MARTIN Pascal

Appel à projet laboratoire - 2020

Demande spontanée - 2014

Appel à projet Laboratoire 2020

Statut du soutien : actif

Détermination des paramètres mécaniques et physiques qui contrôlent l’ouverture des canaux ioniques de la touffe ciliaire.

Au Laboratoire physico-chimie Curie, à Paris, Pascal Martin et son équipe s’attachent à décrypter les mécanismes fondamentaux de la toute première étape de l’audition : la transformation d’une vibration sonore en courant électrique. Grâce à une approche interdisciplinaire, ils étudient l’«antenne» des cellules sensorielles, une structure complexe dont tout dysfonctionnement mène à la surdité.

Pascal Martin mène ses recherches au cœur du système auditif pour comprendre la machinerie perfectionnée qui, dans chacune des cellules ciliées – les cellules sensorielles de la cochlée* –, transforme les vibrations mécaniques induites par les sons en signaux nerveux transmis au cerveau, où ils sont interprétés. « La cellule ciliée est comme un microphone, compare le chercheur. Elle est équipée d’une antenne mécanique, la touffe ciliaire, ainsi appelée car elle est formée d’un ensemble de « cils », ancrés au sommet de la cellule. L’onde sonore fait vibrer cette touffe ciliaire, entraînant une cascade de réactions mécaniques et biochimiques. Il résume : Des canaux s’ouvrent à la surface de la cellule et laissent entrer des ions, créant un courant électrique. Ce courant induit la production, par la cellule ciliée, de substances chimiques. Captées par les cellules nerveuses auxquelles chaque cellule ciliée est connectée, elles donnent le signal de départ de l’influx électrique nerveux : le signal sonore a été converti en signal électrique qui se propage jusqu’au cerveau ! ».

« La reconnaissance par la Fondation Pour l’Audition des travaux très fondamentaux que nous menons est un signal fort, qui nous lie à la communauté scientifique de l’audition. Nous y prenons place en amont, pour contribuer au socle de connaissances sur lesquelles pourront s’appuyer les développements cliniques futurs. »

Une architecture complexe au service de l’audition

Avec son équipe, Pascal Martin étudie le fonctionnement de la touffe ciliaire. Il tente de comprendre les paramètres qui conditionnent ses propriétés mécaniques, et donc la sensibilité de la touffe ciliaire aux vibrations sonores. Ses travaux, menés à l’intersection de la physique, de la biologie, de la chimie, font aussi appel à la modélisation informatique. « Nous étudions par exemple une cellule ciliée isolée, qui mesure quelques millièmes de millimètres : nous mimons l’effet de sons en stimulant directement sa touffe ciliaire par des microfibres fabriquées au laboratoire, ou par un microjet de liquide. Puis nous observons son comportement. » L’équipe s’intéresse aussi à la morphologie très particulière de la touffe ciliaire, qui varie selon l’emplacement de la cellule ciliée dans la cochlée. Un phénomène qui permet la détection de fréquences sonores différentes. « Nous tentons de comprendre comment l’agencement des cils et leurs changements morphologiques affectent la réponse de la cellule. » Et le chercheur de conclure : « En tant qu’ingénieur physicien de formation, je suis de plus en plus fasciné par le raffinement extrême de l’architecture de la touffe ciliaire ! ». Ces avancées fondamentales permettront de mieux appréhender les causes des surdités génétiques ou acquises et d'imaginer des approches thérapeutiques novatrices.

Docteur Pascal Martin
Directeur de recherche au CNRS
Responsable de l’équipe « Mécano-sensibilité active des cellules ciliées de l’oreille interne » Laboratoire Physico-chimie Curie, Institut Curie, Paris

 

Cochlée* : organe de l’audition situé dans l’oreille interne. Son architecture caractéristique, en forme de coquille d’escargot, abrite les cellules ciliées, cellules auditives sensorielles.

Demande spontanée 2014

Statut du soutien : clos

Gradients des propriétés mécaniques des cellules sensorielles ciliées dans l'oreille interne.

Les cellules sensorielles de l'oreille interne appelées cellules ciliées transforment les vibrations mécaniques produites par le stimulus sonore en signal électrique.

En plus de fonctionner comme des microphones cellulaires, elles mobilisent leurs ressources énergétiques pour fournir un travail mécanique leur permettant d'amplifier activement leur réponse aux faibles sons. Grâce à la motilité active de la cellule ciliée, l'oreille atteint une sensibilité, une sélectivité fréquentielle et une gamme dynamique extraordinaires. Ces caractéristiques imposent de fortes contraintes sur les propriétés mécaniques de la cellule ciliée qui restent peu connues.

Le projet de Mélanie Tobin, doctorante, conduit sous la supervision du
Dr Pascal Martin, a pour objectif d’étudier les propriétés mécaniques des cellules ciliées chez le mammifère afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’ouïe.

Docteur Pascal Martin
Superviseur de la thèse de Mélanie Tobin
Institut Curie, Paris, France

 

Publication(s) scientifique (s) associée(s) :