Si vous vous êtes déjà demandé pourquoi nous avons la chair de poule, vous n'êtes pas seul : Charles Darwin s'est penché sur ce phénomène dans ses écrits sur l'évolution.Si la chair de poule peut protéger les animaux à fourrure du froid, elle semble avoir peu d'intérêt pour les humains. Pourquoi a-t-elle alors persisté tout au long de l'évolution ?
Dans une nouvelle étude sur des souris, des chercheurs d'institutions telles que l'université Harvard aux États-Unis et l'université nationale de Taiwan en Chine ont découvert la raison : le type de cellule responsable de la chair de poule est également essentiel pour réguler les cellules souches qui régénèrent les follicules pileux et les poils.Sous la peau, le muscle lisse responsable de la contraction et de la production de la chair de poule, appelé muscle arrecteur du poil, sert de lien vital entre le système nerveux sympathique et les cellules souches des follicules pileux. La réponse du système nerveux sympathique au froid déclenche à la fois la contraction à court terme des muscles arrecteurs du poil pour créer la chair de poule et la promotion à long terme de l'activation des cellules souches des follicules pileux et la croissance de nouveaux poils.Ces découvertes permettent aux chercheurs de mieux comprendre comment différents types de cellules interagissent, établissant ainsi un lien entre l'activité des cellules souches et les changements de l'environnement extérieur. Les résultats ont été publiés en ligne dans la revue Cell le 16 juillet 2020, dans un article intitulé « Cell Types Promoting Goosebumps Form a Niche to Regulate Hair Follicle Stem Cells » (Les types de cellules favorisant la chair de poule forment une niche pour réguler les cellules souches des follicules pileux).
Ya-Chieh Hsu, co-auteur correspondant et professeur associé en biologie des cellules souches et régénérative à l'université Harvard, a déclaré : « Nous nous intéressons depuis longtemps à la manière dont le comportement des cellules souches est régulé par des stimuli externes. La peau est un système fascinant : elle abrite de multiples populations de cellules souches entourées de divers types de cellules voisines, et sert d'interface entre notre corps et l'environnement extérieur.Par conséquent, ses cellules souches peuvent répondre à divers stimuli provenant de la niche, de l'ensemble du corps ou même de l'environnement extérieur. Dans cette étude, nous avons identifié une niche intrigante à deux composants qui non seulement régule les cellules souches dans des conditions stables, mais module également leur comportement en réponse aux fluctuations de température externes. »
Un système régulant la croissance des cheveux
De nombreux organes sont composés de trois types de tissus : l'épithélium, le mésenchyme et les nerfs. Au sein de la peau, ces trois tissus s'assemblent selon une disposition particulière.Le système nerveux sympathique, qui fait partie de notre système nerveux, régit l'équilibre corporel et nos réponses aux stimuli externes. Il est relié à de minuscules cellules musculaires lisses au sein du mésenchyme, en particulier les muscles arrecteurs du poil mentionnés précédemment. Ces cellules musculaires lisses sont à leur tour reliées aux cellules souches des follicules pileux. Ces cellules souches épithéliales sont essentielles à la régénération des follicules pileux et à la réparation des blessures.
Le lien entre les nerfs sympathiques et ces muscles lisses est bien établi, car il constitue la base cellulaire de la chair de poule : le froid déclenche des signaux nerveux provenant des neurones sympathiques, provoquant la contraction de ces muscles lisses et le hérissement des poils.Cependant, en examinant la peau à très haute résolution à l'aide d'un microscope électronique, ces chercheurs ont découvert que les nerfs sympathiques ne se connectent pas seulement à ce muscle lisse, mais forment également des liens directs avec les cellules souches des follicules pileux. En effet, les fibres nerveuses s'enroulent autour des cellules souches des follicules pileux comme un ruban.Les neurones régulent généralement les cellules excitables, tout comme les autres neurones ou muscles interagissent via les synapses. Nous avons toutefois été surpris de découvrir qu'ils forment des structures semblables à des synapses avec les cellules souches des follicules pileux, qui ne sont pas des cibles typiques de l'action neuronale. »
Par la suite, les chercheurs ont confirmé que les nerfs sympathiques agissent effectivement sur les cellules souches des follicules pileux.Le système nerveux sympathique maintient généralement un faible niveau d'activation soutenue afin de préserver l'équilibre corporel. Les chercheurs ont découvert que cette activité neuronale de base maintient les cellules souches des follicules pileux dans un état de préparation à la régénération. Lors d'une exposition prolongée au froid, les nerfs sympathiques présentent une activation accrue, libérant davantage de neurotransmetteurs qui activent rapidement les cellules souches. Cela déclenche la régénération des follicules et la croissance de nouveaux cheveux.
Les chercheurs ont également étudié ce qui maintient la connexion entre les nerfs sympathiques et les cellules souches des follicules pileux. Lorsqu'ils ont retiré le muscle lisse attaché aux follicules pileux, les nerfs sympathiques se sont rétractés et la connexion entre eux et les cellules souches a été perdue. Cela indique que ce muscle lisse est la structure de soutien essentielle qui relie les nerfs sympathiques aux follicules pileux.
Comment ce système se met-il en place ?
Au-delà de l'étude des follicules pileux entièrement formés, les chercheurs ont également étudié comment ce système se met en place initialement, c'est-à-dire comment les muscles lisses et les nerfs sympathiques atteignent les follicules pour la première fois.Il sécrète une protéine qui régule la formation des muscles lisses, attirant ensuite les nerfs sympathiques. À l'âge adulte, cette interaction s'inverse, les nerfs sympathiques et les muscles lisses régulant conjointement les cellules souches des follicules pileux afin de régénérer de nouveaux follicules. Cela clôt le cycle complet : le follicule pileux en développement établit son propre microenvironnement. Réagir à l'environnement Grâce à ces expériences, les chercheurs ont identifié un système à deux composants régulant les cellules souches des follicules pileux.Les nerfs sympathiques servent de composant de signalisation activant les cellules souches du follicule pileux via des neurotransmetteurs, tandis que les muscles lisses fournissent le composant structurel permettant une connexion directe des fibres nerveuses à ces cellules. Shwartz a fait remarquer : « Les cellules souches du follicule pileux peuvent être modulées de nombreuses façons, ce qui en fait un modèle remarquable pour l'étude de la régénération tissulaire. Cette réponse particulière s'avère très utile pour coupler la régénération tissulaire à des changements externes, tels que la température. »Il s'agit d'une réponse à deux niveaux : la chair de poule procure un soulagement rapide à court terme. Mais lorsque le froid persiste, elle devient un mécanisme efficace qui signale aux cellules souches des follicules pileux qu'il est peut-être temps de régénérer une nouvelle fourrure. »
À l'avenir, ces chercheurs continueront d'étudier comment l'environnement externe influence les cellules souches de la peau, tant dans des conditions stables que pendant les processus de réparation tels que la cicatrisation des plaies.
« Nous vivons dans un environnement en constante évolution », a fait remarquer Hsu. « La peau étant perpétuellement exposée au monde extérieur, cela nous offre l'occasion d'étudier les mécanismes utilisés par nos cellules souches pour synchroniser la production de tissus avec l'évolution des besoins, un processus essentiel pour que les organismes puissent prospérer dans ce monde dynamique. »