Qui a remporté le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2021 ?

Le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2021 a été décerné conjointement aux Drs Ardem Patapoutian et David Julius pour leurs découvertes respectives sur les canaux ioniques essentiels à la sensation du toucher et de la température.

Notre équipe chez BioRender a été ravie d'apprendre ces deux découvertes récompensées par un prix Nobel et a souhaité célébrer l'événement en créant une infographie complète pour chacune d'elles ! Découvrez les infographies gratuites et entièrement modifiables ci-dessous. Un grand merci au Dr Ardem Patapoutian et à son laboratoire pour leur collaboration sur cette infographie !

La découverte des canaux mécanosensibles PIEZO par le Dr Ardem Patapoutian

Essentiels à la sensation du toucher : les canaux PIEZO

Qui est le Dr Ardem Patapoutian ?

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Le Dr Ardem Patapoutian, PhD, est chercheur au Howard Hughes Medical Institute de Scripps Research. Il a reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2021 (conjointement).

Ses recherches portent sur les mécanismes sous-jacents à la somatosensation, et plus précisément sur les canaux ioniques responsables de la capacité à ressentir la chaleur et le stress mécanique.

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Structures moléculaires des canaux PIEZO

PIEZO1 et PIEZO2 possèdent tous deux une structure à trois pales, semblable à une hélice. Ils sont composés de trois sous-unités protéiques identiques qui s'assemblent pour former le pore central traversant la membrane.

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Canaux PIEZO : comment permettent-ils la mécanosensation ?

PIEZO1 et PIEZO2 sont des canaux cationiques activés par une force mécanique. D'après la structure des protéines, il a été prédit que les « pales » des canaux PIEZO subissent un mouvement d'aplatissement semblable à un levier lors de l'application d'un stress mécanique. Cela ouvre leur pore central, permettant aux cations de pénétrer dans la cellule.

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Pertinence des canaux PIEZO en physiologie et en médecine

Depuis leur découverte, il a été prouvé que PIEZO1 et PIEZO2 sont des mécanocapteurs essentiels dans tout le corps humain. Ils permettent le bon déroulement de nombreuses fonctions biologiques importantes, de la respiration à la régulation des cellules immunitaires.

Poumons

• PIEZO2 agit comme un capteur d'étirement des voies respiratoires dans le tissu pulmonaire et est essentiel à une respiration normale.

Pression artérielle

• PIEZO1 et PIEZO2 agissent tous deux comme des barorécepteurs et sont essentiels à la régulation de la pression artérielle.

Cellules vasculaires

• PIEZO1 est un capteur important de la contrainte de cisaillement dans le système vasculaire et est nécessaire au développement vasculaire embryonnaire.

Vessie

• PIEZO2 est un capteur d'étirement dans l'urothélium vésical et les neurones sensoriels innervants.

Paludisme

• Il a été démontré que les polymorphismes et les mutations de PIEZO1 protègent contre les symptômes du paludisme.

Cellules immunitaires

• PIEZO1 régule l'activité phagocytaire des macrophages et facilite ainsi le renouvellement des érythrocytes.

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La découverte par le Dr David Julius des
canaux ioniques TRP sensibles à la température

Comment percevons-nous la température ?

Qui est le Dr David Julius ?

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David Julius, PhD, professeur et directeur du département de physiologie à l'UC San Francisco, a reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2021 (conjointement). Ses travaux se sont concentrés sur la manière dont notre corps perçoit la chaleur, le froid et les irritants chimiques, ouvrant de nouvelles perspectives sur la nature fondamentale de la douleur et identifiant de nouvelles cibles pour le traitement de la douleur.

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Pourquoi les canaux ioniques TRP sont-ils importants ?

Dans notre vie quotidienne, nous percevons des millions de sensations traitées par des récepteurs moléculaires qui font partie de voies de signalisation complexes. Par exemple, grâce aux canaux ioniques à potentiel de récepteur transitoire (TRP), nous avons la capacité de ressentir la chaleur et le froid, ce qui est crucial pour notre survie. Le Dr Julius a étudié de manière approfondie cette famille de récepteurs en utilisant des molécules distinctives issues du monde naturel – notamment des toxines de mygales, de serpents corail et la capsaïcine, la molécule qui produit la « chaleur » des piments – afin de comprendre comment les signaux responsables de la sensation de température et de douleur sont transmis à notre cerveau.

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Nociception : comment percevons-nous les stimuli nocifs ?

La nociception est le processus par lequel notre système somatosensoriel détecte des stimuli mécaniques, thermiques ou chimiques nocifs à l'origine de sensations douloureuses. La sensibilisation d'un groupe spécialisé de neurones dans la peau, en cas de lésion ou d'inflammation, déclenche l'activation des canaux ioniques TRP. Une fois activés, ces derniers potentialisent la transmission de signaux vers des neurones secondaires dans la moelle épinière, puis vers le cerveau, provoquant la perception d'un inconfort aigu ou d'une douleur.

Par exemple, lorsque la peau est exposée à la chaleur, les canaux TRPV1 situés dans les terminaisons nerveuses libres sont activés, ce qui entraîne la transmission du signal thermique par les nerfs vers la voie spinale ascendante. Le cerveau reçoit le signal et génère une réponse appropriée.

Quelles sont les applications ?

1. Les canaux TRP constituent des cibles potentielles pour une nouvelle génération d'analgésiques.
2. La conception synthétique de systèmes sensoriels uniques pourrait être utilisée pour créer des biocapteurs dans des applications industrielles.
3. Traitement potentiel des troubles d'hypersensibilité et d'hyposensibilité au chaud et au froid.

MODÈLES BONUS

Nous avons également décomposé les infographies en modèles pratiques afin que vous puissiez les personnaliser rapidement et facilement avec vos propres données scientifiques !

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Vous pourriez également être intéressé par :
Infographie du prix Nobel de chimie 2020 : Un outil pour le génome : CRISPR-Cas9

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Références

[Essentiels pour la sensation du toucher : les canaux PIEZO]

1. ®© La Fondation Nobel

2. « Lab Members. » The Patapoutian Lab, https://patapoutianlab.org/people

3. Advanced information. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Mar. 2 nov. 2021. <https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/advanced-information/>

4. Piezo1 and Piezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels (2010) PMID: 20813920

5. Structure-based membrane dome mechanism for Piezo mechanosensitivity (2017), PMID: 29231809

6. Structure and mechanogating of the mammalian tactile channel PIEZO2 (2019), PMID: 31435011

7. Piezo2 senses airway stretch and mediates lung inflation-induced apnoea (2017) PMID: 28002412

8. PIEZOs mediate neuronal sensing of blood pressure and the baroreceptor reflex (2018) PMID: 30361375

9. Intégration de l'architecture vasculaire par Piezo1 avec la force physiologique (2014), PMID : 25119035

10. Piezo1, un canal ionique activé mécaniquement, est nécessaire au développement vasculaire chez la souris (2014), PMID : 24958852

11. PIEZO2 dans les neurones sensoriels et les cellules urothéliales coordonne la miction (2020), PMID : 33057202

12. Un allèle courant de PIEZO1 dans les populations africaines provoque la déshydratation des globules rouges et atténue l'infection par Plasmodium (2018), PMID : 29576450

13. Un polymorphisme courant du canal ionique mécanosensible PIEZO1 est associé à une protection contre le paludisme grave chez l'homme (2020), PMID : 32265284

14. Un allèle courant de PIEZO1 dans les populations africaines provoque la déshydratation des globules rouges et atténue l'infection par Plasmodium (2018), PMID : 29576450

15. Rôle de PIEZO1 dans le métabolisme du fer chez la souris et l'homme (2021) PMID : 33571427Essentiels pour la sensation du toucher : les canaux PIEZO

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[Comment percevons-nous la température ?]

1. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/

2. https://gairdner.org/award_winners/david-julius/

3. Julius, D., 2013. TRP Channels and Pain. Annual Review of Cell and Developmental Biology 29, 355–384.. doi:10.1146/annurev-cellbio-101011-155833

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