Publié le 2024-02-29 10:00:00. Une nouvelle étude révolutionnaire révèle comment l’utérus détecte et réagit aux forces physiques pendant le travail, ouvrant la voie à de meilleures stratégies pour prévenir les complications liées à l’accouchement.
- Des capteurs de pression moléculaires, appelés PIEZO1 et PIEZO2, jouent un rôle clé dans la coordination des contractions utérines.
- La suppression de ces capteurs chez des modèles animaux entraîne des contractions plus faibles et des naissances retardées.
- Ces découvertes pourraient mener à des traitements plus ciblés pour les troubles du travail et de l’accouchement.
Le bon déroulement de l’accouchement repose sur la capacité de l’utérus à générer des contractions régulières et efficaces, propulsant le bébé en toute sécurité vers le monde extérieur. Si le rôle des hormones comme la progestérone et l’ocytocine dans ce processus est bien établi, les forces physiques exercées sur l’utérus pendant la grossesse et le travail – étirements et pressions notamment – ont longtemps été considérées comme un facteur important, mais mal compris. Des recherches menées par l’équipe de Scripps Research, et publiées dans la prestigieuse revue Science, viennent désormais lever le voile sur les mécanismes moléculaires impliqués.
« À mesure que le fœtus grandit, l’utérus se dilate considérablement, et ces forces physiques atteignent leur maximum pendant l’accouchement », explique Ardem Patapoutian, chercheur au Howard Hughes Medical Institute et titulaire de la chaire présidentielle de neurobiologie à Scripps Research. « Notre étude démontre que l’organisme s’appuie sur des capteurs de pression spécialisés pour interpréter ces signaux et les traduire en une activité musculaire coordonnée. » Ardem Patapoutian a d’ailleurs été récompensé par le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2021 pour ses travaux sur les capteurs cellulaires qui permettent de détecter le toucher et la pression.
Ces capteurs sont des canaux ioniques construits à partir de protéines appelées PIEZO1 et PIEZO2, qui permettent aux cellules de réagir à une force mécanique. L’étude révèle que PIEZO1 et PIEZO2 ne jouent pas le même rôle pendant le travail. PIEZO1 est principalement présent dans le muscle lisse de l’utérus, où il détecte l’augmentation de la pression lors des contractions. PIEZO2, quant à lui, se trouve dans les nerfs sensoriels du col de l’utérus et du vagin. Il s’active lorsque le bébé étire ces tissus, déclenchant un réflexe neuronal qui stimule les contractions utérines.
Ensemble, ces deux capteurs convertissent l’étirement et la pression en signaux électriques et chimiques qui synchronisent les contractions. Si l’un des deux systèmes est perturbé, l’autre peut partiellement compenser, permettant ainsi au travail de progresser. Pour confirmer l’importance de ces capteurs, les chercheurs ont utilisé des modèles murins dans lesquels PIEZO1 et PIEZO2 ont été sélectivement supprimés du muscle utérin ou des nerfs sensoriels environnants. Des capteurs de pression miniatures ont mesuré la force et le timing des contractions pendant le travail.
Les résultats ont été sans appel : les souris dépourvues des deux protéines PIEZO ont présenté une pression utérine plus faible et des naissances retardées, ce qui confirme que la détection musculaire et nerveuse fonctionnent de concert. Lorsque les deux systèmes étaient absents, le travail était considérablement perturbé.
Une analyse plus approfondie a révélé que l’activité PIEZO contribue à réguler les niveaux de connexine 43, une protéine qui forme des jonctions communicantes. Ces canaux microscopiques relient les cellules musculaires lisses voisines, leur permettant de se contracter de manière synchronisée plutôt qu’individuelle. Lorsque la signalisation PIEZO est réduite, les niveaux de connexine 43 diminuent, et les contractions deviennent moins coordonnées. « La connexine 43 est le câblage qui permet à toutes les cellules musculaires d’agir ensemble », explique Yunxiao Zhang, chercheur postdoctoral au laboratoire de Patapoutian. « Lorsque cette connexion s’affaiblit, les contractions perdent de leur force. »
L’étude a également mis en évidence des schémas d’expression de PIEZO1 et PIEZO2 similaires dans les tissus utérins humains et murins, suggérant que ce système de détection de la force est probablement également fonctionnel chez l’homme. Ces résultats pourraient aider à expliquer les problèmes de travail caractérisés par des contractions faibles ou irrégulières, prolongeant ainsi l’accouchement. Ils corroborent également les observations cliniques selon lesquelles le blocage complet des nerfs sensoriels peut prolonger le travail.
« En pratique clinique, les péridurales sont administrées à des doses soigneusement contrôlées, car le blocage complet des nerfs sensoriels peut prolonger considérablement le travail »,
Yunxiao Zhang, chercheur postdoctoral
Cette découverte ouvre la voie à des approches plus ciblées pour la gestion du travail et de la douleur. Si les chercheurs parviennent à développer des moyens sûrs de moduler l’activité PIEZO, il pourrait devenir possible de ralentir ou de renforcer les contractions en fonction des besoins. Pour les femmes présentant un risque de travail prématuré, un inhibiteur de PIEZO1, s’il était développé, pourrait compléter les médicaments actuels qui détendent les muscles utérins en limitant l’entrée du calcium dans les cellules. Inversement, l’activation des canaux PIEZO pourrait aider à rétablir les contractions en cas d’arrêt du travail.
L’équipe de recherche étudie actuellement l’interaction entre la détection mécanique et le contrôle hormonal pendant la grossesse. Des études antérieures ont montré que la progestérone, l’hormone qui maintient l’utérus détendu, peut supprimer l’expression de la connexine 43, même lorsque les canaux PIEZO sont actifs, empêchant ainsi les contractions de démarrer trop tôt. À mesure que les niveaux de progestérone diminuent vers la fin de la grossesse, les signaux calciques pilotés par PIEZO peuvent aider à déclencher le travail.
« Les canaux PIEZO et les signaux hormonaux sont les deux faces d’une même pièce »,
Yunxiao Zhang, chercheur postdoctoral
Les futures recherches se concentreront sur les réseaux nerveux sensoriels impliqués dans l’accouchement, car tous les nerfs autour de l’utérus ne contiennent pas de PIEZO2. Certains pourraient répondre à différents signaux et servir de systèmes de secours. Identifier les nerfs qui favorisent les contractions de ceux qui transmettent la douleur pourrait éventuellement conduire à des méthodes de soulagement de la douleur plus précises, sans ralentir le travail.
Pour l’heure, ces résultats soulignent que la capacité du corps à ressentir les forces physiques va bien au-delà du toucher et de l’équilibre, et joue un rôle central dans l’un des processus les plus fondamentaux de la biologie.
« L’accouchement est un processus où la coordination et le timing sont essentiels »,
Ardem Patapoutian, chercheur au Howard Hughes Medical Institute
« Nous commençons à comprendre comment l’utérus agit à la fois comme un muscle et comme un métronome, pour garantir que le travail suive le rythme du corps. »
Outre Patapoutian et Zhang, les auteurs de l’étude « Les canaux PIEZO relient les forces mécaniques aux contractions utérines lors de la parturition » comprennent Sejal A. Kini, Sassan A. Mishkanian, Oleg Yarishkin, Renhao Luo, Saba Heydari Seradj, Verina H. Leung, Yu Wang, M. Rocío Servín-Vences, William T. Keenan, Utku Sonmez, Manuel Sanchez-Alavez, Yuejia Liu, Xin Jin, Li Ye et Michael Petrascheck de Scripps Research ; Darren J. Lipomi de l’Université de Californie à San Diego ; et Antonina I. Frolova et Sarah K. England de WashU Medicine.
Ce travail a été soutenu par les Fondations Abide-Vividion ; la Fondation Baxter ; l’Initiative CERVEAU ; l’Initiative Chan Zuckerberg ; la Fondation Dana ; le prix Dorris Scholar ; la bourse postdoctorale de la Fondation George E. Hewitt pour la recherche médicale ; les enquêteurs de l’Institut médical Howard Hughes ; le Merck Fellow de la Damon Runyon Cancer Research Foundation (DRG-2405-20) ; les National Institutes of Health (NIH Director’s New Innovator Award DP2DK128800 et subventions R35 NS105067, R01 AT012051 et R01 AG067331) ; la National Science Foundation (subvention CMMI-2135428) ; le bioréférentiel de traitement et de banque des échantillons reproductifs WashU (ReProBank) ; et la Fondation Whitehall.
