Résumé : Le mécanisme d’action de l’acupuncture fait intervenir la mécanotransduction induite par les fibroblastes du tissu conjonctif, associée à l’intervention de récepteurs neuro-sensoriels. Ce travail permet de comprendre les voies de la mécanotransduction impliquées par l’insertion de l’aiguille et la recherche du deqi. Les protéines du cytosquelette du fibroblaste et tout le complexe de l’adhérence focale sont essentiels à l’action de l’acupuncture. La polymérisation  des filaments d’actine du cytosquelette par l’intermédiaire des intégrines, aboutira à activer la FAK (focal adhesion kinase), qui à son tour sera phosphorylée et activera la voie des ERK (extracellularly regulated kinase), de la MAP kinase (mitogen-activated proteine kinase) et enfin la transcription nucléaire sera assurée en autre par le complexe AP-1 (activor protein-1). Mots-clés : Points d’acupuncture – tissu conjonctif – fibroblaste – mécanotransduction – actine – FAK – ERK – MAP kinase – AP-1 – revue.

Summary : The mechanism of action of acupuncture utilizes the mechanotransduction induced by the fibroblasts of connective tissue, associated the intervention of sensory nerves endings. This work makes it possible to understand the ways of mechanotransduction implied by the insertion of the needle and the research of the deqi. The proteins of the cytoskeleton  of the fibroblast and all the complex of focal adherence are essentials with the action of acupuncture. The polymerization of the filaments of actin-cytoskeleton via the integrins, will lead to activate the FAK (focal adhesion kinase), which in its turn will be phosphorylated and will activate the way of ERK (extracellularly regulated kinase), MAP kinase (mitogen-activated protein kinase) and at last the nuclear transcription will be induced by the AP-1. Keywords : Points of acupuncture – connective tissue – fibroblast – mechanoransduction – actin – FAK – ERK – MAP kinase – AP-1 review.

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Depuis les travaux de Langevin, on sait que les effets locaux et distants de l’acupuncture peuvent s’expliquer par le phénomène bio-mécanique du saisissement de l’aiguille par le tissu conjonctif lâche qui s’enroule autour d’elle. De ce fait la manipulation de l’aiguille, à la recherche du deqi, transmet via le signal mécanique déclenché par les cellules du tissu conjonctif, une mécanotransduction qui engendre à son tour une modification du milieu extra-cellulaire avec tout son cortège de neuromodulation [1-4]. Il s’avère aussi que différents types de récepteurs neuro-sensoriels peuvent être aussi stimulés par la déformation de la matrice du tissu conjonctif liée à la manipulation de l’aiguille [ [5] ]. Cette étude, après un rappel histologique du tissu conjonctif, permet de comprendre les mécanismes de la mécanotransduction en rapport avec les protéines du cytosquelette. L’intervention des récepteurs neuro-sensoriels ainsi que la signalisation synaptique, mode de communication en rapport avec le tissu nerveux, la jonction neuromusculaire et les neurotransmetteurs, feront l’objet d’un article ultérieur.

Histologie du tissu conjonctif : rappels

Définition

Les tissus conjonctifs proprement dits sont composés de cellules disjointes et dispersées dans une matrice extracellulaire abondante qui est constituée de fibres, de substance fondamentale et de glycoprotéines de structure. Les tissus conjonctifs fournissent un soutien, une stabilité mécanique aux autres tissus et aux organes qui dépend des macromolécules de la matrice extracellulaire. En fonction des quantités relatives, de la nature et de l’organisation des différents types de macromolécules présentes dans leur matrice extracellulaire et de la substance fondamentale, on distingue trois variétés de tissus conjonctifs :

   – les tissus conjonctifs proprement dits à substance fondamentale fluide,

   – les tissus cartilagineux à substance fondamentale solide et déformable,

   – les tissus osseux à substance fondamentale solide et rigide.

Les éléments constitutifs du tissu conjonctif sont donc les cellules conjonctives répertoriées en cellules fixes et cellules étrangères et la matrice extracellulaire formée de fibres, substance fondamentale et glycoprotéines de structure. Lorsque les trois principaux constituants des tissus conjonctifs proprement dits (cellules, fibres conjonctives et substance fondamentale) sont en proportions équivalentes, le tissu conjonctif est appelé lâche par opposition aux tissus conjonctifs où prédominent les fibres conjonctives qui sont appelés denses. Le tissu conjonctif lâche se rencontre notamment sous l’épiderme mais aussi sous l’épithélium du tube digestif. Son rôle est de servir de support à la vascularisation et à l’innervation, apportant notamment les éléments nutritifs à l’épithélium qui le borde. C’est aussi en son sein que se déroulent les réactions de défense de l’organisme. Dans la peau, le tissu conjonctif qui occupe les papilles dermiques est un tissu conjonctif lâche typique qui intervient dans le mécanisme d’action de l’acupuncture (figure 1). Les papilles dermiques sont des prolongements coniques de tissu conjonctif qui s’enfoncent dans l’épiderme, assurant notamment une meilleure cohésion entre l’épiderme et le derme. Ce tissu conjonctif lâche contient des cellules (fibroblastes…), des fibres conjonctives orientées perpendiculairement à la surface cutanée et de la substance fondamentale. Dans les papilles dermiques peuvent être observés des capillaires sanguins bordés par leur endothélium ainsi que des corpuscules tactiles de Wagner-Meissner [ ^[6] ]. 

Figure 1. Le tissu conjonctif lâche (d’après Hérin).

Les cellules conjonctives fixes

Elles trouvent leur origine dans les tissus conjonctifs proprement dits. Ce sont les cellules responsables de la synthèse et de l’entretien de la matrice extracellulaire : cellules mésenchymateuses, fibroblastes, cellules réticulaires, cellules stockant et métabolisant les graisses (adipocytes primaires et secondaires). Les cellules mésenchymateuses sont des cellules fixes indifférenciées du tissu mésenchymateux embryonnaire. Elles synthétisent une matrice extracellulaire pauvre en fibres et riche en substance fondamentale. En fonction de leur localisation, ces cellules peuvent se différencier en fibroblastes, myoblastes, adipoblastes, chondroblastes ou ostéoblastes. Les fibroblastes, en synthétisant les constituants de la matrice extracellulaire entretiennent les tissus conjonctifs fibreux qu’ils soient lâches ou denses.

Les cellules étrangères

Originaires de la moelle osseuse et après transit dans la circulation, les cellules étrangères migrent dans les tissus conjonctifs proprement dits pour y exercer leurs rôles dans les processus de défense de l’organisme. On peut ainsi observer des cellules histiocytaires se différenciant à partir du monocyte sanguin en histiocytes, macrophages, des plasmocytes se différenciant à partir des lymphocytes B, des cellules épithélioïdes, des cellules géantes, des granulocytes neutrophiles et éosinophiles, des mastocytes.. Mobiles et mobilisables, ces cellules résistent mieux à des conditions défavorables que d’autres cellules. Les cellules histiocytaires peuvent se spécialiser dans la phagocytose ou dans la sécrétion de médiateurs chimiques des réactions de défense ou enfin dans la surveillance immunitaire et la présentation des antigènes aux lymphocytes. Situé à proximité des vaisseaux sanguins, le mastocyte renferme des granulations qui contiennent, entre autres substances, de l’héparine, de l’histamine et de la tryptase. Lors de processus inflammatoires, on observe aussi dans les tissus conjonctifs des lymphocytes, des éosinophiles et des neutrophiles d’origine sanguine. Quant aux lymphocytes, ce sont des acteurs essentiels de la réponse immunitaire.

Matrice extracellulaire

Produite par les fibroblastes, la matrice extracellulaire se compose de fibres conjonctives (collagènes ou élastiques) baignant dans la substance fondamentale et de glycoprotéines de structure et d’adhésion. Gel hydraté, la substance fondamentale est formée par les glycosaminoglycanes (GAG) et les protéoglycanes. Les glycoprotéines de structure sont associées aux fibres conjonctives et à la substance fondamentale : elles servent d’intermédiaires dans l’adhésion cellulaire (contact focal ou adhérence focale). En effet, ces glycoprotéines sont reconnues et liées par des récepteurs spécifiques de la famille des intégrines en surface des cellules épithéliales et des cellules conjonctives. La matrice extracellulaire participe de façon majeure à la mécanotransduction par l’intermédiaire des glycoprotéines qui se déplacent sous l’effet du cisaillement, de l’étirement et interagissent avec les intégrines.

Transduction des signaux mécaniques dans le tissu conjonctif

De nombreux récepteurs présents à la surface des cellules conjonctives sont sensibles aux contraintes mécaniques engendrées par l’aiguille d’acupuncture et y répondront par une mécanotransduction. Outre les modifications structurales induites par cette action mécanique, mais qui peut être aussi thermique, cette mécanotransduction déclenchera à son tour des cascades complexes d’événements biochimiques dans la cellule elle-même (effet autocrine) ou à proximité (effet paracrine).

Les intégrines

Dans de nombreuses cellules telles que les fibroblastes (figure 2), les cellules endothéliales ou les cellules nerveuses nociceptives, une jonction mécanique peut se former entre la matrice extracellulaire de collagène et le cytosquelette intracellulaire : c’est la plaque d’adhésion cellulaire qui opère au travers des récepteurs transmembranaires : les intégrines. Il existe trois types d’adhésion cellulaire : les complexes focaux localisés au bord du lamellipode induit par la protéine Rac ; l’adhésion  focale en périphérie et induite par la protéine Rho et l’adhésion fibrillaire au centre de la cellule [ ^[7] ].Les adhésions cellulaires sont de larges complexes sous-membranaires qui gèrent, via les intégrines (composées d’hétérodimères α et β), les importantes fonctions cellulaires (la motilité, la prolifération, l’apoptose, et le détachement des cellules de leur support). Elles sont aussi impliquées dans la régulation et les métastases des cellules cancéreuses. Le complexe d’adhérence focale est maintenant bien connu et est constitué de protéines connectées entre elles, telles la taline, la paxilline, l’actine, la tensine, le SRC, la tyrosine kinase fyn, la graf, la MAP kinase, les protéines rho, rac, la focal adhesion kinase (fak) etc.., toutes protéines du cytosquelette. Ces zones d’adhésion cellulaire sont aussi modulées par des phénomènes de phosphorylation permettant le contrôle du mouvement des cellules. Ces phosphorylations de protéines constituent une relation fondamentale entre les récepteurs et la dynamique de la membrane. La phosphorylation des résidus tyrosine de protéines du cytosquelette en réponse aux propriétés d’adhérence des intégrines est un mécanisme majeur de la transmission de signaux contrôlant divers processus cellulaires, comme la migration et la survie [ ^[8] , ^[9] ].

Figure 2. Fibroblastes vus en microscopie confocale.

C’est pourquoi le résultat d’une déformation mécanique du tissu conjonctif par la puncture d’une aiguille d’acupuncture va déclencher toute une cascade de réactions cellulaires, incluant des interactions des protéines du cytosquelette avec modifications de structure liés au stress [ ^[10] , ^[11] ]. La polymérisation  des filaments d’actine du cytosquelette, en réponse à la recherche du deqi est l’une de ces réactions de stress, par l’intermédiaire des intégrines. La FAK (focal adhesion kinase), protéine particulièrement importante dans la transmission du signal mécanique sera activée par les intégrines. Elle va subir une phosphorylation en cascade qui va aboutir à l’activation de la voie des ERK (extracellularly regulated kinase) et de la MAP kinase (mitogen-activated proteine kinase). La ERK activée peut pénétrer dans le noyau du fibroblaste et réguler l’expression  des facteurs de transcription génétique comme le complexe AP-1 (activor protein-1), constitué d’une combinaison dimérique c-fos et c-jun ou activer les protéines liées au noyau comme le NF Kb (nuclear factor Kb), lequel va à son tour déterminer au final une transcription et une régulation de gènes du collagène XII, de la ténascine-C etc.. [11-13]. Le facteur de transcription AP-1 constitue un médiateur clé de multiples signaux extracellulaires et intervient dans l’initiation d’une réponse génétique appropriée de la cellule. AP-1 regroupe l’ensemble des dimères formés par interaction entre les produits des proto-oncogènes jun (c-jun, junB, junD) et fos (c-fos, fosB, fra-1, fra-2).

Canaux ioniques, protéine G, récepteurs de type tyrosine kinase, radicaux libres oxygénés

Un stress entraîne aussi une déformation du cytosquelette avec une hyperpolarisation des membranes cellulaires et activation des canaux ioniques potassiques et calciques [ ^[14] ]. Il y a accroissement de l’entrée de Ca²⁺ avec ouverture des canaux potassiques. Parmi les autres mécanosenseurs, la protéine G avec sa sous-unité γ est présente au niveau des sites d’adhérence focale riches en intégrines et adjacentes aux fibres d’actine F [ ^[15] ]. Du fait de sa co-localisation avec les intégrines, les protéines G sont indirectement impliquées dans la mécanotransduction. Les récepteurs de type tyrosine kinase interviennent aussi dans la mécanotransduction, de même que les radicaux libres oxygénés qui proviennent de l’oxydase membranaire NADH/NADPH avec activation de la nitric oxyde synthétase, enzyme intervenant dans la fabrication du monoxyde d’azote (NO) qui possède entre autres les capacités d’un neurotransmetteur avec effet paracrine, et également des propriétés vasomotrices [ ^[16] ]. La figure 3 récapitule les différents composants intervenant dans la mécanotransduction.

Figure 3. Schéma simplifié des voies de transductions mécaniques menant à l’activation des MAP kinases, ERK et du JNK par l’adhérence focale et les divers mécanosenseurs.

Mécanotransduction, cytosquelette et deqi

Le fibroblaste va donc développer tout un répertoire de réponse à un stress mécanique : un stress de court terme (quelques minutes à heures comme l’insertion d’une aiguille d’acupuncture) entraîne une redistribution de l’alpha et bêta-actine et un rapide remodelage du cytosquelette. Il n’y aura pas nécessairement transformation en myofibroblaste [ ^[17] ]. Le cytosquelette est un réseau de fibres intracellulaires, constitué de trois grandes familles de protéines : les filaments épais de tubuline ou microtubules, les filaments fins d’actine ou microfilaments et les filaments intermédiaires.

La lente propagation de la sensation de deqi le long des méridiens d’acupuncture peut être due à la rapide contraction des fibroblastes qui implique en quelques minutes une polymérisation de l’actine soluble globulaire [ ^[18] ]. Ainsi Langevin et coll. en employant une nouvelle technique ultrasonique in vivo (l’élastographie) ont permis de quantifier le déplacement du tissu pendant la manipulation de l’aiguille et ont détecté un déplacement spatial du tissu dans tous les quadrants et jusqu’à 4 cm d’éloignement par rapport au point de puncture [ ^[19] ]. En cas d’insertion et de rotation de l’aiguille d’acupuncture, il y a enroulement et attraction du tissu de la périphérie vers l’aiguille attirant la matrice extracellulaire vers les fibroblastes aux plaques d’adhérence focale sur lesquelles opèrent les intégrines, puis formation de lamellipodes (Rac induit) dans les régions de la cellule qui sont mécaniquement stimulées ; augmentation de la contraction de l’actinomyosine (Rho-induite) sans formation de fibres distinctes de stress ; migration de microtubules et stabilisation ; augmentation de la tension intracellulaire, expansion du fibroblaste et aplatissement en un tissu plat [ ^[20] ]. Ainsi les fibroblastes génèrent des médiateurs spécifiques actifs sur le fibroblaste lui-même (effet autocrine) ou sur les cellules proches et la matrice extracellulaire (effet paracrine). L’électroacupuncture au ES36 (zusanli) et au lanwei (point extra 33) chez des rats traumatisées peut augmenter ainsi l’activité de la protéine tyrosine kinase (TPK) dans la fraction sous-cellulaire des lymphocytes T activés, donc contribue au signal de transduction des lymphocytes T [ ^[21] ]. La plupart de ces travaux ont porté sur des cultures de fibroblastes, de cellules endothéliales ou de cellules musculaires lisses qui ont été soumises à un état de stress mécanique de plusieurs heures. Néanmoins, d’autres études ont démontré aussi que ces réactions pouvaient se voir au bout de quelques secondes ou minutes [22-24].

Conclusion

La réponse d’une cellule dans le tissu conjonctif, que ce soit un fibroblaste ou le neurone d’un récepteur neuro-sensoriel, à un stress mécanique représenté par l’insertion d’une aiguille d’acupuncture passe par une cascade de régulations impliquant la mécanotransduction. Celle-ci fait intervenir les intégrines et autres nombreux mécanosenseurs sur les plaques d’adhérence focale, le tout aboutissant à l’induction de facteurs de transcription, comme le complexe AP-1. Dans un prochain article, nous étudierons les réactions de transduction.

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Stéphan JM. Acupuncture, tissu conjonctif et mécanotransduction. Acupuncture & Moxibustion. 2006;5(4):362-367. (Version PDF imprimable)

Stéphan JM. Acupuncture, tissu conjonctif et mécanotransduction. Acupuncture & Moxibustion. 2006;5(4):362-367. (Version globale couleur)

Résumé : La transduction est l’une des clefs du mécanisme d’action de l’acupuncture. Elle permet par l’intermédiaire de récepteurs transmembranaires (récepteurs tyrosine-kinases, récepteurs couplés aux protéines G, récepteurs à cytokines etc..) d’engendrer les protéines cibles. Cette étude explore au travers de l’acupuncture expérimentale la complexité de la signalisation cellulaire activée grâce aux récepteurs de la membrane plasmique. Bases de la signalisation autocrine, paracrine, synaptique, voire hormonale, les molécules informationnelles sont très nombreuses : TNF-a, IL2, interférons, TGF, NGFR, PDGF, VEGF, TEK, IGF1, EGFR etc.. Cette revue bibliographique met en exergue les principales activées par l’acupuncture.  Mots-clés : transduction – mécanisme de l’acupuncture – récepteurs tyrosine-kinase – cytokine – revue.

Summary: Transduction is one of the keys of the mechanism of action of acupuncture. It allows via transmembrane receptors (receptor tyrosin-kinases, receptor coupled with the proteins G, cytokine receptors etc.) to activate target proteins. This study explores through experimental acupuncture the complexity of the cellular pathways activated thanks to the receptors of the plasmic membrane. Bases of autocrine, paracrine, synaptic, even hormonal pathways, the informational molecules are very numerous: TNF-a, IL2, let us interfere, TGF, NGFR, PDGF, VEGF, TEK, IGF1, EGFR etc. This bibliographical review puts forward the principal ones activated by acupuncture. Keywords: transduction – mechanism of acupuncture – receptors tyrosin-kinase – cytokine – review.

Après avoir vu dans un précédent article [ [1] ] les mécanismes de la mécanotransduction, nous allons continuer l’exploration du mode d’action de l’acupuncture en étudiant la transduction. On sait par exemple que l’augmentation de l’expression de l’ARNm de la cyclooxygenase 2 (cox2) en réponse à un stress est bloquée par la cytochalasine D. Celle-ci est inhibitrice aussi des microfilaments d’actine du cytosquelette que l’on sait très impliqués dans la mécanotransduction liée à la puncture de l’aiguille, montrant ainsi l’intervention de l’actine dans la synthèse de cox2 [ [2] ]. On sait aussi que la cox2 est une enzyme intervenant dans la transduction des prostaglandines par l’intermédiaire du récepteur prostaglandine F (PTGFR) couplé à la protéine G. La transduction peut faire ainsi suite à la mécanotransduction, être en relation avec une activation par voie auto, paracrine, synaptique, hormonale voire entrer dans le cadre de la neuromodulation. Par une analyse protéomique des différentes protéines exprimées lors de douleurs neuropathiques sur un modèle de rat Sprague-Dawley, Sung et coll. ont détecté trente-six protéines.

L’action de l’électroacupuncture (EA) appliquée au zusanli (ES36) restaurent l’expression normale des protéines. Sung et coll. constatent que vingt et une de ces protéines identifiées sont impliquées dans un certain nombre de processus biologiques dont l’inflammation, le métabolisme enzymatique et les signaux de transduction [ [3] ]. De la même manière en 2006, Zhou et coll. ont montré l’intervention des signaux cellulaires de transduction lors du traitement acupunctural par le méridien de Coeur lors d’une ischémie myocardiaque expérimentale [ [4] ].   Le message moléculaire (hormones, neurotransmetteurs, facteurs trophiques) permet d’assurer les grandes fonctions physiologiques et doit être détecté par les cellules cibles sur lesquelles il agit. Cela correspond au message délivré par la transduction en rapport avec l’activation des protéines transmembranaires ou récepteurs sensibles aux molécules présentes dans le milieu extracellulaire ou sensibles aux facteurs physiques. L’interaction spécifique entre une molécule intercellulaire et un de ses récepteurs entraîne des réactions en cascade à partir de la face intracellulaire de la membrane plasmique : c’est le processus de transduction du signal. Au terme, par la synthèse de molécules informationnelles protéines cibles, le signal pourra être autocrine, paracrine, synaptique voire hormonal. Cette étude fait la revue des mécanismes de la transduction impliquant les récepteurs transmembranaires à tyrosine-kinases, à cytokines  et une cascade de molécules informationnelles lors de l’action de l’acupuncture.

Signalisation cellulaire

La signalisation cellulaire se fait par deux voies différentes.

A proximité de la cellule

Signalisation paracrine

Les cellules émettrices et les cellules cibles  sont des types cellulaires différentes. Les cellules émettrices produisent et délivrent un signal vers les cellules cibles situées à proximité.

Signalisation autocrine

Les cellules émettrices et les cellules cibles sont de même type cellulaire. Les cellules produisent un signal qui peut se fixer sur ses propres récepteurs. Ce type de transmission permet de coordonner l’action d’un groupe cellulaire

A distance de la cellule

Deux types de cellules, les neurones et les cellules endocriniennes interviennent dans cette signalisation à distance qui seront respectivement la signalisation synaptique et la signalisation hormonale. En effet, les neurones par l’intermédiaires de leurs axones entrent en contact avec des cellules cibles éloignées, avec envoi d’un potentiel d’action et libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique, tandis que les cellules endocrines libèrent directement leurs molécules informationnelles dans le sang et transmettent donc leur signal à des distances énormes à l’échelle cellulaire (figure 1).

Figure 1. Les signalisations autocrine, paracrine et synaptique.

Les récepteurs impliqués dans la transduction cellulaire

Un système transductionnel transforme un type de signal biochimique en un autre type de signal biochimique (par exemple une activité enzymatique intracellulaire ou nucléaire). La transduction fait intervenir plusieurs types de récepteurs : les récepteurs métabotropiques (les récepteurs à activité tyrosine-kinase, les protéines G, les récepteurs guanylyl-cyclases, les récepteurs ionotropiques (les canaux ioniques calciques, potassiques, sodiques, les récepteurs à neurotransmetteurs comme les récepteurs NMDA, GABA, nicotinique, AMPA, 5HT₃ etc..), les récepteurs à cytokine etc.. Des enzymes comme la famille des NAD(P)H oxydases (NOX1, NOX2 etc.) entraînant une libération de radicaux libres oxygénés (superoxyde O^–₂) interagissant avec le monoxyde d’azote interviennent aussi dans les mécanismes de la transduction cellulaire. Il existe à l’heure actuelle environ 87 récepteurs à activité tyrosine-kinase, regroupés selon leur organisation structurale en plusieurs familles. L’activation d’un ou plusieurs de ces récepteurs peut conduire à l’entrée du calcium ou à l’activation de différentes cascades biochimiques par les protéines effectrices qui sont soit des enzymes (AMP cyclique, GMP cyclique, phospholipase C ou A2), soit des canaux ioniques ou des transporteurs de neurotransmetteurs. En effet, dans une même cellule les systèmes de transduction peuvent interagir les uns avec les autres. Plusieurs systèmes de transduction peuvent être activés simultanément et même interférer entre eux pour générer une réponse physiologique complexe.

Le signal intracellulaire métabotrophique revêt souvent deux formes : réaction de phosphorylation par addition d’atomes de phosphore sur des protéines ou synthèse de molécules de signalisation intracellulaire, les seconds messagers. Cette dualité résulte essentiellement de l’existence de deux sous-groupes de récepteurs : les récepteurs tyrosine-kinases (phosphorylation) et les récepteurs couplés aux protéines G (activation des seconds messagers). En général, les molécules informationnelles extracellulaires activent les signaux de transduction par leurs actions sur des récepteurs métabotropiques couplés à des protéines G lorsqu’il s’agit de neurotransmetteurs et sur des récepteurs tyrosine-kinases lorsqu’il s’agit de mitogènes (neurotrophines et autres facteurs de croissance).

L’action d’un récepteur métabotropique est plus lente que celle d’un récepteur ionotropique (ce sont aussi des récepteurs pour neurotransmetteurs qui agissent en quelques millièmes de secondes) en raison des réactions enzymatiques en cascade nécessaires à la genèse des seconds messagers et de l’action des seconds messagers sur les protéines présentes dans la cellule. Ainsi la latence d’une réponse cellulaire finale initiée via un récepteur métabotropique se chiffre en minute, voire heure [ ^[5] ].

Les récepteurs tyrosine-kinases

Comme les intégrines impliquées essentiellement dans le mécanisme de mécanotransduction, ces récepteurs possèdent une activité enzymatique de phosphorylation dont les cibles sont les résidus tyrosines des protéines. Les principaux récepteurs tyrosines-kinases sont : platelet-derived growth factor (PDGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), TEK tyrosine kinase (TEK), epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (FGF), insulin-like growth factor 1 (IGF1), anaplastic lymphoma kinase (ALK), neurotrophic tyrosine receptor kinase (NTRK2) (voir figure 2).

Figure 2. Les structures du récepteurs IGF1, du domaine catalytique de la tyrosine kinase (TyrKc) et de l’IGF1.

Une activité de kinase s’enclenche lorsque le médiateur se fixe sur le récepteur tyrosine-kinase. Il y a alors apparition de tyrosines phosphorylées qui vont entraîner soit l’activation en chaîne d’une cascade de kinases, soit l’activation de protéines dites « adaptateurs » (Shc, Grb2, GEF, flk1, Sos&) :

–        l’activation en chaîne d’une cascade de kinases par phosphorylation va stimuler la phophatidylinositol-3-kinase (PI3K), puis la protéine AKT ; une autre cascade de réactions passe par la phosphorylation de la phospholipase C (PLC) et comme pour les protéines G, activation de la calmoduline kinase (CaMK) par la voie de l’IP3 (inositol triphosphate) et par la voie de la diacylglycérol (DAG), activation de la kinase C (PKC), puis du mitogen-activated protein kinase kinase (MEK), du mitogen activated protein kinase (MAPK) et enfin de l’ERK (extracellularly regulated kinase).

–        les protéines dites « adapteurs » stimulent une protéine G particulière : la protéine Ras dont le rôle est d’activer des kinases (les MAP kinases et les protéines kinases). L’essentiel du mécanisme de transduction repose, comme dans la mécanotransduction, sur la cascade de réactions de phosphorylation déclenchant une modification du fonctionnement cellulaire avec transcription et biosynthèse de protéines cibles.

Action de l’acupuncture sur les facteurs de transcription avec modifications de l’expression génique

Chez le macaque rhésus, une technique à micromatrice d’ADN a été employée pour analyser le profil de l’expression génétique dans l’ischémie résultante d’une occlusion d’une artère cérébrale et lors d’une ischémie traitée par électroacupuncture. Il s’avère que dans le groupe EA – ischémie, 10% du total des gènes examinés (8% de gènes dans le groupe ischémie seul) ont été affectés, et ceci en rapport avec des gènes liés à un signal de transduction, une réponse au stress, des gènes de réparation de l’ADN. Un des plus représentatifs de ces gènes est l’expression de l’ARNm de l’insuline-like growth factor-1 (IGF1) dans le striatum et l’hippocampe [ ^[6] ].

Une atteinte de la muqueuse gastrique stress induite par immersion dans l’eau et immobilisation a été traitée par électroacupuncture par les points du méridien d’Estomac (sibai : ES2, liangmen : ES21, zusanli : ES36 ; groupe ES : n = 12), par les points du méridien de Vésicule Biliaire ( yangbai : 14VB, riyue : 24VB, yanglingquan : 34VB ; groupe VB : n = 12), le tout randomisé avec trois autres groupes (groupe normal n = 8 ; groupe modèle n = 8 ; groupe sérum n = 12). Yang et coll. observent que l’expression du gène du récepteur de l’epidermal growth factor receptor (ARNm EGFR) est plus élevée de manière statistiquement significative (p<0,01) dans le groupe ES par rapport aux autres groupes  [ ^[7] ].

Une autre étude a objectivé que l’électroacupuncture appliquée sur le ES36 (zusanli) influence l’expression de la brain-derived neurotrophic factor (BDNF) dans l’hippocampe d’un groupe de rats exposés à un stress d’immobilisation dans des saCoe en plastique. L’analyse de la réaction de polymérase et l’isolation de la transcription de l’ARN montrait que la stimulation électroacupuncturale restaurait de manière statistiquement significative l’expression de l’ARNm du BDNF chez les rats soumis à un stress d’immobilisation [ ^[8] ]. Le BDNF est la protéine encodée par le gène de la cytokine nerve growth factor (NGFR) et peut être aussi le ligand d’un récepteur tyrosine kinase, le tropomyosin receptor kinase B (TrkB).

Action de l’acupuncture sur les facteurs trophiques

Les récepteurs NMDA (composés d’une combinaison de sous-unités NR1 et de sous-unités NR2 et/ou NR3) sont des récepteurs ionotropiques activés par le glutamate et impliqués dans la toxicité excitatrice cérébrale post-ischémique. Le NGF (nerve growth factor) appartient à la classe des facteurs de croissance neurotrophiques. C’est une cytokine qui est impliquée dans la survie cellulaire et dans la neuroprotection via la voie des ERK (extracellularly regulated kinase) ou celle de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) activée par le récepteur au NGF, la tropomyosin-related kinase A (TrkA). L’électroacupuncture (EA) diminue l’expression élevée de la sous-unité NR1 et régule le niveau de TrkA chez le rat avec occlusion moyenne de l’artère cérébrale. Neuroprotection de l’EA qui est médiée par la stimulation de la voie de l’PI3-kinase, mais pas par celle des ERK [ ^[9] ]. AKT est une protéine kinase à sérine/thréonine qui favorise la prolifération cellulaire et la survie, s’opposant donc à l’apoptose. Cette protéine est l’acteur incontournable de la voie PI3K, une des voies majeures de conduction des signaux oncogéniques tels ceux initiés par les récepteurs EGF-R et erbB2. L’électroacupuncture aux points baihui (VG20) et renzhong (VG26) va activer la voie de survie AKT par phosphorylation de l’AKT chez le rat normal. La phospho-Akt (p-Akt) est augmentée 8h et 24h après EA au niveau du gyrus dentelé de l’hippocampe, du noyau caudé et du secteur CA1 du cortex [ ^[10] ].

Les facteurs de croissance sont des polypeptides ou des protéines de faible poids moléculaire qui stimulent la multiplication cellulaire des tissus. Il en existe plusieurs espèces la plupart découvertes fortuitement dans des tumeurs (TGF alpha, EGF, NGF, PDGF, IGF-1, etc..). Les TNF (tumor necrosis factor) sont aussi des facteurs de croissance pour les lymphocytes ou les fibroblastes. Ces facteurs sont reconnus par des récepteurs membranaires spécifiques qui sont le plus souvent des tyrosine kinases. Chez des chats subdivisés en cinq groupes de cinq, on sectionne partiellement et unilatéralement les ganglions des racines de la corne dorsale de la moelle épinière de L1-L5 et L7-S2, tout en épargnant L6. Les auteurs montrent que le nombre de neurones IGF1 positifs est augmenté de manière statistiquement significative (p<0,05) au niveau du ganglion dorsal de L6 dans le groupe de chats avec électroacupuncture versus le groupe sans électroacupuncture [ ^[11] ].Après électrostimulation de ES36 chez dix huit rats divisés en trois groupes à muqueuse gastrique à lésion stress-induite par le froid, les taux plasmatiques de prostaglandine I2 (PTGIR) étaient statistiquement augmentés alors que le TNF et le thromboxane A2 (TBXA2) étaient diminués (p<0,001) [ ^[12] ].

Action de l’acupuncture sur le système immunitaire

L’activité de la protéine tyrosine kinase (PTK) est augmentée par l’électroacupuncture au ES36 (zusanli) et au lanwei (point extra 33) chez des rats traumatisées au bout de 5 secondes avec un pic de réponse à 45 secondes dans la fraction sous-cellulaire des lymphocytes T activés. L’électroacupuncture contribue ainsi au signal de transduction des lymphocytes T, et prévient l’inhibition de l’activation de la PTK habituellement induite par un stress de traumatisme [ ^[13] ]. Dans une autre étude sur deux groupes de sept rats (Groupe EA, électroacupuncture 1,5Hz 30 mn toutes les 16 heures pendant deux jours sur 36ES ; groupe contrôle), Kim et coll. ont identifié par une technique à micromatrice d’ADN (DNA microarray technique) 154 gènes en réponse à l’EA. L’expression de l’ARNm de la PTK est augmentée de manière statistiquement significative (p<0,05) alors que celles de la protéine tyrosine phosphatase (PTP) et de la tyrosine phosphatase 1 (SHP-1) sont diminuées (elles participent à l’extinction des signaux des tyrosines kinases) entraînant une augmentation de l’activité des cellules NK (natural killers) du système immunitaire. A noter aussi l’augmentation très significative de l’expression de l’ARNm de la vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) qui est le ligand de nombreuses intégrines (ITGA4, ITGB1..) des lymphocytes B circulants mais aussi qui est exprimée dans les cellules endothéliales activées par les cytokines et régulée par l’interféron gamma (INFG)  [ ^[14] ]. La figure 2 récapitule toutes les voies de la transduction induites par les récepteurs tyrosine kinase.

Figure 2. Les voies de transduction liées aux récepteurs à tyrosine-kinase.P : phosphate ; tyr : tyrosine ; ERK : extracellularly regulated kinase ; PI3K : phophatidylinositol-3-kinase ; CaMK : calmoduline kinase ; IP3 : inositol triphosphate ; DAG : diacylglycérol ; PKC : kinase C ; MEK : mitogen-activated protein kinase kinase ; MAPK : mitogen activated protein kinase ; GTP : guanosine triphosphate ; GDP : guanosine diphosphate ; PLC : phospholipase C ; JAK : janus kinase.

Autres récepteurs membranaires : récepteurs à cytokine

Il existe de nombreux autres récepteurs membranaires. Voici les principaux qui peuvent intervenir en acupuncture par « dowregulation » (la densité du nombre de récepteurs diminue lorsque la concentration du ligand ou molécule informationnelle extracellulaire augmente) ou par « upregulation » (à l’inverse, la densité du nombre des récepteurs augmente) : les récepteurs à cytokine : tumor necrosis factor alpha (TNF-a) [ ^[15] ], à interleukine 2 (IL2) [16-18], à interférons [17 ], transforming growth factor (TGF) [19,20], le nerve growth factor receptor (p75NTR ou NGFR) [21] etc..

Trente volontaires sains ont été randomisés en trois groupes de dix personnes, un groupe dit de renforcement par puncture du zusanli (36ES), un autre dit de réduction et le groupe contrôle. Dans le groupe de renforcement, le niveau de transcription de l’ARNm STAT5 a été augmenté dans les cellules mononucléaires du sang périphérique (p<0,01) alors qu’il n’y a pas de changement dans les 2 autres groupes. Les auteurs concluaient que l’action immunorégulatrice de la méthode de renforcement impliquaient les signaux de transduction des cytokines par la voie JAK/STAT [ ^[22] ]. La protéine STAT est phosphorylée en réponse aux facteurs de croissance et aux cytokines (interleukine 2 (IL2), IL3 etc.. et par l’intermédiaire de la kinase janus (JAK) qui a une activité de tyrosine kinase et qui est liée à la surface du récepteur à cytokine (voir figure 3).

Figure 3. Action du 36ES sur les étapes de la voie de transduction des récepteurs à cytokine et la voie JAK-STAT.

NF-kappa-B (NFKB) est une protéine complexe, régulatrice de transcription, activée par de nombreux stimuli intra et extracellulaires, tels que les cytokines (TNF), les radicaux libres oxydants, les irradiations ultraviolettes etc.. La NFKB activée se transfère dans le noyau  et stimule l’expression de gènes impliqués dans une grande variété de fonctions biologiques comme la réponse inflammatoire. NF-kappa-B agit sur de multiples gènes, activant prolifération et différenciation cellulaires : ostéoclastes, cellules cancéreuses, cellules vasculaires, lymphocytes, cellules bronchiques. Park et coll. ont montré que l’électroacupuncture à la fréquence de 2 et 100 Hz au 36ES entraînait une analgésie avec implication de la NFKP aussi bien dans les hautes que basses fréquences [ ^[23] ].

La concentration du tumor necrosis factor alpha (TNF-a) dans le sérum et le niveau de l’expression de l’ARNm du TNF-a sont augmentés de manière statistiquement significative (p<0,01) dans le groupe « rectocolite hémorragique expérimentale (RCHEx) » chez les rats non traités par acupuncture (n = 8)  par rapport au groupe de rats « contrôle sans RCHEx » (n =8). L’électroacupuncture sur le zusanli (36ES) va inhiber de manière statistiquement significative (p<0,01) la TNF-a et l’ARNm du TNF-a dans le groupe RCHEx traité (n = 8). Par contre dans le groupe RCHEx traité par des non-points d’acupuncture, il n’y a pas de différence significative avec le groupe RCHEx (p>0,05) [15 ] .

L’électroacupuncture et la moxibustion ont été appliquées sur un modèle de rectocolite hémorragique (RCH) du rat afin d’étudier leurs actions sur l’apostose du polynucléaire neutrophile. Après randomisation en trois groupes (contrôle, EA, moxibustion), les auteurs ont pu constater qu’il y avait une amélioration de la RCH dans le groupe EA et moxibustion par diminution de la concentration de l’interleukine 1 bêta (IL1beta) et de IL-6 et de la TNF-alpha en rapport avec une « downregulation » des cytokines des monocytes et une apostose des neutrophiles [ ^[24] ].

Chez les rates présentant des ovaires polykystiques induits par du valérate d’estradiol (OPK), l’électroacupuncture module la concentration du NGF (Nerve Growth Factor)  dans les ovaires [ ^[25] ]. Ainsi on sait que l’électroacupuncture affecte l’implication du NGF dans le dysfonctionnement ovarien [ ^[26] ] et normalise la NGFR dans les ovaires polykystiques induits chez les rats [21 ].

Conclusion

Les mécanismes de l’acupuncture grâce au progrès de la biologie sont de mieux en mieux connus, mais passent par une complexité croissante. Si la mécanotransduction explique la phase initiale de l’acupuncture, la réponse transductionnelle de la cellule du tissu conjonctif, que ce soit un fibroblaste, une cellule étrangère circulante (histiocytes, mastocytes, plasmocyte, lymphocyte B etc..), une cellule endothéliale ou le neurone d’un récepteur neuro-sensoriel passe par une multitude de réactions possibles et de régulations aboutissant à l’induction de protéines cibles. Cette étude montre que l’acupuncture aboutit à activer les récepteurs à tyrosine-kinase et ceux à cytokines. Nous verrons dans un prochain article que d’autres récepteurs sont concernés comme les récepteurs couplés à la protéine G ou le système impliquant les enzymes de la famille des NAD(P)H oxydases et l’intervention du monoxyde d’azote (NO).  

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Stéphan JM. Acupuncture, récepteurs transmembranaires à tyrosine-kinases, à cytokines et transduction. Acupuncture & Moxibustion. 2007 Mars;6(1):79-86. (ancienne Version)