Neurodermatologie I - Espace d`authentification univ
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Neurophysiologie cutanée Le tact 1. L’innervation cutanée L’innervation cutanée Sens indispensable à la vie Insensibilité congénitale à la douleur potentiellement létale (famille des neuropathies sensorielles) Très important pour nos relations avec l’environnement et sa compréhension Très important pour la constitution de notre personnalité : le moi-peau • Récepteurs nombreux • Innervation dense (β, Aδ ou C), jusque dans l’épiderme (sauf couche cornée) • Plusieurs sensation, information non univoque. • Complexité importante méconnaissance Innervation: sympathique et parasympathique (vaisseaux, glandes sébacées et sudorales) L’innervation cutanée Ancienne technique : coloration à l’Ag ou cholestérase Langerhans (1868) Retzius (1892) Lauria G Innervation of the human epidermis. A historical review. Ital J Neurol Sci 1999 20: 63-70 L’innervation cutanée Un peu d’histoire… 1852 Kölliker (fibres en boucle dans le derme) Wagner R. et Meissner G. : terminaisons nerveuses libres 1968 Langherans P. : fibres nerveuses dans l’épiderme (terminaisons nerveuses libres) 1875 Merkel F.S. : des cellules épidermiques contactent des nerfs sensoriels 1880 Ranvier L. : technique de marquage AuCl : terminaison nerveuses libres épidermiques coloration à l’Ag ou cholestérase L’innervation cutanée Des fibres nerveuses dans l’épithélium Présence d’espaces intercellulaires, desmosomes visibles (aspect en échelle) Passage pour fibres nerveuses et extensions cytoplasmiques L’innervation cutanée Ultrastructure d’un nerf Faisceau d’axones Gaines conjonctives Cellules de Schwann (myéline) L’innervation cutanée Mise en évidence des fibres nerveuses aujourd’hui PGP9.5 Neurofilaments MAP-2 (microtubule associated protein-2) Enolase neuronale spécifique: NSE Chromogranine Synpatophysine Ou canaux ioniques particuliers L’innervation cutanée Les terminaisons nerveuses cutanées Terminaisons épidermiques • Terminaisons nerveuses libres (Ø couche cornée) • Lancéolées (gaine épithéliale du poil) • Complexe neurite-cellules de Merkel (épiderme) Terminaisons encapsulées (corpuscules) dermiques / hypodermiques • Meissner (ovoïdes; 30x150mm; papilles dermiques) • Ruffini (ovoïdes; L= 0.2-1mm ; ) • Vater-Pacini (larges: L = 1-2mm; jonction derme-hypoderme) • Golgi-Mazzoni (bulbes, muqueux plus que cutanés) • Krause (d = 50mm; lèvres et régions ano-génitales) • Fibres nerveuseses dermiques / hypodermiques + Innervation sympathiques (Timofeew). L’innervation cutanée Fonctions des fibres nerveuses Sensibilité somesthésique Production de neuropeptides, neuromédiateurs, molécules de communications Contrôle de la vasodilatation, sudation, sécrétion sébo-sébacée, pilo-arection Rôle tropique (épiderme) Rôle dans immunité, inflammation, cicatrisation Synapses (?) avec cellules de Merkel Fibres myélinisées Type Diamètre Vitesse Rôle Amyéliniques Aα Aβ Aδ C 13-20 µm 6-12 µm 1-5 µm 0,2-1,5 µm 80-120 m/s 35-75 m/s 5-30 m/s 0,5-2 m/s Proprioception Mécanoréception Thermoalgie Thermoalgie + prurit L’innervation cutanée Classification fonctionnelle L’innervation cutanée L’innervation cutanée Trajet des afférences sensorielles (anti-pan-NF) 2. Terminaisons lancéolées Les Terminaisons lancéolées Description Mécanorécepteur à adaptation rapide. Neurones Aβ (bas seuil, gros diamètre) De type Ret+/TrkA-. Palissade autours des follicules pileux Lou, W. et al,. Neuron. 2009 Dec 24;64(6):841-56 Les Terminaisons lancéolées Takashashi-Iwanaga et al., J Comp Neurol. 2000 Oct 16;426(2):259-69 Scanning electron micrographs of longitudinal lanceolate endings. Terminaisons lancéolées en palissade. Nombreuses extensions axonales latérales ( ). Aspect aplati des projections apicales ( ). Association à cellules de Schwann (). Premier noeud de Ranvier (*) * 3. Les cellules de Merkel Les cellules de Merkel Généralité Cellules post-mitotiques (?), en amas ou isolées Cellules neruroendocrines (axe HPA ). Couche basale de l’épiderme + gaine épithéliale externe des follicules Complexe neurite-cellules de Merkel = mécanorécepteur à adaptation lente de type I Toucher fin discriminatif, forme et texture. Electroperception (?) Formation empruntes digitales (???) Intercations neurone-cellules de Merkel • Synapse avec neurotransmetteur ? • Facteurs neurotrophiques ? • Rôle régulateur ? Les cellules de Merkel Mise en évidence Dôme tactile Marquage FM1-43 Papilles épidermiques Site tactile « touch pad » Follicule pileux Les cellules de Merkel Mise en évidence Vibrisses : organe sensoriel particulier Les cellules de Merkel Mise en évidence Vibrisses : organe sensoriel particulier Les cellules de Merkel Description des cellules de Merkel Cellules rares, distribution variable : de 0,02 à 5% des cellules épidermiques Distinction difficile en conditions vitales, Ø en H&E IF : CK18, CK19, CK20, Quinacrine, FM1-43 MET :cellule ovalaire ; grand axe ~15 µm Noyau large bilobé Cytoplasme : peu d’organites, beaucoup de ribosomes libres Granules neurosécrétoires de 80 à 160 nm, face aux neurites. Vésicules claires + Golgi face opposée aux neurones. Couplage aux neurones sensoriels. Présence de microvilli, desmosomes, mélanosomes Production d’ACTH, sérotonine, Met-enkephaline, histamine H3R, VIP, SP, CGRP, Chromogranines, Pancrastatine, NGF, NT-3, BDNF Synaptophysine, synaptogyrine… Les cellules de Merkel Des cellules neuroendocrines Granules denses neurosécrétoires caractéristiques des cellules de Merkel en MET 500 nm MET sur cellules de Merkel isolées 500 nm Les cellules de Merkel Des cellules neuroendocrines Les cellules de Merkel Des cellules neuroendocrines Granules neurosécrétoires caractéristiques des CM en MET Granules Vésicules opaques claires Marqueur chromogranine synaptophysine Situation pôle neural pôle épidermique Ca-dépendant ou non Ca-dépendant Neuropeptides, neurotransmetteurs Neuropeptides, protéines MET Relarguage Contenu Les cellules de Merkel Origine des cellules de Merkel • Cellules non prolifératives comme les neurones Neurale • Connexion de type synaptiques • Expression de neurofilaments, neuropeptides, protéines synaptiques • Des pattes de poulet prélevées à 3 jours embryonnaires, puis greffées sur un embryon de caille, intègrent après 2 semaines des CM de caille • Expériences de transgénèse avec dérivées neuronaux marqués (Wnt1) : CM marquées • Nombre de CM dépend de NT3, BDNF, facteur de cellules de Schwann Epidermique • Arrivée des CM dans l’épiderme puis le derme, avant les neurones sensoriels • Production de cytokératines (CK20), de protéines desmosomales • Chez les oiseaux, mise en évidence de cellules intermédiaire entre CM et kératinocytes • Greffe d’épiderme de fœtus à 8 semaines sur souris nude CM humaines • Amphibiens : ablation de la crête neurale qui n’empêche pas la présence de CM Les cellules de Merkel Rôle des cellules de Merkel • Transmission synaptiques avec neurones sensoriels ? • Rôle dans la mécanoperception (?) • Rôle trophique envers les neurones sensoriels ? • Rôle dans l’homéostasie cutanées (via neuropeptides) ? • Rôle de modulation de l’inflammation ? • Rôle dans la mise en place des annexes cutanées ? • Implication dans le carcinome à cellules de Merkel ? CK20 (rouge) PGP9.5 (vert) Les cellules de Merkel Connexions synaptiques ? épiderme épiderme Derme Derme 20 µm 20 µm épiderme Derme épiderme Derme 20 µm 20 µm Les cellules de Merkel Connexions synaptiques ? Haeberle H. et al., PNAS 2004. Molecular profiling reveals synaptic release machinery in Merkel cells. Etude par microarray • Molécules synaptiques • Facteurs de transcription neuronaux • Canaux calciques voltage-dépendants Les cellules de Merkel Etude électrophysiologique sur cellules de Merkel isolées Présence de canaux calciques voltage-dépendants cellules excitables Les cellules de Merkel Etude électrophysiologique sur cellules de Merkel isolées Présence de canaux K+-voltage-dépendant Les cellules de Merkel Etude électrophysiologique sur cellules de Merkel isolées Dépression entrée brusque de Ca2+ (dépolarisation) Potentiel Récepteur dont l’intensité et la durée sont proportionnelles à la stimulation Les cellules de Merkel Etude électrophysiologique sur cellules de Merkel isolées Répétition de 150 stimulation pendant 1'30 min Les CM supportent l’adaptation lente argument fort CM = mécanorécepteur Les cellules de Merkel Suppression expérimentale des cellules de Merkel (rat CKO) Réponse Type de fibres En absence de CM : pas de modification quantitative de l’innervation mais perte de la réponse SAI Maricich SM, et al., Science 2009. Merkel cells are essential for light-touch responses. Les cellules de Merkel Mécanorécepteurs ? Manques des données électrophysiologiques Mise en évidence du neurotransmetteur impliqués Les cellules de Merkel Mécanisme de mécanotransduction Difficulté : fonctions redondantes K.O ne donne rien Récepteur polymodaux (toucher, osmolarité, nociception proton…) Rôle mécanotransducteur ou modulation de l’excitabilité neurale ? Rôle du cytosquelette ? De la matrice extracellulaire ? Rôle des cellules épidermiques ? Rôle de l’hydratation cutanée Les cellules de Merkel Etude Expérimentale Présence de CM non-innervées Pas pour mécanoréception (rôle neuroendocrine stricte ?) Les cellules de Merkel Etude Expérimentale Activation pharmacologique de TRPV4 ou hypo-osmolarité sur CM marquées FM1-23 exocytose des granules neurosécrétoires 200 mOsm 4aPDD 1 µM Quantification Les cellules de Merkel Etude expérimentale Stimulation par différentes molécules biologiquement actives Relarguage de VIP en % du contrôle 250 206,6 200 172,2 170,2 141,7 150 125,2 100,0 100 77,5 50 0 Exocytose des neuropeptides (VIP) calcium-indépendante Histamine et activation TRPV4 sont activateurs, Ach est inhibiteur Les cellules de Merkel Le carcinome à cellules de Merkel Cancer rare mais agressif de la peau (tête et cou +++) ; dans le derme. Personnes immunodéprimées (âgées, transplantés, VIH) de phototype clair. Incidence de 0,44cas/100 000. A triplé en 15 ans aux USA. • • • • • Nodule (ou plaque) érythémateux ou violacé Surface luisante Mobilité par rapport aux plans profonds Télangiectasies Parfois ulcération Hearth, J Am Acad Dermatol 2008; 58: 375-381 • A: Asymptomatique • E: Expansion rapide • I: Immuno-suppression • O: Old (agé) • U: zones exposées aux Ultra-violets Diagnotsic différentiel : toutes les tumeurs cutanées Les cellules de Merkel Le carcinome à cellules de Merkel Sarcome de Kaposi : HHV8 Feng H, et al., Science 2008. Clonal integration of a polyomavirus in human Merkel cell carcinoma. Merkel Cell PolyomaVirus : MCPyV. Présence d’anticorps anti-MCPyV chez les patients atteints Séroprévalence de populations témoin ! 88% dans les Mode d’entrée spécifique dans les cellules de Merkel ? • TLR 9 ? • Recapture ? Tolstov et al., Int J. Cancer. 2009; 125: 1250-6 4. Les corpuscules de Meissner Les corpuscule de Meissner Vagner-Meissner Papilles dermiques. Perpendiculaire à la surface. Peau glabre, paume, doigts, plante des pieds (zones tactiles). Extrémité de fibre nerveuses myélinisée Aβ Terminaison amyélinique ramifiée encapsulée (↨100µm Ø 30 µm) Ramifications terminales en spirale Capsule conjonctive et cellules de soutien disposées en lamelles horizontales Adaptation rapide type I Bas seuil d’activation haute sensibilité Pression, frisson Les corpuscule de Meissner Papilles dermiques Localisation dans le derme superficiel des peaux glabres Les corpuscule de Meissner Terminaisons nerveuses encapsulées Structure segmentaire avec couches de cellules lamellaires (TrkB+) et neurone périphérique (PGP9.5+). Avec l’âge : diminution de la taille et de la densité en corpuscules de Meissner. Calavia MG et al., Neurosci Lett. 2010 Jan 4;468(2):106-9 5. Les terminaisons de Ruffini Les terminaisons de Ruffini Terminaisons de Ruffini Dermiques, le plus répandu. Terminaison nerveuse ramifiée Entoure des fibres de collagène : capsule conjonctive en continuité avec le périnèvre Structure allongée, grand axe // aux lignes d’étirement de la peau. Adaptation lente de type II Bas seuil d’activation Pression, vibration, tension Les terminaisons de Ruffini Mécanisme de transduction Fibres nerveuses PGP9.5 (+) Cellules associées S100(+) (Schwann) Fibre nerveuses et cellules associées expriment ENaCβ (canal ionique) Immunoréactivité à la Choline-estérase (nChE) dans les cellules associées Participation des cellules associées à la mécanotransduction ? Hitomi Y. Et al., Biomed Res 2009. Immunohistochemical detection of ENaCbeta in the terminal Schwann cells associated with the periodontal Ruffini endings of the rat incisor. 6. Les corpuscules de Pacini Les corpuscules de Pacini Vater-Pacini Cône fibreux de l’hypoderme (+ tendons, articulations, mésentère, vaisseaux…). Récepteur le + volumineux (1 à 2 mm). Encapsulé dans une enveloppe conjonctive d’origine périneurale. 50 à 500 lamelles conjonctives concentriques (en pelure d’oignon). Fibres nerveuses myélinisées Aβ terminaison amyélinique unique, renflée en massue (sans ramification). Adaptation rapide de type II Pression, vibration Les corpuscules de Pacini Vater-Pacini 7. Autres récepteurs Autres récepteurs Très peu de description, propriétés électrophysiologiques et sensorielles ~pas détaillées. Golgi-Mazzoni Derme profond, ~ corpuscles de Pacini mais en plus petit 4 à 5 capsules conjonctives lamellaire avec dedans cellules de Schwann Tissus péri-articulaires et tendineux. Description de corpuscules génitaux (gland, clitoris, replis valvulaires) ~analogue aux corpuscules de Golgi-Mazzoni. Corpuscules de Krause Terminaison ramifié ou non Pas plus profond que 2 cm sous la peau (chez le chat, Iggo et al., 1977) Mécanorécepteur à adaptation rapide (chez le chat) Thermorécepteur au froid ?? 8. Terminaisons nerveuses libres Terminaisons nerveuses libres Terminaisons nerveuses libres (anti-NF68) Terminaisons nerveuses libres Terminaisons nerveuses libres Fibres C (+++), fibre Aδ (++) et fibres Aβ (+/-) Pas de gaine de myéline dans l’épiderme. Peu d’intérêt de la classification anatomique (morphologie plus liée à la topographie) Fibres uni- ou multi-fonctionnelles • Thermorécepteurs • Nocicepteurs • Pruricepteurs • Aβ Mécanorécepteurs (+/-) • Biologie cutanée L’innervation cutanée Différentes terminaisons nerveuses Zylka MJ, et al. Topographically distinct epidermal nociceptive circuits revealed by axonal tracers targeted to Mrgprd. Neuron 2005 45: 17-25 Terminaisons nerveuses libres Thermorécepteurs Pas d’aspect morphologique particulier. Réponse à variation de température Récepteurs au chaud (32-48 ) • Fibres C-libres +++. • Moins nombreux que récepteurs au froid • Champs de 1mm • Activation vers 30 C • Sensibilité maximale vers 41-46 C • Activation des nocicepteurs au-delà de 45-48 C • (TRPV1, V2, V4…) Récepteurs au froid (<30 ) • Fibres C et Aδ • Champs de 100 mm • Activés par diminution de température dès 35 C • Inhibés par retour à la température basale • Zone de chevauchement entre les 2 types de récepteurs vers 30-40 C • Récepteurs au froid activés à T > 45 C froid paradoxal. • Anesthésie des récepteurs sous 10 C • TRPM8, TRPA1, TRPM4… Terminaisons nerveuses libres Nocicepteurs Sensibilité à des variations importantes de pression ou de température Activation par les médiateurs de l’inflammation (SP, bradykinine…) Sensibilité aux médiateurs de l’ischémie (radicaux-libres) Réponse augmentant rapidement avec l’intensité du stimulus Mécanonocicepteurs Seuil d'activation élevé Nocicepteurs polymodaux Terminaisons nerveuses libres Les mécanonocicepteurs Aδ Champs de 1-2 cm, séparés par zones insensibles Sensations brèves et précises de piqûre, pincement, coupure Phénomène d’inactivation: réponse inhibée par répétition du stimulus Les nocicepteurs polymodaux Terminaisons C-libres surtout Champs de perception : 1mm à 1cm Sensation diffuse et prolongée Réponse à stimulations mécaniques ou thermiques fortes Réponse à stimulations biochimiques ou chimiques Phénomène d'inactivation mais surtout sensibilisation Fibres C silencieuses : activation uniquement par neuromédiateurs de l’inflammation Terminaisons nerveuses libres Pruricepteurs Description récente 2009 : "importance de l'expression du gène Gastrin-Releasing Peptide Receptor (GRPR) par les neurones sensoriels de la Lamina I de la moelle épinière dans la transmition de la démangeasion« Voie anatomique et fonctionnelle spécifique Pruricepteurs, sous-population de récepteurs de type C, sensibles uniquement au prurit (mécano-insensibles), activant ensuite des fibres histaminergiques Localisation peu claire: derme, épiderme, jonction ? 9. Interaction peau-neurone Interaction peau-neurone Synapses-like avec les kératinocytes Interaction peau-neurone Synapse-like avec cellules dendritiques Interaction peau-neurone Avec mastocytes Avec mélanocytes Interaction peau-neurone Description d’une synapse Renflement terminal avec vésicules synaptiques Espace inter-cellulaire < 300nm, fonctionnalité Cellules de Merkel +++ Kératinocytes, cellules de Langerhans, mélanocytes +/ Mastocytes, dendrocytes dermiques, cellules endothéliale Interaction peau-neurone Récepteurs purinergiques (P2X, P2Y : ATP, ADP, UTP) ?? Interaction peau-neurone La transmission synaptique Interaction peau-neurone Activation des neurones sensoriels Stimulations physiques (...) Neurotransmetteurs • • • • • Vecteurs chimiques de l’information nerveuse Contenus dans vésicules synaptiques Libérés dans une synapse après stimulation Production par neurones et cellules de Merkel (glutamate ?) Induisent des trains de PA • NO, adrénaline, normadrénaline, acétylcholine (...) Il existe une production, mal connue, par autres cellules de la peau: kératinocytes, cellules de Langerhans, mélanocytes, lymphocytes, mastocytes, etc... Réseau cutané adrénergique et cholinergique (fonction biologiques de la peau) Quantité variable selon l’individu, la localisation et les circonstances physiologiques ou pathologiques Interaction peau-neurone Substances agissant sur le neurone 30/300 connus dans la peau • Substance P • CGRP: calcitonin gene-related peptide • VIP: vasoactive intestinal peptide • Somatostatin • Neuropeptide Y • Neurokinins A and B • PHI: peptide histidine-isoleucine • Neurotensin • GRP: gastrin releasing-peptide • Bradykinin • MSH: melanocyte stimulating hormone • ACTH: adreno-cortico-trophic hormone • Prolactine • Enkephalins • Endorphins … Interaction peau-neurone Facteurs de croissances nerveux NGF, BDNF, NT-3, NT-4 Favorisent la croissance neuronale et la synthèse de neuromédiateurs Rôle majeur dans la prolifération kératinocytaire Synthèse par neurones, cellules gliales et cellules épidermiques Rôle de la matrice extracellulaire Collagène I pour croissance des neurites Laminine régule l’expression de synapsine I Interaction peau-neurone Influence des neurones Récepteurs assez spécifiques présents sur toutes les cellules cutanées, en général couplés à protéine G Description successive, toujours en cours… Ex: NK1, NK2, NK3 = récepteurs de la substance P et des neurokinines sur kératinocytes Récepteurs de la substance P à la surface des kératinocytes Interaction peau-neurone Récepteurs des neuromédiateurs Exemple d'effets Adrénaline : diminution de prolifération et augmentation de différenciation des kératinocytes substance P : prolifération et activation des kératinocytes accrues. Inhibition de la présentation antigénique. Amplification de l'inflammation CGRP :Inhibition de prolifération des kératinocytes. Inhibition de la présentation antigénique. Amplification de l'inflammation VIP : immunomodulateur, inhibition de la prolifération kératinocytaire Dénervation : • Diminution de la taille de l’épiderme • Diminution de la vitesse et qualité (balance collagèneI /III) de la cicatrisation
