> CCI : généralités2
Conception : Régis Nouvian
Aide à la réalisation : Rémy Pujol
Les cellules ciliées internes ou CCI, sont les véritables cellules sensorielles de la cochlée. Ce sont elles qui assurent la transduction : elles transforment les ondes sonores en message nerveux. Disposées en une seule rangée du côté interne du tunnel de Corti, elles sont connectées à la quasi totalité des neurones de type I dont les axones constituent 95% du nerf auditif. Une cochlée humaine possède 3000 à 3500 CCI, chacune connectée en moyenne à une dizaine de neurones.
Les cellules ciliées internes et leurs stéréocils
S. Blatrix
Représentation schématique d'une CCI et de sa touffe ciliaire. D'aspect piriforme, la CCI se caractérise par un noyau central (1), une centaine de stéréocils (2) implantés sur la membrane tectoriale (3) en 3 rangées de hauteur décroissante. A la base de la CCI les deux types de terminaisons nerveuses, afférente (4) et éfférente (5) ont été représenté.
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CCI de rat en microscopie électronique à transmission (MET) |
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Vue de surface d'une CCI de rat en microscopie électronique à balayage (MEB) Les cellules ciliées internes sont coiffées à leur pôle apical d’une centaine de stéréocils, organisés sur 3 rangées et principalement constitués d’actine. |
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Les stéréocils des cellules ciliées sont reliés entre eux par de nombreux liens. A gauche un schéma représente les nombreux liens transversaux (orange et bleu) qui permettent à la touffe ciliaire une réaction coordonnée lors de l'excitation : l’ensemble des stéréocils se comporte comme une unité fonctionnelle se déplacant de façon homogène à l'arrivée d'une onde sonore. Les liens apicaux (tip-links, en rouge) sont impliqués dans la transduction mécano-électrique (voir ci-dessous). Ils ont une structure en double hélice (cadhérine 23 / protocadhérine 15). A droite, une image en MET montre un exemple de chacun de ces liens entre deux stéréocils (dont on peu noter au passage l'ultra-structure des filaments d'actine) : la flèche bleue pointe sur un lien transversal et la flèche rouge sur un tip-link. |
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La mécano-transduction au niveau des cellules ciliées internes
A la différence des CCE, les plus grands stéréocils des CCI ne sont pas ancrés à la membrane tectoriale : la déflection des stéréocils des CCI est favorisée par le contact direct avec la bande de Hensen de la membrane tectoriale. Cette déflection des stéréocils provoque l’ouverture de canaux sensibles à l’étirement, localisés à la base des tip-links. Ces canaux présentent une perméabilité non-sélective aux cations.
In vitro, le déplacement mécanique des stéréocils se traduit par l’apparition d’un courant, qui reflète l’ouverture des canaux mécano-sensibles. Au cours de la stimulation, l’amplitude du courant diminue selon une double exponentielle, ce qui traduit une réponse adaptative rapide et lente des canaux mécano-sensible (fermeture partielle des canaux). Les canaux mécano-sensible étant perméables aux cations, l’ouverture des canaux favorise une entrée de calcium, à l’origine de l’adaptation. La composante rapide de l’adaptation provient de la fermeture partielle du canal suite à la fixation directe du calcium sur le canal. La composante lente de l’adaptation provient du déplacement de la myosine le long des filaments d’actine des stéréocils. Ce faisant, la tension exercée sur les tip-links diminue et favorise la fermeture du canal. Ici encore, c’est le calcium entré par le canal mécano-sensible qui est responsable de l’activation des myosines.
In vivo, les stéréocils baignent dans l’endolymphe (milieu riche en potassium et caractérisé par un potentiel endocochlaire de +80 mV), mais le corps cellulaire des CCI est entouré de périlymphe (milieu riche en sodium) et le potentiel de membrane des CCI se situe entre -70 mV à -55 mV. Par conséquent, le potentiel électrique entre l’endolymphe et le corps cellulaire des CCI (entre 135 à 150 mV) entraine une entrée massive d’ions potassium de l’endolymphe dans les cellules ciliées internes lors de l’ouverture des canaux mécano-sensibles. L’influx de cations dépolarise alors la cellule ciliée interne.
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De la mécano-transduction à la neurotransmission
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Couplage stimulation-sécrétion
La dépolarisation des CCI entraine l’ouverture des canaux calciques sensible au potentiel de type L et situés au voisinage des zones actives. Chaque zone active se caractérise par la présence d’une structure dense aux électrons appelé ruban synaptique (Fig, voir Nouvian et al., 2006 pour revue). Ce corps synaptique est ancré à la membrane plasmique et entouré de vésicules synaptiques, lesquelles contiennent du glutamate, le neurotransmetteur des CCI. Il y a un ruban par zone active et une dizaine à une vingtaine de zones actives par CCI. Chaque zone active est connectée par la terminaison d’une seule fibre du nerf auditif (Liberman, 1982). La protéine RIBEYE est le principal constituant des rubans, dont l’ancrage à la membrane plasmique est assuré par la protéine Bassoon. Les canaux calciques, responsable de l’influx calcique, sont formés exclusivement de la sous-unité Cav1.3 en association avec la sous-unité auxiliaire ?2. A noter qu’une mutation du gène codant pour la sous-unité Cav1.3 est responsable d’une surdité associée à une bradychardie. La protéine Harmonine, à l’origine du syndrome de Usher 1C (perte de vision et surdité), régule la distribution des canaux calciques à la membrane plasmique. Otoferline serait le détecteur calcique de l’exocytose et responsable du réapprovisionnement des vésicules synaptiques aux zones actives. VGLUT3 est le transporteur vésiculaire du glutamate. Les mutations des gènes codant pour Otoferline et VGLUT3 sont à l’origine des surdités non-syndromiques DFNB9 et DFNA25, respectivement.
L’influx de calcium provoque la fusion des vésicules synaptiques à la membrane plasmique et la libération du glutamate dans la fente synaptique. L’ensemble des vésicules synaptiques des CCI se divise en deux populations distinctes (Moser and Beutner, 2000). Le premier contingent de vésicules à fusionner est appelé RRP (Readily Releasable Pool) et correspond à la fusion rapide (?=10 ms) d’un faible nombre de vésicules synaptiques situées à proximité des canaux calciques. Le second contingent, appelé SRP (Slowly Releasable Pool), montre une exocytose soutenue dans le temps avec une cinétique de fusion plus lente (Figure 2.6). L’exocytose des CCI est lié au ruban synaptique, qui adresse les vésicules synaptiques aux sites de fusion et organise les zones actives. L’activation des récepteurs au glutamate des fibres du nerf auditif est associée aux courants excitateurs post-synaptiques glutamatergiques, qui donneront naissance à des potentiels d’action. Ces derniers sont véhiculés par les fibres du nerf auditif jusqu’au système nerveux central.
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