette étude, nous avons isolé les somates de neurones hDRG individuels et effectué un séquençage profond de l’ARN (RNA-seq) pour détecter, en moyenne, plus de 9 000 gènes uniques par neurone, et nous avons identifié 16 types de neurones.

Ces résultats ont été corroborés et validés par la transcriptomique spatiale et l’hybridation in situ RNAscope. Les analyses inter-espèces ont révélé une divergence entre les neurones potentiels sensibles à la douleur et l’existence probable de types neuronaux spécifiques à l’homme.

Les enregistrements de microneurographie basés sur le profil moléculaire ont révélé des propriétés de détection de la température dans tous les types d’afférents sensoriels humains.

En résumé, en utilisant le séquençage d’ARN profond et la transcriptomique spatiale d’un seul soma, nous avons généré un atlas de neurones hDRG, qui fournit un aperçu de la physiologie somatosensorielle humaine et sert de base au travail translationnel.