Comment les dents sentent le froid

Pour les personnes atteintes de caries dentaires, boire une boisson froide peut être une agonie.

«C’est un type de douleur unique», déclare David Clapham, vice-président et directeur scientifique du Howard Hughes Medical Institute (HHMI). « C’est juste atroce. »

Maintenant, lui et une équipe internationale de scientifiques ont compris comment les dents ressentent le froid et ont identifié les acteurs moléculaires et cellulaires impliqués. Chez les souris et les humains, les cellules dentaires appelées odontoblastes contiennent des protéines sensibles au froid qui détectent les baisses de température, rapporte l’équipe le 26 mars 2021 dans la revue Science Advances. Les signaux de ces cellules peuvent finalement déclencher une secousse de douleur au cerveau.

L’ouvrage explique comment un remède maison séculaire soulage les maux de dents. L’ingrédient principal de l’huile de girofle, utilisée depuis des siècles en dentisterie, contient un produit chimique qui bloque la protéine du «capteur froid», explique l’électrophysiologiste Katharina Zimmermann, qui a dirigé les travaux à l’Université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nürnberg en Allemagne.

Le développement de médicaments qui ciblent encore plus spécifiquement ce capteur pourrait potentiellement éliminer la sensibilité des dents au froid, explique Zimmermann. « Une fois que vous avez une molécule à cibler, il y a une possibilité de traitement. »

Les dents se décomposent lorsque des films de bactéries et d’acide rongent l’émail, le revêtement dur et blanchâtre des dents. Au fur et à mesure que l’émail s’érode, des fosses appelées cavités se forment. Environ 2,4 milliards de personnes – environ un tiers de la population mondiale – ont des caries non traitées dans les dents permanentes, ce qui peut causer des douleurs intenses, y compris une sensibilité extrême au froid.

Personne ne savait vraiment comment les dents ressentaient le froid, bien que les scientifiques aient proposé une théorie principale. De minuscules canaux à l’intérieur des dents contiennent du liquide qui se déplace lorsque la température change. D’une manière ou d’une autre, les nerfs peuvent sentir la direction de ce mouvement, ce qui indique si une dent est chaude ou froide, ont suggéré certains chercheurs.

«Nous ne pouvons pas écarter cette théorie», mais il n’y avait aucune preuve directe pour cela, dit Clapham, neurobiologiste au Campus de recherche Janelia de HHMI. Le mouvement des fluides dans les dents – et la biologie dentaire en général – est difficile à étudier. Les scientifiques doivent couper l’émail – la substance la plus dure du corps humain – et une autre couche résistante appelée dentine, le tout sans pulvériser la pulpe molle de la dent, les vaisseaux sanguins et les nerfs qu’elle contient. Parfois, la dent entière «tombe en morceaux», dit Zimmermann.

Zimmerman, Clapham et leurs collègues n’ont pas entrepris d’étudier les dents. Leurs travaux se sont concentrés principalement sur les canaux ioniques, les pores des membranes cellulaires qui agissent comme des portes moléculaires. Après avoir détecté un signal – un message chimique ou un changement de température, par exemple – les canaux se bloquent ou s’ouvrent largement et laissent les ions inonder la cellule. Cela crée une impulsion électrique qui passe de cellule en cellule. C’est un moyen rapide d’envoyer des informations et crucial dans le cerveau, le cœur et d’autres tissus.

Il y a une quinzaine d’années, lorsque Zimmermann était post-doctorant dans le laboratoire de Clapham, l’équipe a découvert qu’un canal ionique appelé TRPC5 était très sensible au froid. Mais l’équipe ne savait pas où dans le corps la capacité de détection du froid de TRPC5 entrait en jeu. Ce n’était pas la peau, trouvèrent-ils. Les souris dépourvues de canal ionique pouvaient encore ressentir le froid, a rapporté l’équipe en 2011 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

Après cela, « nous sommes tombés dans une impasse », dit Zimmermann. L’équipe était assise à déjeuner un jour pour discuter du problème lorsque l’idée a finalement frappé. «David a dit: ‘Eh bien, quels autres tissus du corps ressentent le froid?’ Zimmermann se souvient, la réponse était les dents.

TRPC5 réside dans les dents – et plus encore dans les dents cariées, a découvert le co-auteur de l’étude Jochen Lennerz, un pathologiste du Massachusetts General Hospital, après avoir examiné des échantillons d’adultes humains.

Une nouvelle installation expérimentale chez la souris a convaincu les chercheurs que TRPC5 fonctionne en effet comme un capteur de froid. Au lieu d’ouvrir une dent et d’examiner uniquement ses cellules dans un plat, l’équipe de Zimmermann a examiné l’ensemble du système: la mâchoire, les dents et les nerfs dentaires. L’équipe a enregistré l’activité neuronale lorsqu’une solution glacée touchait la dent. Chez les souris normales, cette immersion glaciale a déclenché une activité nerveuse, indiquant que la dent sentait le froid. Ce n’est pas le cas chez les souris dépourvues de TRPC5 ou chez les dents traitées avec un produit chimique bloquant le canal ionique. C’était un indice clé que le canal ionique pouvait détecter le froid, dit Zimmermann. Un autre canal ionique étudié par l’équipe, TRPA1, semble également jouer un rôle.

L’équipe a retracé l’emplacement de TRPC5 à un type de cellule spécifique, l’odontoblaste, qui réside entre la pulpe et la dentine. Quand quelqu’un avec une dent exposée à la dentine mord sur un popsicle, par exemple, ces cellules remplies de TRPC5 captent la sensation de froid et un « ow! » les vitesses du signal vers le cerveau.

Cette sensation aiguë n’a pas été aussi largement étudiée que d’autres domaines de la science, dit Clapham. La douleur dentaire n’est peut-être pas considérée comme un sujet à la mode, dit-il, « mais elle est importante et elle affecte beaucoup de gens ».

Zimmermann souligne que le parcours de l’équipe vers cette découverte s’est étalé sur plus d’une décennie. Comprendre la fonction de molécules et de cellules particulières est difficile, dit-elle. « Et une bonne recherche peut prendre beaucoup de temps. »