Anatomie de l'oreille interne
Cochlée : organe de Corti
Cellules ciliées : stéréocils et plaque cuticulaire

Les cellules ciliées de l'oreille interne assemblent des faisceaux de stéréocils mécanosensibles sur leur surface apicale qui transduisent les sons et les accélérations.

• Chaque touffe est composée d'environ 100 stéréocils individuels disposés en rangées de hauteur et de largeur croissantes.
• Leur architecture spécifique et précise est nécessaire à la transduction mécanoélectrique (MET).

Le cytosquelette d'actine est fondamental pour établir cette architecture, non seulement en formant l'échafaudage structurel façonnant chaque stéréocil, mais également en composant les radicelles et la plaque cuticulaire qui, ensemble, fournissent une base stable supportant chaque stéréocil ( stéréocils et cytosquelette d'actine).

• Chaque stéréocil est constitué de milliers de microfilaments d'actine parallèles, réticulés en un faisceau compact dont l'organisation et la dynamique sont contrôlées par des protéines associées à l'actine (ABP ou Actin Binding Protein)
• Ces processus sont essentiels à la morphogenèse, au maintien et à la fonction des stéréocils, et leur altération est à l'origine de nombreuses formes héréditaires de perte auditive.

Stéréocils

Morphologie des stéréocils

Les stéréocils sont des projections en forme de tubes de 200 nm de diamètre pour les CCE et d'environ 400 mm pour les CCI de la membrane plasmique à base de microfilaments d’actine (The Structure and Composition of the Stereociliary Bundle of Vertebrate Hair Cells 2006).

1. Les stéréocils sont disposés en au moins trois rangées de taille croissante, définissant l’axe de la polarité planaire (PCP), i.e. la polarité de chaque cellule dans une feuille épithéliale selon le plan perpendiculaire à l’axe apico-basal.

Dans l'organe de Corti, les stéréocils les plus hauts sont placés vers le bord latéral ou externe de la cochlée.

Cette orientation planaire de chaque touffe de cils est essentielle pour une détection précise du son et des mouvements de la tête, car seule la déviation dans la direction du stéréocil le plus haut favorise l’ouverture des canaux de mécanotransduction situés aux extrémités des stéréocils ( mécanotransduction).

Remarque : les cellules ciliées vestibulaires des mammifères sont organisées en groupes aux orientations opposées.

2. Chaque stéréocil se rétrécit à sa base pour former une région effilée (taper region), qui constitue son point de pivot lors de sa déflexion mécanique.

3. Le cœur de microfilaments d'actine de chaque stéréocil se prolonge à sa base par une radicelle (stereociliary rootlet), qui s'insère profondément dans la plaque cuticulaire (CP) sous-jacente et assure son ancrage mécanique.

Organisation moléculaire des stéréocils

L'organisation, la croissance et le maintien des stéréocils reposent sur de nombreuses protéines associées à l'actine (ABP ou Actin Binding Protein) qui contrôlent la formation, la réticulation et la dynamique de leur cœur actinique.

Ces protéines interviennent notamment dans :

• le contrôle de la longueur des différentes rangées,
• la formation des faisceaux parallèles de microfilaments,
• leur stabilité et leur réparation,
• l'organisation de la région effilée et des radicelles.

Kinocil et polarité planaire des stéréocils

Au cours du développement des cellules ciliées, la touffe de stéréocils, constituée de microfilaments d'actine, se développe en relation étroite avec le kinocil.

Dans les cellules ciliées cochléaires des mammifères, ce véritable cil à microtubules joue un rôle transitoire dans l'établissement de la polarité de la touffe avant de régresser, tandis que les stéréocils persistent.

1. La polarité de chaque touffe de stéréocils est étroitement liée, au cours du développement, au positionnement du kinocil et de son corps basal associé.

a. Le kinocil, véritable cil formé de microtubules, prend naissance à partir d'un corps basal et développe un axonème constitué de microtubules.

b. Dans les cellules ciliées cochléaires des mammifères, le corps basal se déplace du centre de la surface apicale vers son bord latéral au cours du développement, entraînant le repositionnement du kinocil.

Le kinocil régresse ensuite, alors que son corps basal persiste sous forme de centriole à proximité de la surface apicale (Ultrastructural localization of the likely mechanoelectrical transduction channel protein, transmembrane-like channel 1 (TMC1) during development of cochlear hair cells 2019).

c. La position du kinocil détermine le sommet du " V " formé par la touffe en développement et contribue à son orientation, la rangée de stéréocils la plus haute se développant du côté du kinocil.

d. Le transport intracellulaire basé sur les microtubules a été impliqué dans la polarisation de la touffe de stéréocils (Lis1 mediates planar polarity of auditory hair cells through regulation of microtubule organization 2013).

2. Au niveau tissulaire, la PCP (Planar Cell Polarity) des cellules ciliées est établie notamment par la distribution asymétrique des protéines de la voie PCP (Principles of planar polarity in animal development 2011 et Planar cell polarity signaling, cilia and polarized ciliary beating 2011).

• Les mutations affectant la voie PCP peuvent perturber l'orientation coordonnée des touffes de stéréocils dans l'épithélium, sans nécessairement empêcher l'établissement de leur polarité intrinsèque (Kif3a regulates planar polarization of auditory hair cells through both ciliary and non-ciliary mechanisms 2011).
• De nombreuses maladies, nommées ciliopahies, sont associées à des défauts de formation ou de maintien des cils primaires et des corpuscules basaux.

Liens entre les stéréocils

Les stéréocils des cellules sensorielles de l’oreille interne ont la particularité d'être liés par deux catégories de de filaments extracellulaires :

• les liens latéraux ou lateral links,
• les liens apicaux ou tip-links.

Plaque cuticulaire (CP)

La plaque cuticulaire (CP) est un réseau dense de microfilaments d'actine situé sous la membrane apicale des cellules ciliées, dans lequel s'ancrent les radicelles (stereociliary rootlets) qui prolongent le cœur actinique des stéréocils.

Elle constitue une structure mécanique rigide qui contribue à maintenir l'organisation des stéréocils et à transmettre les forces produites lors de leur déflexion.

1. L'organisation des microfilaments d'actine de la plaque cuticulaire diffère de celle des faisceaux parallèles constituant le cœur des stéréocils.

• Ils forment un réseau dense et réticulé dans lequel s'insèrent les radicelles des stéréocils.
• Cette organisation assure leur ancrage mécanique ainsi que la transmission et la répartition des forces produites lors de la déflexion de la touffe.

2. La plaque cuticulaire est mécaniquement couplée à la membrane plasmique apicale et à la ceinture d'actine corticale située à la périphérie de la cellule ciliée.

a. Elle participe ainsi au maintien de la forme de la surface apicale et de la position relative des stéréocils.

Son réseau de microfilaments d'actine est associé à différentes protéines structurales et régulatrices, parmi lesquelles la tropomyosine, l'α-actinine et la spectrine.

b. Les radicelles constituent des faisceaux de microfilaments d'actine particulièrement compacts qui prolongent le cœur actinique des stéréocils à travers leur région basale et s'enfoncent dans la plaque cuticulaire.

• Leur organisation dépend en particulier de TRIOBP-4 et de TRIOBP-5 (TRIO and F-actin-binding protein), qui contribuent à la compaction et à la rigidité de ces faisceaux et renforcent ainsi l'ancrage mécanique des stéréocils.

3. La supervilline, une protéine associée à l'actine impliquée dans l'organisation du cytosquelette cortical, se localise dans les plaques cuticulaires des cellules ciliées de la cochlée et des épithéliums sensoriels vestibulaires (Supervillin Is a Component of the Hair Cell’s Cuticular Plate and the Head Plates of Organ of Corti Supporting Cells 2016).

• Elle se localise également près des marges apicolatérales des plaques céphaliques des cellules de Deiters et des cellules du pilier externe, ainsi qu'à proximité des marges apicolatérales des cellules phalangiennes internes, près de leurs jonctions avec les cellules ciliées voisines.
• Cette localisation suggère que la supervilline pourrait participer à l'organisation de la structure apicale de l'organe de Corti.

4. La cinguline (CGN), protéine d'échafaudage principalement connue pour son rôle dans les jonctions serrées, est également associée au cytosquelette d'actine par son domaine de tête N-terminal (Cingulin regulates hair cell cuticular plate morphology and is required for hearing in human and mouse 2023).

• Dans les cellules ciliées cochléaires, la CGN est enrichie au niveau de la plaque cuticulaire apicale et de la ceinture d'actine circonférentielle et participe au maintien de l'organisation de la plaque cuticulaire et des faisceaux de stéréocils.
• Des variants pathogènes de CGN peuvent altérer l'expression ou la localisation de la cinguline, perturber la morphologie de la plaque cuticulaire et des faisceaux de stéréocils et entraîner une perte auditive progressive.

Retour aux cellules ciliées