Des chercheurs de l'Université du Michigan ont découvert la protéine GluK2 comme étant la clé de la façon dont les mammifères ressentent le froid, une découverte qui pourrait avoir un impact sur les traitements pour des conditions telles que la sensibilité au froid ressentie par les patients en chimiothérapie.
Des chercheurs de l'Université du Michigan ont découvert la protéine qui permet aux mammifères de ressentir le froid, comblant ainsi une lacune de longue date dans les connaissances dans le domaine de la biologie sensorielle.
Les résultats, publiés dans Neurosciences naturellespourrait aider à comprendre comment nous ressentons et souffrons du froid en hiver, et pourquoi certains patients ressentent le froid différemment selon des conditions pathologiques particulières.
« Le domaine a commencé à découvrir ces capteurs de température il y a plus de 20 ans, avec la découverte d'une protéine sensible à la chaleur appelée TRPV1 », a déclaré le neuroscientifique Shawn Xu, professeur à l'UM Life Sciences Institute et auteur principal de la nouvelle recherche.
« Diverses études ont montré que les protéines détectent les températures chaudes, chaudes et même froides, mais nous n'avons pas pu confirmer ce qui détecte les températures inférieures à environ 60 degrés. Fahrenheit.»
Dans une étude de 2019, des chercheurs du laboratoire de Xu ont découvert la première protéine réceptrice de détection du froid chez Caenorhabditis elegans, un espèces de vers millimétriques de long que le laboratoire étudie comme système modèle pour comprendre les réponses sensorielles.
Étant donné que le gène qui code pour la protéine de C. elegans est conservé au cours de l'évolution chez de nombreuses espèces, y compris les souris et les humains, cette découverte a fourni un point de départ pour vérifier le capteur de froid chez les mammifères : une protéine appelée GluK2 (abréviation de Glutamate ionotropique récepteur type kainate sous-unité 2). ).
Identifier le capteur de froid des mammifères
Pour cette dernière étude, une équipe de chercheurs de l’Institut des sciences de la vie et du Collège de littérature, des sciences et des arts de l’UM a testé leur hypothèse sur des souris dépourvues du gène GluK2 et ne pouvant donc produire aucune protéine GluK2. Grâce à une série d'expériences visant à tester les réactions comportementales des animaux à la température et à d'autres stimuli mécaniques, l'équipe a découvert que les souris réagissaient normalement aux températures chaudes, chaudes et froides, mais ne réagissaient pas au froid nocif.
GluK2 se trouve principalement sur les neurones du cerveau, où il reçoit des signaux chimiques pour faciliter la communication entre les neurones. Mais elle s’exprime également dans les neurones sensoriels du système nerveux périphérique (en dehors du cerveau et de la moelle épinière).
« Nous savons maintenant que cette protéine remplit une fonction totalement différente dans le système nerveux périphérique, en traitant les signaux de température au lieu des signaux chimiques pour détecter le froid », a déclaré Bo Duan, professeur agrégé de biologie moléculaire, cellulaire et du développement à l'UM et co-auteur principal. de l’étude.
Bien que GluK2 soit surtout connu pour son rôle dans le cerveau, Xu suppose que ce rôle de détection de la température pourrait avoir été l'un des objectifs initiaux de la protéine. Le gène GluK2 a des parents à travers l’arbre évolutif, remontant jusqu’aux bactéries unicellulaires. « Une bactérie n’a pas de cerveau, alors pourquoi évoluerait-elle de manière à recevoir des signaux chimiques provenant d’autres neurones ? Mais il aurait grand besoin de détecter son environnement, et peut-être à la fois la température et les produits chimiques », a déclaré Xu, qui est également professeur de physiologie moléculaire et intégrative à la faculté de médecine de l'UM. « Je pense donc que la détection de la température pourrait être une fonction ancienne, du moins pour certains de ces récepteurs du glutamate, qui a finalement été récupérée à mesure que les organismes développaient des systèmes nerveux plus complexes. »
En plus de combler une lacune dans le puzzle de la détection de la température, Xu pense que cette nouvelle découverte pourrait avoir des implications sur la santé et le bien-être humains. Les patients cancéreux recevant une chimiothérapie, par exemple, éprouvent souvent des réactions douloureuses au froid.
« Cette découverte de GluK2 en tant que capteur de froid chez les mammifères ouvre de nouvelles voies pour mieux comprendre pourquoi les humains ressentent des réactions douloureuses au froid, et offre même peut-être une cible thérapeutique potentielle pour traiter cette douleur chez les patients dont la sensation de froid est surstimulée », a déclaré Xu.
La recherche a été soutenue par le Instituts nationaux de la santé. Toutes les procédures effectuées sur des souris ont été approuvées par le comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux et réalisées conformément aux directives institutionnelles.
