Comment les dents perçoivent le froid


Pour les personnes atteintes de carie dentaire, boire une boisson froide peut être une véritable agonie.

“C’est un type de douleur unique”, explique David Clapham, vice-président et directeur scientifique du Howard Hughes Medical Institute (HHMI). “C’est tout simplement atroce”.
Avec une équipe internationale de scientifiques, il a découvert comment les dents détectent le froid et a identifié les acteurs moléculaires et cellulaires impliqués. Chez la souris et l’homme, les cellules dentaires appelées odontoblastes contiennent des protéines sensibles au froid qui détectent les chutes de température, rapporte l’équipe le 26 mars 2021 dans la revue Science Advances. Les signaux émis par ces cellules peuvent finalement déclencher une décharge de douleur dans le cerveau.
Ces travaux permettent d’expliquer comment un remède maison ancestral soulage les maux de dents. Le principal ingrédient de l’huile de clou de girofle, utilisée depuis des siècles en dentisterie, contient un produit chimique qui bloque la protéine “capteur de froid”, explique l’électrophysiologiste Katharina Zimmermann, qui a dirigé les travaux à l’université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nürnberg, en Allemagne.
Selon Mme Zimmermann, la mise au point de médicaments qui ciblent encore plus spécifiquement ce capteur pourrait potentiellement éliminer la sensibilité des dents au froid. “Une fois que vous avez une molécule à cibler, il y a une possibilité de traitement”.
Un canal mystérieux
Les dents se carient lorsque des films de bactéries et d’acide rongent l’émail, le revêtement dur et blanchâtre des dents. Au fur et à mesure que l’émail s’érode, des puits appelés caries se forment. Environ 2,4 milliards de personnes, soit environ un tiers de la population mondiale, ont des caries non traitées dans les dents permanentes, ce qui peut provoquer des douleurs intenses, notamment une sensibilité extrême au froid.
Personne ne sait vraiment comment les dents ressentent le froid, bien que les scientifiques aient proposé une théorie principale. De minuscules canaux à l’intérieur des dents contiennent un fluide qui se déplace lorsque la température change. D’une manière ou d’une autre, les nerfs peuvent détecter la direction de ce mouvement, qui signale si une dent est chaude ou froide, ont suggéré certains chercheurs.
“Nous ne pouvons pas exclure cette théorie”, mais il n’y avait pas de preuve directe de son existence, déclare Clapham, neurobiologiste au Janelia Research Campus de l’HHMI. Le mouvement des fluides dans les dents – et la biologie des dents en général – est difficile à étudier. Les scientifiques doivent percer l’émail – la substance la plus dure du corps humain – et une autre couche dure appelée dentine, sans pour autant pulvériser la pulpe molle de la dent, les vaisseaux sanguins et les nerfs qu’elle contient. Parfois, la dent entière “tombe en morceaux”, dit Zimmermann.
Zimmermann, Clapham et leurs collègues n’avaient pas pour objectif d’étudier les dents. Leurs travaux portaient principalement sur les canaux ioniques, des pores dans les membranes des cellules qui agissent comme des portes moléculaires. Après avoir détecté un signal – un message chimique ou un changement de température, par exemple – les canaux se ferment ou s’ouvrent largement et laissent les ions pénétrer dans la cellule. Cela crée une impulsion électrique qui passe de cellule en cellule. C’est un moyen rapide d’envoyer des informations, et il est crucial dans le cerveau, le cœur et d’autres tissus.
Il y a une quinzaine d’années, lorsque Zimmermann était postdoc dans le laboratoire de Clapham, l’équipe a découvert qu’un canal ionique appelé TRPC5 était très sensible au froid. Mais l’équipe ne savait pas où, dans le corps, la capacité de TRPC5 à détecter le froid entrait en jeu. Ils ont découvert que ce n’était pas la peau. Des souris dépourvues du canal ionique pouvaient encore ressentir le froid, a indiqué l’équipe en 2011 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Après cela, “nous nous sommes heurtés à une impasse”, dit Zimmermann. Un jour, l’équipe était assise au déjeuner pour discuter du problème lorsque l’idée a finalement fait son chemin. David a dit : “Quels sont les autres tissus du corps qui ressentent le froid ? se souvient M. Zimmermann. La réponse a été les dents.
La dent entière
TRPC5 réside effectivement dans les dents, et plus encore dans les dents cariées, a découvert Jochen Lennerz, coauteur de l’étude et pathologiste au Massachusetts General Hospital, après avoir examiné des spécimens d’adultes humains.
Un nouveau dispositif expérimental chez la souris a convaincu les chercheurs que le TRPC5 fonctionne effectivement comme un capteur de froid. Au lieu d’ouvrir une dent et d’examiner uniquement ses cellules dans un plat, l’équipe de Zimmermann a examiné l’ensemble du système : os de la mâchoire, dents et nerfs dentaires. L’équipe a enregistré l’activité neuronale lorsqu’une solution glacée touchait la dent. Chez les souris normales, ce contact glacial a déclenché une activité nerveuse, indiquant que la dent ressentait le froid. Ce n’était pas le cas chez les souris dépourvues de TRPC5 ou dans les dents traitées avec un produit chimique qui bloquait le canal ionique. Selon Zimmermann, il s’agissait là d’un indice clé indiquant que le canal ionique pouvait détecter le froid. Un autre canal ionique étudié par l’équipe, TRPA1, semble également jouer un rôle.
L’équipe a localisé TRPC5 dans un type de cellule spécifique, l’odontoblaste, qui se trouve entre la pulpe et la dentine. Lorsqu’une personne ayant une dent exposée à la dentine mord sur une glace, par exemple, ces cellules TRPC5 perçoivent la sensation de froid et un signal “aïe !” parvient au cerveau.
Cette sensation aiguë n’a pas été étudiée de manière aussi approfondie que d’autres domaines scientifiques, explique M. Clapham. La douleur dentaire n’est peut-être pas considérée comme un sujet à la mode, dit-il, “mais elle est importante et touche beaucoup de gens.”
Mme Zimmermann souligne que le cheminement de l’équipe vers cette découverte a duré plus de dix ans. Comprendre la fonction de molécules et de cellules particulières est difficile, dit-elle. “Et une bonne recherche peut prendre beaucoup de temps”.
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