Thermorécepteurs

Sensation thermique

La thermoréception est la sensation des variations de température. Elle constitue l'une des fonctions sensorielles les plus fondamentales chez toutes les espèces et est essentielle à la survie. Les températures ambiantes sont détectées par les variations de température cutanée. Un processus clé de la thermoréception est la conversion de l'énergie thermique en signaux électriques, un processus dont la médiation est assurée par des thermorécepteurs sensibles à des plages de température spécifiques. Il est souvent difficile de distinguer la thermoréception d'autres sens comme la nociception ; la sensation de température suit le même chemin que la sensation de douleur.

La sensation thermique est véhiculée par les ganglions de la racine dorsale (GRD) et les ganglions du trijumeau, qui abritent les corps cellulaires des neurones sensoriels. Le signal est ensuite transmis aux cibles centrales des neurones thermosensibles situés dans la corne dorsale de la moelle spinale et les noyaux du nerf trijumeau, où l'information thermique est traitée. Là, des interneurones fonctionnellement distincts répondent à des stimulus sensoriels spécifiques :

• Les neurones « thermosensibles au froid » réagissent à des températures froides inoffensives ;
• Les neurones polymodaux (HPC) réagissent à la chaleur, au pincement et au froid nocifs
• Les neurones « NS » (nociceptifs spécifiques) réagissent à la chaleur et au pincement nocifs ;
• De rares neurones « thermosensibles à la chaleur » ne réagissent qu'à des températures chaudes inoffensives.

Dans la corne dorsale, les neurones sensoriels font synapse avec des neurones de second ordre, qui décussent ensuite vers le côté opposé et remontent jusqu'au thalamus via le faisceau spinothalamique. Dans le thalamus (neurones de troisième ordre), le signal est traité et transmis au cortex somatosensoriel pour être interprété, intégré à d'autres données sensorielles et déclencher des réponses appropriées, comme s'éloigner d'une source de chaleur.

La sensation thermique commence par des protéines intramembranaires réceptrices spécifiques situées dans les terminaisons nerveuses libres de la peau. Les thermorécepteurs fonctionnent grâce à des canaux ioniques thermosensibles. Lorsqu'elle est exposée à une certaine température (par exemple, en plaçant la main sous l'eau chaude de la douche), la membrane cellulaire des thermorécepteurs modifie son état électrique (la tension). L'ampleur de cette variation dépend de l'intensité du stimulus (la température de l'eau). C'est ce qu'on appelle un potentiel gradué. La variation de tension nécessaire pour générer un signal est appelée seuil, et le signal électrique résultant est appelé potentiel d'action. Les variations locales de température des tissus entraînent l'ouverture des canaux, permettant le passage des ions. La zone cutanée où un seul récepteur est sensible au chaud ou au froid est appelée champ récepteur du thermorécepteur et mesure environ quelques millimètres. Les thermorécepteurs sont des récepteurs toniques, ce qui signifie qu'ils répondent à un stimulus thermique aussi longtemps que celui-ci est présent.

Les thermorécepteurs peuvent détecter des plages de température inoffensives et nociceptives (nocicepteurs thermiques). Les canaux de détection de température appartenant à la superfamille des TRP (potentiels récepteurs transitoires) sont également appelés canaux ioniques Thermo TRP. Ces canaux sont classés en sous-familles, notamment :

• Canonique (TRPC)
• Mélastatine (TRPM)
• Ankyrine (TRPA)
• Vanilloïde (TRPV)

Certains de ces canaux sont activés par la chaleur (TRPM2/3/4/5, TRPV1-4), tandis que d'autres sont activés par le froid (TRPA1, TRPC5, TRPM8). Les canaux TRP thermiques sont des récepteurs polymodaux, c'est-à-dire activés en réponse à plusieurs types de stimulus tels que la température, la tension, le pH, les lipides et les agonistes. Ils peuvent également ajuster leur seuil de température pour l'adaptation thermique évolutive, jouant ainsi un rôle crucial dans l'adaptation environnementale des espèces.

Sensation de chaleur nocive

La transition d'une chaleur inoffensive à une chaleur nocive (douloureuse) est perçue vers 43 °C. Le canal ionique récepteur de la chaleur nocive est TRPV1. Le seuil d'activation de ce canal est de 42 °C ; une température plus élevée déclenche un courant entrant dans les neurones exprimant TRPV1. D'autres capteurs de chaleur nocive comprennent les canaux ioniques TRPV2 (seuil de 52 °C) et TRPM3 (seuil de 40 °C).

Sensation de chaleur

Les récepteurs thermiques cutanés, responsables de la détection des plages de température physiologiques, sont les canaux ioniques TRPV3, TRPV4 et TRPM2. Ces canaux sont activés par des températures supérieures à 27 °C et inférieures à 42 °C et sont fortement exprimés dans les kératinocytes épidermiques. La chaleur nocive active également les nocicepteurs.

Sensation de froid

Le canal ionique TRPM8 assure la médiation du courant induit par le froid. TRPM8 peut être activé par une large plage de températures froides, du froid inoffensif (< 26 °C) au froid douloureux (< 16 °C), ainsi que par des composés rafraîchissants comme le menthol. Le froid douloureux active également les nocicepteurs.

Activation chimique

Les thermorécepteurs peuvent également être activés par des composés chimiques qui imitent les variations de température. Par exemple, le menthol (présent dans la menthe) active les canaux sensibles au froid comme TRPM8, et la capsaïcine (présente dans les piments) peut activer les canaux sensibles à la chaleur comme TRPV1. Les protons extracellulaires peuvent activer plusieurs canaux ioniques, dont TRPV1. En l'absence d'agonistes chimiques, ces canaux ioniques peuvent être activés par leurs seuils de température respectifs.

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