Les poissons perçoivent le mouvement de l'eau de la même manière que les humains perçoivent le son, selon une nouvelle étude de la Case Western Reserve University School of Medicine. Les chercheurs ont découvert qu'un gène également présent chez l'homme aide le poisson zèbre à convertir le mouvement de l'eau en impulsions électriques qui sont envoyées au cerveau pour la perception. Le gène partagé permet au poisson zèbre de détecter la direction de l'écoulement de l'eau, et il aide également les cellules à l'intérieur de l'oreille humaine à détecter une gamme de sons.
Le gène code une protéine dans les cellules ciliées, les cellules qui reçoivent le son à l'intérieur de l'oreille. Des mutations dans le gène peuvent provoquer la surdité chez l'homme. En plus de l'intérieur de leurs oreilles, le poisson zèbre a des cellules ciliées tout le long de son corps pour détecter le débit d'eau. Les cellules ciliées à la surface du corps du poisson zèbre font face à différentes directions pour détecter l'eau qui se déplace tout autour d'eux. Mais, la nouvelle étude a révélé que les cellules ciliées orientées dans différentes directions ne sont pas identiques comme on le pensait auparavant - chacune utilise le gène de la surdité de manière légèrement différente.
"Nous avons découvert que la détection du débit d'eau à l'avant du poisson dépend davantage du gène du poisson zèbre tmc2b que du débit d'eau à l'arrière du poisson, " a déclaré Brian McDermott Jr, Doctorat, professeur agrégé d'oto-rhino-laryngologie à la Case Western Reserve University School of Medicine et University Hospitals Cleveland Medical Center. "L'eau qui coule de l'avant du poisson accompagne la nage vers l'avant, donc, c'est routinier. Mais l'eau venant de l'arrière pourrait signifier un prédateur à sa poursuite. Le poisson zèbre utilise donc différents mécanismes moléculaires pour distinguer la direction de l'écoulement de l'eau."
McDermott et Ruben Stepanyan, Doctorat, professeur adjoint d'oto-rhino-laryngologie à l'école de médecine de l'Université Case Western Reserve a publié les résultats aujourd'hui dans Communication Nature . L'étude plonge dans la mécanotransduction - comment les cellules ciliées détectent les ondes sonores mécaniques, ou dans ce cas, vagues d'eau, et les convertir en signaux cérébraux. L'équipe de McDermott a découvert que les cellules ciliées de la peau du poisson zèbre utilisent différents gènes de mécanotransduction, comme tmc2b, en fonction de leur orientation. "Toutes les cellules ciliées ne sont pas identiques. Elles sont différentes en fonction de la direction dans laquelle elles font face, et c'est la clé pour détecter la direction de l'écoulement de l'eau, " a déclaré McDermott. L'étude identifie tmc2b comme un élément central de la mécanotransduction. Le gène est nécessaire aux cellules ciliées pour transmettre des signaux au cerveau, ce qui pourrait expliquer son rôle dans la surdité génétique. "Nos découvertes sont directement liées à l'audition humaine, " a déclaré McDermott. "Nous avons étudié un gène de poisson zèbre qui est analogue à un gène humain qui provoque la surdité, et ici nous montrons que le défaut est dans le processus de mécanotransduction."
Les chercheurs ont utilisé leurs découvertes pour créer une « carte mécanosensorielle » des cellules ciliées du poisson zèbre. La carte montre comment l'emplacement et l'orientation d'une cellule ciliée sont liés à sa capacité à détecter le mouvement de l'eau. Il montre également comment différentes cellules ciliées ont besoin, ou peut fonctionner indépendamment, du gène de la surdité tmc2b. La carte pourrait éclairer les futures études liées à la mécanotransduction des cellules ciliées humaines, et les causes de la surdité génétique.
a dit McDermott, « Les cellules ciliées de poisson zèbre sont particulièrement accessibles pour l'expérimentation, contrairement aux cellules ciliées de l'oreille des mammifères, ils offrent donc un avantage particulier. Vous pouvez étudier le développement et le fonctionnement des cellules ciliées intactes à un niveau plus élevé chez les poissons que ceux de l'oreille des mammifères."
Les différences dans les cellules ciliées aident les poissons à détecter les schémas d'écoulement de l'eau et peuvent également aider les humains à percevoir différents sons. « Chez les mammifères, les cellules ciliées sont les cellules sensorielles de l'oreille, " a déclaré McDermott. "Nos résultats suggèrent que chez les mammifères, y compris les humains, il peut y avoir des différences moléculaires entre les cellules ciliées qui nous permettent d'entendre la merveilleuse gamme de sons que nous apprécions."
