LA FONDATION

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Unité Génétique et Physiologie de l’Audition - INSERM UMRS587

Contact

  • Nom : Christine Petit, Professeur au Collège de France et à l'Institut Pasteur
  • E-mail : cpetit@pasteur.fr

Présentation

Nos projets de recherche ont deux buts liés étroitement :

  • déchiffrer les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous tendent le développement du système auditif et la façon dont il traite les signaux acoustiques ;
  • identifier les gènes responsables de la surdité chez l'homme, formes précoces et tardives aussi bien que formes incluant des défauts rétiniens, et élucider la pathogénèse correspondante dans une perspective thérapeutique.

Parmi les progrès réalisés en 2008, nous pouvons citer :

  • la première démonstration in vivo du rôle essentiel du kinocil dans l'établissement de la polarité planaire de la touffe ciliaire des cellules sensorielles de la cochlée, grâce à l'analyse de souris mutantes (collaboration avec Ping Chen, Emory University, Atlanta, USA). La touffe ciliaire, qui représente la structure mécano-réceptrice située à l'apex des cellules sensorielles de la cochlée, est composée de microvillosités remplies d'actine, les stéréocils, et d'un cil authentique, le kinocil, qui disparaît à l'âge adulte ;
  • l'élucidation de la composition moléculaire du cytosquelette sous-cortical des cellules ciliées externes, l'une des deux catégories de cellules sensorielles cochléaires. Cette structure est impliquée dans la propriété d'électro-mobilité de ces cellules, qui sous tend leur rôle dans l'amplification cochléaire ;
  • la découverte que l'exocytose synaptique dans les cellules ciliées externes, bien que présente de manière transitoire, requiert, comme dans le cas des cellules ciliées internes (qui sont les véritables cellules sensorielles auditives), l'activité de l'otoferline, une protéine transmembranaire contenant des domaines de type C2 ;
  • la découverte que la surdité associée à une immunodéficience profonde qui résulte du défaut d'adénylate kinase-2 s'explique par la présence de cet enzyme dans la paroi des vaisseaux de la strie vasculaire de la cochlée (collaboration avec Marina Cavazzana-Calvo et Alain Fischer, Necker, Paris).

De plus, deux idées majeures ont été émises à propos de la fonction des liens de la touffe ciliaire. L'une éclaire le rôle de liens latéraux très précoces (early lateral links) au cours de la différenciation de cette structure, et l'autre celui de liens latéraux caractéristiques des cellules ciliées externes matures, les connecteurs horizontaux (horizontal top connectors), qui unissent les stéréocils dans leur partie distale.

  1. Implication des liens fibreux latéraux de la touffe ciliaire immature dans sa cohésion, son orientation et la croissance différencielle de ses stéréocils : avancées dans la compréhension de la pathogénèse de la perte d'audition dans le syndrome de Usher de type I. La polarité planaire et l'organisation en escalier des stéréocils à l'intérieur de la touffe ciliaire sont essentiels à la fonction de transduction mécano-électrique des cellules sensorielles de l'oreille interne. Des mutations dans les gènes codant la myosine VIIa, l'harmonine, la cadhérine-23, la protocadhérine-15 ou sans provoquent le syndrome de Usher de type I, caractérisé par une surdité congénitale, un dysfonctionnement vestibulaire et une rétinite pigmentaire conduisant à la cécité. Dans les modèles de souris correspondants, la touffe ciliaire est désorganisée. Nous avons montré que les modèles de souris pour les cinq formes génétiques de ce syndrome partagent des défauts morphogénétiques de la touffe ciliaire. La fragmentation et la mauvaise orientation (25-50° de déviation du kinocil en moyenne, en fonction du mutant) ont été détectées dès le jour 17 embryonnaire, c'est à dire dès l'émergence de la touffe ciliaire. De plus, une élongation différentielle anormale des rangées de stéréocils a été observée dans les premiers jours suivant la naissance. Dans les touffes ciliaires émergentes, la myosine VIIa, l'harmonine-b (protéine sous-membranaire qui se lie à l'actine), et la cadhérine-23 ainsi que la protocadhérine-15 (composants des liens latéraux interstéréociliaires et kino-stéréociliaires), sont toutes concentrées à l'extrémité des stéréocils, en accord avec leurs interactions connues in vitro. Quelques jours après la naissance chez la souris, l'harmonine-b se déplace de l'extrémité des stéréocils vers la partie supérieure du lien apical unique (tip link) impliqué dans l'ouverture des canaux de la transduction mécano-électrique, qui est lui aussi composé de cadhérine-23 et de protocadhérine-15. Ce changement positionnel n'a pas lieu chez les souris déficientes pour la cadhérine-23 ou la protocadhérine-15. De ces résultats, on peut conclure que les forces de tension appliquées aux liens latéraux de la touffe ciliaire en croissance et au lien apical, tous liens formés de cadhérine-23 et de protocadhérine-15, et ancrés au cytosquelette des stéréocils via l'harmonine-b, jouent un rôle clé dans la cohésion et l'orientation de la touffe ciliaire (liens latéraux) et dans l'élongation différentielle des stéréocils (lien apical).
  2. Comprendre l'origine des distorsions d'ondes acoustiques : le rôle des connecteurs horizontaux de la touffe ciliaire des cellules ciliées externes matures. Bien que la cochlée soit un amplificateur et un détecteur de sons remarquablement sensible et finement accordé, elle engendre aussi une distorsion manifeste des ondes mécaniques et électriques produites par le son. Ces distorsions d'ondes sont le reflet d'interactions mécaniques non linéaires au sein de la cochlée. En permettant à un son pertinent d'en supprimer un autre qui ne l'est pas (effet de masquage), la distorsion cochléaire contribue paradoxalement à l'intelligibilité du langage. Cette distorsion physiologique se traduit aussi par la production de sons par la cochlée, les émissions otoacoustiques, dont la détection dans le conduit auditif externe à l'aide d'un microphone est très utilisée pour tester l'audition chez les nouveaux nés. Une approche génétique nous a conduits à identifier un rôle non suspecté des connecteurs horizontaux des cellules ciliées externes dans l'effet de masquage et la distorsion d'ondes par la cochlée. La stéréociline, une protéine qui manque dans une forme récessive de surdité chez l'homme, a été détectée en association avec ces connecteurs horizontaux (Figure 1). Ces liens étaient absents chez les souris mutantes déficientes en stéréociline, qui deviennent progressivement sourdes. Pourtant, chez les souriceaux mutés, la sensibilité ainsi que l'accord en fréquence de la cochlée sont au début presque normaux, bien que le phénomène de masquage soit d'emblée très réduit par rapport à ce que l'on observe chez des souriceaux non mutés, et que les distorsions d'ondes acoustiques et électriques manquent totalement (Figure 2). En tirant parti de cette situation très inhabituelle, nous avons pu conclure au rôle prépondérant des connecteurs horizontaux dans les distorsions d'ondes.

Dernières Publications

  • Lefèvre G, Michel V, Weil D, Lepelletier L, Bizard E, Wolfrum U, Hardelin J-P & Petit C (2008) A core cochlear phenotype in USH1 mouse mutants implicates fibrous links of the hair bundle in its cohesion, orientation and differential growth. Development 135, 1427-1437.
  • Legendre K, Safieddine S, Küssel-Andermann P, Petit C, El-Amraoui A. (2008) αII/βV spectrin bridges the plasma membrane and cortical lattice in the lateral wall of the auditory outer hair cells. J Cell Sci, 121, 3347-56.
  • Verpy E, Weil D, Leibovici M, Goodyear RJ, Hamard G, Houdon C, Hardelin J-P, Richardson GP, Avan P & Petit C (2008) Stereocilin-deficient mice reveal the origin of cochlear waveform distortions Nature, 456, 255-8.
  • Delmaghani S, del Castillo FJ, Michel V, Leibovici M, Aghaie A, Ron U, Van Laer L, Ben-Tal N, Van Camp G, Weil D, Langa F, Lathrop M, Avan P & Petit C (2006) Mutations in the gene encoding pejvakin, a novel protein expressed in the afferent auditory pathway, cause DFNB59 auditory neuropathy in man and mouse. Nature Genet 38, 770-778.
  • Roux I, Safieddine S, Nouvian R, Grati M, Simmler M-C, Bahloul A, Perfettini I, Le Gall M, Rostaing P, Hamard G, Triller A, Avan P, Moser T & Petit C (2006) Otoferlin, defective in a human deafness form, is essential for exocytosis at the auditory ribbon synapse. Cell 127, 277-289.

Membres de l'équipe

Chercheurs : Christine Petit, Jonathan Ashmore, Aziz El-Amraoui, Amel El-Bahloul, Jean-Pierre Hardelin, Jacqueline Levilliers, Saaid Safieddine, Iman Sahly, Elisabeth Verpy, Dominique Weil

Post-docs : Jacques Boutet de Montvel, Sedigheh, Eric Dufour, Raphaël Etournay, Isabelle Foucher, Julien Hering

Etudiants : Elisa Carberlotto, Kirian Legendre, Léa Lepelletier

Ingénieurs : Olinda Alegria-Prévot, Vincent Michel, Isabelle Perfettini

Techniciens : Emilie Bizard, Sébastien Chardenoux, Sylvie Nouaille, Carine Poisson

Source : site Internet de l'Institut Pasteur

Créé Lundi, 13 Septembre 2010 Modifié Lundi, 13 Septembre 2010

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