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Service de Physique de l’Etat Condens´ e (SPEC)
D´ epartement de Recherche sur l’Etat Condens´ e, les Atomes et les Mol´ ecules
Direction des Sciences de la Mati` ere
Commissariat ` a l’Energie Atomique
S´ eminaire du SPEC
Mercredi 2 f´ evrier 2005, 11h00
Bt. 774 - Salle Claude ITZYKSON
Centre d’Etudes de Saclay, Orme des Merisiers
91191 Gif-sur-Yvette
Comment l’oreille ´ ecoute pour entendre
Pascal MARTIN
Laboratoire Physico-Chimie Curie (UMR 168)
Institut Curie/CNRS, 26 rue d’Ulm, F-75248 Paris cedex 05
Les sens de l’audition et de l’´ equilibre des vert´ ebr´ es reposent sur quelques dizaines de milliers de cellules
m´ ecano-sensorielles - les cellules cili´ ees situ´ ees au cœur de l’oreille interne. En amplifiant le stimulus m´ ecanique
auquel elles sont soumises, l’oreille acquiert une sensibilit´ e et une s´ electivit´ e fr´ equentielle stup´ efiantes, lui per-
mettant de ressentir des vibrations dont l’amplitude n’est que d’une fraction de nanom` etre et de distinguer des
sons dont les fr´ equences ne diff` erent que d’une fraction de 1%. Nos r´ esultats sugg` erent qu’un m´ ecanisme d’am-
plification pourrait r´ esulter d’un mouvement actif de la touffe de st´ er´ eocils, l’organelle m´ ecanosensible de la
cellule cili´ ee. Les cellules cili´ ees du saccule de la grenouille taureau (Rana catesbeiana) pr´ esentent des oscilla-
tions spontan´ ees de leurs touffes ciliaires. En manipulant une touffe ciliaire oscillante ` a l’aide d’une micro-fibre
de verre flexible, nous avons montr´ e que la cellule cili´ ee peut mettre ` a profit les mouvements actifs de sa touffe
ciliaire pour amplifier de minuscules stimuli sinuso¨ ıdaux, avec des forces appliqu´ ees de l’ordre du piconewton
et des d´ eplacements impos´ es ` a la fibre de l’ordre du nanom` etre. De plus, la r´ eponse d’une cellule cili´ ee ` a des
stimuli d’intensit´ e croissante est non lin´ eaire: la cellule est plus sensible aux faibles stimuli qu’aux stimuli plus
intenses. Nos mesures m´ ecaniques ` a l’´ echelle de la cellule unique nous ont permis de mettre en ´ evidence un
m´ ecanisme d’amplification faisant intervenir les canaux ioniques m´ ecanosensibles qui sont responsables de la
transduction m´ ecano-´ electrique et un moteur mol´ eculaire de type myosine, par ailleurs impliqu´ e dans l’adapta-
tion m´ ecanique de ce syst` eme sensoriel aux stimuli statiques. En mod´ elisant la touffe ciliaire comme un syst` eme
dynamique op´ erant au voisinage d’une instabilit´ e oscillatoire une bifurcation de Hopf - nous avons pu interpr´ eter
les propri´ et´ es de l’amplificateur ciliaire et en particulier d´ ecrire l’effet des fluctuations qui deviennent impor-
tantes aux stimuli les plus faibles. Cette ´ etude sugg` ere que la touffe ciliaire op` ere au voisinage d’un optimum de
m´ ecano-sensibilit´ e.
Invitant: DAUCHOT Olivier, 0169087247, [email protected].cea.fr
Organisateurs s´ eminaires:
Olivier DAUCHOT tel: [phone] email: [email protected]
Franc¸ois LADIEU tel: [phone] email: [email protected]
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