La mécanotransduction

Le brevet icoone : l'innovation roboderm
Article écrit par Frédéric DUBAYLE, Masseur-Kinésithérapeute, Ostéopathe & Référent Scientifique pour Allcare innovations

Depuis des décennies, la mécanobiologie, qui étudie comment les cellules et les tissus répondent aux conditions mécaniques de leur environnement, connaît un renouveau spectaculaire.
Elle profite notamment de nouvelles techniques permettant d’observer presque en direct les cellules se déformer, résister à une pression, réorganiser leur cytosquelette ou déclencher des cascades de réactions biochimiques face aux forces mécaniques extérieures.

1. COMPRÉHENSION

Une brève revue de la biologie cellulaire, moléculaire et de la structure du tissu conjonctif est nécessaire pour une compréhension claire de la mécanotransduction et des réponses cellulaires qui en résultent.

Beaucoup d’entre nous depuis des années ont suivi, étudié puis pratiqué selon des cours de biologie d’une époque antérieure à la science contemporaine, lorsque la cellule contenait un cytoplasme visqueux entouré d’une membrane avec un noyau et d’autres organites à l’intérieur, dont les fonctions étaient mal élucidées. Le tissu conjonctif n’était alors que superpositions de couches lamellaires glissant les unes par rapport aux autres. Des explications scientifiques se sont bornées à la notion du concept d’élasticité ou de l’existence de tissu conjonctif lâche lamellisé avec plus ou moins un espace virtuel, explications dont la biomécanique est plus qu’incertaine.

Notre pratique à la recherche de crédibilité scientifique se partageait le massage et ses manœuvres type palpé/roulé, l’électrothérapie et la rééducation fonctionnelle.

Notre compréhension actuelle est que les cellules vivantes ont leur propre cytosquelette, un cadre moléculaire interne qui peut détecter, générer et répondre aux forces appliquées à travers la membrane : le monde du Système Collagénique Multi-Microvacuolaire d’Absorption Dynamique (M.C.D.A.S) du Dr Guimberteau.

Notre pratique actuelle dépend de ces multiples recherches nous procurant des technologies fantastiques : la Multi-Micro-Stimulation Alvéolaire (MMSA) véritable Mésocinétique, mouvement en 3D de l’ensemble de la toile conjonctive. Nous savons maintenant que les cellules sont dynamiques et peuvent se déformer, migrer, proliférer ou agir sur leur environnement en fonction des signaux qu’elles reçoivent de leur environnement, qu’ils soient chimiques ou mécanique via la matrice Extra cellulaires (ECM).

2. LA MÉCANO-BIOLOGIE-CELLULAIRE

Imaginez qu’un éthologue tente d’étudier le comportement des baleines ou autres animaux sans tenir compte de leur capacité à émettre et percevoir des sons. Assurément, un bon nombre de ses observations resteraient inexplicables. C’est un peu dans cette situation que se trouvaient la biologie cellulaire et la biologie du développement il y a seulement vingt ans. Les scientifiques cherchaient à comprendre comment les cellules réagissent à leur environnement biochimique.

Mais à l’exception de quelques équipes, ils négligeaient la capacité des cellules à « sentir » et à exercer des forces mécaniques. Or celles-ci ne flottent pas dans le vide : les tensions et pressions que les cellules subissent leurs donnent des informations indispensables pour s’adapter, pour adhérer à leur support ou pour migrer comme lors du développement embryonnaire. Ce sont des protéines, comme la décorine glycosylées grâce à des liaisons covalentes anioniques avec des glyco aminoglycanes ou polysaccharides sulfatés, qui en sont les principaux protagonistes.

Leurs fortes charges négatives facilitent le passage ionique et attirent les molécules d’eau à l’intérieur de la vacuole, expliquant leur rôle d’adaptation aux changements de volume, de résistance aux contraintes de pression, créant de l’œdème, remplissant les espaces et facilitant la charge hydrique. Le lien moléculaire entre les fibrilles de collagène I et les protéoglycanes pourrait être la présence de collagène type IV, filamenteux composé de 2 domaines globulaires et d’une courte triple hélice, s’assemblant sous la forme d’une structure évoquant un collier de perles.

Le collagène I a aussi des interactions avec la décorine, protéoglycanes de petite dimension, mais aussi avec des glyco aminoglycanes non sulfatés comme la hyaluronane.

Cet ensemble intra-vacuolaire permet de résister à la compression alors que les fibres de collagène ou d’élastine résistent à la tension en développant des capacités à se déplier et replier sous la contrainte mécanique.

3. LA MÉCANOTRANSDUCTION

C’est donc l’abandon de la théorie des espaces lamellaires, concentriques et stratifiés au profit d’une matière vivante continue dont l’unité fonctionnelle est la micro-vacuole. En dehors de ces concepts, depuis plus de 50 ans, la recherche scientifique est passée au niveau microscopique et a abandonné le concept global, mésosphérique. La dissection chirurgicale in vivo permet de constater qu’il n’y a que des connections tissulaires, une véritable continuité histologique sans séparations nettes que ce soit entre la peau et l’hypoderme, les vaisseaux, puis l’aponévrose et le muscle. On discerne partout des structures qui assurent le glissement, que ce soit entre l’aponévrose musculaire, les structures graisseuses, le derme ou au sein de l’endothélium dans le domaine de la rhéologie.

Nos structures sont en situation de précontrainte et donc développent une tension tissulaire.

Cette tension est répartie dans toutes les structures composant la matière vivante et en particulier la trame fibrillaire du System Collagénique Micro-Vacuolaire à Absorption Dynamique (MVCAS). La capacité de dépolarisation du fascia dépend de la présence de récepteurs intra-fasciaux spécifiques captant la pression mécanique et la transductance, d’une information mécanique locale en une information électrique générale.

Duologie permanente « tissu fascial – Récepteurs intra fasciaux »

Toutes ces observations et conclusions sur le jeu fibrillaire, permettant une infinité de ressources dynamiques en réponse à la contrainte, ne doivent pas ignorer le volume intra-vacuolaire et inter-fibrillaire. Les forces physiques conventionnelles telles que la pression osmotique, les gradients électriques, la tension superficielle et les tensions intermoléculaires vont prendre tout leur rôle. Les gels de protéoglycanes ont sûrement une implication mécanique dans la réponse à la traction en plus des rôles de nutrition et lubrification. La constante du volume comprimé et les différentes formes résultantes donnent un potentiel de souplesse considérable mais aussi de résistance, diffusant de façon rapide au travers du système de glissement. Le volume et le cadre ne peuvent être dissociés : mécanotransduction et tenségrité.

4. MICRO-STIMULATION ET MICRO-VACUOLE

La notion d’équilibre des forces au sein de la structure est aussi incontournable que la capacité adaptative aux contraintes. Nous avons observé que la fibrille sollicitée répond tout d’abord par un allongement, ce qui témoigne d’un réarrangement moléculaire avec une capacité à la récupération de la forme initiale instantanée. Une précontrainte interne, comme un ressort, semble être en premier sollicitée pour de minimes tensions.

Les fibres sous sollicitation mécanique peuvent se diviser, sans apparence brutale dans l’espace en plusieurs autres fibrilles qui se dispersent, elles peuvent ainsi répartir les forces et les absorber efficacement. Les fibres peuvent glisser les unes par rapport aux autres sur un point charnière mobile tout le long de l’une des deux fibres.

Les fibres, à leur jonction avec d’autres, ont la capacité soit de fusion soit de scission au sein d’un gel commun témoignant d’une fluidité visqueuse capable de friction ou attraction explicable par des liaisons covalentes.

L’ensemble de ces capacités fibrillaires, sous tendues elles-mêmes par des capacités moléculaires, offrent une infinité de solutions d’adaptation pour donner une réponse à la contrainte imposée.

La compréhension de ce phénomène ne peut s’entrevoir que dans les 3 dimensions de l’espace. Les éléments doivent être précontraints et la stabilisation doit être un équilibre entre forces opposées de tension et compression ce qui permet de conserver forme, solidité, adaptabilité multidirectionnelle et indépendance vis-à-vis de la gravité. La gravité dès lors voit son rôle décliner, en particulier lors des phases d’élaboration ou de croissance. Toutes les structures de l’architecture réparties dans l’espace sont donc réactives à la moindre tension accrue sur l’un des éléments et transmise à tous les éléments, même éloignés. Toute compression locale change la tension globale. Dès son élaboration, la forme ne peut être qu’en équilibre. Les séquences d’entrelacs, d’enchevêtrements de structures fibrillaires par le pouvoir récursif de mouvements à l’intérieur de mouvements, se trouvent alors hors de portée de l’approche analytique standard.

4. MÉCANO-TRANSDUCTION / MÉCANO-BIOLOGIE / MÉCANO-NEUROLOGIE

5.1. Les corps de Pacini

Ils sont sensibles à des manipulations de haute vélocité mais aussi sensibles à des techniques vibratoires. D’un point de vu fonctionnel, ces récepteurs sont dits phasiques ou à adaptation rapide. En d’autres mots, une réponse effectrice se manifeste, quasiment instantanément, après stimulation du récepteur.

5.2. Les récepteurs de Ruffini

Ils sont sensibles à la pression lente et profonde. On les trouve abondamment dans les tissus soumis à un étirement chronique. En opposition avec les récepteurs de Pacini, les récepteurs de Ruffini sont qualifiés de toniques ou à adaptation lente. Ils engendrent une réponse maintenue tout au long du stimulus. Ils jouent, entres autres, un rôle postural, pour le maintien de l’équilibre dans l’environnement.

5.3. L’organe tendineux de Golgi

Il a une sensibilité proprioceptive et son but est de renseigner la position de l’articulation dans son environnement spatial. Aussi présent au niveau des jonctions myotendineuses (plus sur le versant musculaire que sur le versant tendineux), son rôle, à cet endroit, est de quantifier la tension qui s’exerce sur le tendon du muscle.

5.4. Les récepteurs interstitiels

Il existe un quatrième groupe de mécanorécepteur intra-fascial : les récepteurs interstitiels de type II et IV. La majorité des récepteurs interstitiels répondent à la pression ou à la tension mécanique. Ce sont les récepteurs les plus abondants que nous retrouvons dans tous les types de fascias. Ils ont la capacité de réagir à des unités de pression à seuil bas (unité LTP) mais aussi à des unités de pression à seuil élevé (unité HTP). Ainsi, ils peuvent aussi bien répondre à un contact très léger comme pourrait l’être le « pinceau d’un peintre » (Mitchell et Schmidt, 1977) qu’à une pression profonde prononcée. Les mécanorécepteurs interstitiels ont aussi un rôle dans la thermoception, la chémoreception et la nociception.

6. QUEL TRAITEMENT ?

Cette nouvelle vision du tissu conjonctif, zone de travail de notre quotidien professionnel, remplace totalement le concept traditionnel des structures en couches lamellaires et nous impose une nouvelle manière de traiter toutes pathologies et autres défauts tissulaires fonctionnels. La multi-micro-stimulation alvéolaire véritable mécano-transduction témoigne du lien indiscutable entre le cytosquelette et le noyau cellulaire. Ces micro-mouvements physiologiques disparaissent lentement de façon globale ou localement en présence de cicatrices, de brûlures, de dommages causés par l’environnement ou des traumatismes et autres maladies fonctionnelles.

Deux technologies peuvent être mises en avant pour traiter ces tissus :

  • La technologie de mobilisation qui par chacune des micro–alvéoles des mécano-transmetteurs produit une action  pénétrante profonde multi orientée sur les micro-vacuoles.
  • La biostimulation laser/led utilisant la lumière avec des intensités limitées et des longueurs d’onde dans la plage : 540nm – 1050nm qui entraînent une réaction photochimique modifiant la perméabilité de la membrane cellulaire. Elles créent une information mécanique qui suit le développement de la sécrétion chimique dont dépendent la circulation artérielle, veineux et lymphatique, drainage intra et inter cellulaire.

EN RÉSUMÉ
Cette nouvelle vision du tissu conjonctif amène à traiter les différentes pathologies sous un autre angle mêlant mobilisation mécanique et biostimulation. Ces deux axes permettent un spectre de traitement large et diversifié allant de la simple douleur à l’accélération de la réparation tissulaire. L’individu, être global, s’épanouit dans son environnement à travers la trame conjonctive qui le définit et le conditionne. Véritable intermède entre le milieu extérieur et le milieu intérieur.

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