Syntoniser l’oreille interne

Le professeur adjoint Basile Tarchini, Ph.D., travaille à comprendre les mécanismes de base sous-jacents au développement des cellules ciliées, dans le but de restaurer l’audition après une blessure.

Avez-vous entendu ce son? Si c’est le cas, vous pouvez remercier votre stéréocilia.

Ces minuscules fibres forment des faisceaux assis au sommet des cellules ciliées sensorielles au plus profond de votre oreille interne et leur donnent leur nom. Les stéréocilia sont aussi fragiles et rares qu’elles sont vitales pour votre capacité à entendre.

Basile Tarchini, Ph.D.Étudier le développement de l’oreille interne, en se concentrant sur le rôle de la polarisation du cytosquelette dans la fonction sensorielle et la perte auditive, dans le but d’informer les thérapies pour la régénération cellulaire sensorielle.Basile Tarchini étudie les stéréociles, qui convertissent le son en audition grâce à des opérations de signalisation complexes avec le cerveau. Les travaux du professeur assistant du Laboratoire Jackson (JAX) ont révélé des aspects inattendus du développement de la stéréocilie.

Les stéréocilia normales de l’oreille interne se développent en une formation “en escalier”, avec une graduation de poils courts à hauts dans le faisceau, disposés comme des enfants sur une photo de classe. “Cette architecture en escalier du faisceau de cheveux est essentielle pour l’audition et considérée comme instrumentale pour la sensibilité à la direction aux stimuli sonores”, explique Tarchini.

Voici, à grands traits, comment vous entendez. Les ondes sonores pénètrent dans l’oreille externe et tourbillonnent le long du conduit auditif jusqu’à ce qu’elles atteignent le tympan et le mettent en vibration. De minuscules os de l’oreille moyenne reliés au tympan amplifient les ondes sonores et les transmettent à la partie auditive de l’oreille interne, ou cochlée.

En forme de coquille d’escargot et remplie de liquide, la cochlée est divisée en partie supérieure et inférieure par une cloison élastique appelée membrane basilaire. Dans cet environnement liquide, les ondes sonores deviennent des ondes fluides qui se déplacent le long de la membrane basilaire. Les cellules ciliées de l’oreille interne sur la membrane basilaire chevauchent littéralement ces vagues.

Les stéréocilia au sommet des cellules ciliées se balancent et se courbent dans le flux. “Il y a de minuscules liens entre les stéréocils”, dit Tarchini, “reliant le plus grand au plus grand et ainsi de suite. La tension sur ces liaisons provoque l’ouverture de canaux ressemblant à des pores aux extrémités des stéréocils, et les ions se précipitent dans les cellules, créant un signal électrique.

“Toute cette structure agit comme un capteur de mouvement.”

Le nerf auditif transmet le signal électrique au cerveau, qui reconnaît et interprète le son. Étonnamment, les cellules ciliées sont disposées le long de la membrane basilaire comme les touches d’un piano, de haut en bas: Ceux qui sont près de l’entrée de la cochlée sont responsables de la détection des sons aigus comme le chant des oiseaux et ceux qui sont près du centre de “l’escargot” sentent des sons aigus comme un tonnerre lointain.

Dans une cochlée humaine saine, à peu près 16 000 cellules ciliées gèrent cette chorégraphie élaborée de signalisation sonore, et seulement 4 000 d’entre elles sont de véritables récepteurs sonores. En comparaison, la rétine de l’œil humain compte environ 127 millions de photorécepteurs — bâtonnets et cônes — pour traiter les signaux visuels.

Non seulement les cellules ciliées sont rares, mais elles sont également vulnérables aux dommages environnementaux. Le bruit soutenu du travail dans la construction ou l’armée, ou d’assister à un concert hommage à un groupe de cheveux des années 1980, peut tuer les cellules ciliées, et certains antibiotiques et médicaments anticancéreux provoquent également la destruction des cellules ciliées.

Les humains développent leurs cellules ciliées très tôt dans la vie, environ 10 semaines après la conception. Et les humains, comme les souris et les autres mammifères, naissent avec toutes les cellules ciliées qu’ils auront jamais, donc une fois qu’ils sont perdus, ils sont partis pour de bon. D’autre part, les oiseaux, les poissons et d’autres non-mammifères ont la capacité de récupérer l’audition perdue grâce à divers processus de régénération.

Travailler avec des souris, Comprendre la fine architecture du travail auditif par une équipe comprenant le professeur assistant JAX Basile Tarchini, Ph.D., éclaire le mécanisme qui dirige l’assemblage du motif d’escalier du faisceau de cheveux. Tarchini a découvert une voie de signalisation qui régule l’organisation distinctive de la stéréocilie courte à haute au cours du développement. Si cette voie de signalisation est perturbée, a-t-il montré, les stéréocilia sont plus courtes et de hauteur plus uniforme, et l’animal est sourd. Comprendre les mécanismes de base sous-jacents au développement des cellules ciliées est la promesse de libérer le potentiel de régénération chez les adultes et de restaurer l’audition après une blessure.

L’organisation en escalier du faisceau de stéréocils signifie également que chaque cellule ciliée présente une directionnalité, comme l’aiguille aimantée d’une boussole. De plus, les cellules ciliées voisines orientent leurs faisceaux de concert, de la même manière qu’une collection de boussoles pointerait toutes vers le pôle magnétique nord. En travaillant avec des collègues de l’Université Rockefeller, Tarchini a montré que la protéine Daple coordonne la direction unicellulaire et à l’échelle de l’organe de l’oreille internejax, l’équipe de recherche de Rockefeller montre que les souris dépourvues de Daple présentent des défauts de développement dans les cellules ciliées et les faisceaux.une seule protéine, Daple, est nécessaire pour façonner l’architecture du faisceau de stéréocils dans les cellules ciliées individuelles et établir leur orientation concertée dans l’organe environnant. Chez les souris dépourvues de Daple, les faisceaux de cheveux sont difformes et mal orientés selon un motif indiquant à la fois des défauts à une seule cellule et à l’échelle de l’organe.

Tarchini est né en Suisse, et le français est sa langue maternelle. Il a obtenu son B.Sc . et Doctorat en biologie à l’Université de Genève. Là, en tant qu’étudiant diplômé, il a travaillé dans le laboratoire de Denis Duboule, éminent professeur au département de génétique et d’évolution. Tarchini a ensuite obtenu une bourse du Human Frontier Science Program, un prestigieux programme international de soutien à la recherche, et a complété sa bourse postdoctorale à l’Institut de Recherches Cliniques de Montréal au Canada. Là, il a travaillé avec le Prof. Michel Cayouette dont le laboratoire étudie la détermination du destin cellulaire dans la rétine.

Un nouvel intérêt pour l’oreille interne, associé à une tendance permanente à emprunter le chemin le moins fréquenté, a conduit Tarchini à changer de voie de recherche.

” J’étais préoccupé par le fait que mon projet retina n’avançait pas assez vite et n’était pas suffisamment prometteur “, se souvient-il. “J’ai eu l’idée de regarder dans un organe différent, et j’avais entendu dire que l’oreille interne était un système incroyable en ce qui concerne la polarité cellulaire. Mais je ne savais rien de l’oreille interne.”

Cela a commencé, dit Tarchini, comme une “incursion très risquée et inefficace dans l’oreille interne”, et impliquait de s’enseigner des techniques car personne d’autre dans le laboratoire n’avait les connaissances nécessaires pour le former. “J’ai donc perdu beaucoup de temps, mais cela s’est avéré être un investissement dans mes recherches futures. J’ai eu beaucoup de chance; Michel est une personne particulièrement ouverte d’esprit et sans contact, et il m’a donné la liberté et le temps d’explorer un système différent.”

Le passage à l’étude de l’oreille interne a permis à Tarchini de naviguer avec succès dans la situation délicate de tout postdoctorant démarrant son propre laboratoire après avoir travaillé dans le laboratoire d’un scientifique établi. “Au final, ce travail sur l’oreille interne s’est avéré vraiment intéressant, et j’ai pu quitter le laboratoire de Cayouette et continuer sans problème les mêmes recherches de manière indépendante, sans avoir à me soucier de savoir si je marchais sur les orteils de mon ancien conseiller. Et c’était fantastique.”

Les anciens mentors de Tarchini continuent de suivre les progrès de Tarchini avec intérêt et fierté. “Basile est un scientifique fantastique “, dit Cayouette, “et je dirais que ses plus grands atouts sont qu’il est minutieux, méticuleux et rigoureux dans la planification et l’exécution expérimentales. Basile est aussi évidemment très intelligent et dévoué. Il a tout appris et a fini par publier de beaux papiers sur la cochlée, dans un laboratoire de rétine ! C’était très impressionnant. Je ne doute pas que Basile continuera à apporter des contributions importantes et deviendra un chef de file dans son domaine.”

” À la page 60 de sa thèse de doctorat, ” Duboule relate “, Basile cite une citation de H.L. Mencken: “Pour chaque problème complexe, il existe une réponse claire, simple et erronée.”Cela en dit long sur lui et ses normes scientifiques très élevées — et sur sa légère touche de nihilisme aussi.”

Tarchini a rejoint la faculté JAX en 2015. Un an plus tard, il a obtenu son premier financement de recherche fédéral, une subvention de 1,9 million de dollars sur cinq ans de l’Institut national sur la surdité et d’autres troubles de la communication.

En personne, tout sur Tarchini est précis et mesuré, de son bureau ordonné surplombant la spectaculaire baie Frenchman de Bar Harbor à son apparence pimpante (contrairement à la plupart des scientifiques de son âge, qui privilégient le look sportif -débraillé-éternel des étudiants diplômés). Il porte peut-être un pull exquis tricoté par sa femme Dayana Krawchuk, l’exubérante scientifique – responsable des médias sociaux de JAX. Quand ils sont ensemble, elle raconte les anecdotes et il fournit les lignes de punch.

Tarchini est également un musicien de jazz accompli qui a autrefois envisagé de prendre le chemin de l’interprète professionnel plutôt que du scientifique. Il s’est récemment produit à la basse lors d’un concert à la bibliothèque de la ville de Bar Harbor avec Edison Liu, président et chef de la direction de JAX, au piano.

Un musicien-scientifique qui étudie l’audition? En fait, Tarchini dit en riant: “plus je vieillis, plus j’aime le calme. Je ne supporte pas la musique de fond, par exemple !”

Et en fait, ses intérêts de recherche, tout en restant dans l’oreille interne, se déplacent pour inclure le système vestibulaire, qui est situé juste à côté de la cochlée.

“L’oreille interne est fondamentalement deux systèmes en un, auditif et vestibulaire”, dit-il. “C’est quelque chose que nous tenons pour acquis, la capacité de percevoir où se trouve notre corps dans l’espace, de marcher debout, de sentir la gravité. Mais il est extrêmement important que cela fonctionne correctement: sinon, vous ne pourriez pas sortir du lit le matin.”

Tarchini a déjà montré qu’il pouvait réorienter ses recherches avec audace et succès. Restez à l’écoute pour des découvertes intéressantes.