Une équipe codirigée par des scientifiques de Scripps Investigation a découvert que la principale protéine de capteur permettant notre sens du toucher sous-are likely également la feeling d'avoir une vessie pleine et rend possible le fonctionnement normal de la vessie.




La découverte, publiée le 14 octobre dans Nature, marque une avancée clé dans la neurobiologie de base et pourrait également conduire à de meilleurs traitements pour le contrôle de la vessie et les problèmes de miction, qui sont courants en particulier chez les personnes âgées.

La protéine agit dans les cellules de la vessie et des voies urinaires pour détecter la plénitude de la vessie comprendre son mécanisme peut conduire à des traitements nécessaires.

« Nous avons tendance à prendre la miction pour acquise, et elle a été sous-étudiée, mais c'est un énorme fardeau quand quelque selected ne va pas avec ce système », déclare l'auteur principal de l'étude, Kara Marshall, PhD, associée de recherche postdoctorale au Département de neurosciences. à Scripps Study. « Maintenant, nous avons identifié une partie cruciale du fonctionnement typical de la miction. »




Marshall et ses collègues se sont concentrés dans cette étude sur la protéine PIEZO2, un « mécano-capteur » qui détecte l'étirement physique des tissus où il réside. Ils ont constaté que PIEZO2 est exprimé dans les cellules de la vessie et est nécessaire pour la continence urinaire normale et le fonctionnement chez les souris et les humains.

« Qui aurait imaginé que la même protéine mécano-capteur permettant notre sens du toucher nous alerte également que notre vessie est pleine ? » dit le co-auteur principal Ardem Patapoutian, PhD, professeur et président de la chaire présidentielle en neurobiologie au Dorris Neuroscience Centre à Scripps Investigation, et chercheur de l'Institut médical Howard Hughes.

En 2010, Patapoutian et son laboratoire ont identifié pour la première fois PIEZO2 et sa protéine sœur PIEZO1 comme des mécano-capteurs qui détectent les distorsions mécaniques des tissus. Pour cet exploit, entre autres, Patapoutian a été co-récipiendaire du prix Kavli 2020 en neurosciences.

Comme la plupart des protéines de capteur, les PIEZO sont des protéines à canaux ioniques, qui sont intégrées dans la membrane externe de leur cellule hôte et, lorsqu'elles sont déclenchées par un stimulus, permettent un flux d'atomes chargés dans la cellule. Les protéines des canaux ioniques du capteur se trouvent généralement dans les neurones sensoriels de la peau, des articulations et d'autres organes. Sur un neurone donné, quand suffisamment de ces canaux s'ouvrent pour admettre des flux d'ions, le neurone déclenchera un sign nerveux vers le cerveau.

Pour les PIEZO, le stimulus qui déclenche l'ouverture du canal ionique est l'étirement de la membrane cellulaire dû aux forces mécaniques exercées sur le tissu neighborhood. Dans des études au cours de la dernière décennie, Patapoutian et ses collègues ont montré que PIEZO2 est exprimé dans différents organes et tissus dans tout le corps. Par exemple, ils existent dans les tissus pulmonaires pour détecter l'étirement pulmonaire et aider à réguler la respiration, dans les vaisseaux sanguins pour détecter la pression artérielle et dans la peau pour médier le sens du toucher.

La nouvelle étude était une collaboration avec Alexander Chesler, PhD, et Carsten Bönnemann, MD, chercheurs principaux des National Institutes of Health and fitness. Chesler et Bönnemann, et leurs collègues, ont étudié des personnes nées avec des mutations génétiques qui entraînent la perte fonctionnelle de PIEZO2. Ces personnes souffrent de diverses altérations des voies sensorielles connues pour être liées au PIEZO2.

Pour l'étude, les chercheurs du NIH ont constaté que ces individus déficients en PIEZO2, en as well as de leurs autres déficits sensoriels, n'ont pas le sentiment ordinary d'avoir une vessie pleine. Ils urinent généralement selon un horaire pour éviter l'incontinence et ont du mal à vider complètement leur vessie lorsqu'ils urinent.

Patapoutian, Marshall et leurs collègues ont montré dans des expériences que la perte de PIEZO2 a des effets similaires chez la souris. Les voies urinaires utilisent la protéine PIEZO2 à la fois dans les neurones sensoriels de la vessie et dans les cellules de la paroi de la vessie appelées cellules parapluie pour détecter l'étirement et faciliter la miction, indiquant un système de capteur en deux parties. Comme ils l'ont déterminé dans des expériences, les neurones de la vessie chez les souris répondent normalement de manière robuste aux signaux nerveux lorsque la vessie est remplie, mais sont presque complètement silencieux pendant le remplissage de la vessie s'ils manquent de PIEZO2.

Les souris dépourvues de PIEZO2 dans leurs voies urinaires inférieures ont également montré des réflexes de miction anormaux dans les muscle mass contrôlant l'urètre, le canal dans lequel l'urine s'écoule de la vessie. Cela suggère que chez la souris et très probablement chez l'homme, la protéine mécano-capteur est nécessaire à la fois pour une sensation normale d'étirement de la vessie et pour une miction normale.

L'équipe poursuit actuellement des recherches sur les rôles distincts des neurones de la vessie et des cellules parapluie, et remark ils se signalent les uns aux autres. Ils étudient également les rôles possibles d'autres mécanosenseurs, tels que PIEZO1, dans le contrôle de la vessie et la miction.

« Les souris sans PIEZO2 avaient des déficits de miction évidents, mais étaient finalement capables d'uriner, ce qui suggère qu'une autre protéine mécanosensorielle pourrait être impliquée », explique Marshall.