Comment le stress provoque l’apparition des cheveux blancs

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La signalisation du système nerveux sympathique des souris lorsqu’elles sont soumises à un stress conduit à l’épuisement d’une population de cellules souches dans leurs follicules pileux. Cette découverte met en lumière pourquoi le stress rend les cheveux prématurément gris. Cette observation récente (décembre 2019) contredit les hypothèses exposées dans un billet précédent relatif à ce même fait de blanchissement des cheveux, de la barbe chez les hommes et des poils pubiens.

On a raconté que les cheveux de Marie-Antoinette étaient devenus complètement blancs la nuit précédant sa décapitation. Cette histoire pourrait être apocryphe, mais le grisonnement rapide des cheveux est maintenant largement appelé syndrome de Marie-Antoinette. On suppose souvent qu’elle est causée par le stress, un phénomène peut-être mieux illustré par des photographies de chefs d’État avant et après leur entrée en fonction. Cependant, les contributions relatives du vieillissement, des facteurs génétiques et du stress au grisonnement ne sont pas connues, en partie en raison d’un manque de compréhension mécanistique du processus. Écrivant dans Nature, Zhang et al. (lien en fin de billet) ont identifié le mécanisme régissant le vieillissement prématuré chez les souris qui ont subi un stress.

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Le cuir chevelu humain a en moyenne 100 000 follicules pileux, et une large gamme de couleurs de cheveux peut être trouvée dans la population humaine. La couleur des cheveux est déterminée par des cellules appelées mélanocytes, qui produisent différentes combinaisons de pigments de mélanine absorbant la lumière. Les mélanocytes sont dérivés de cellules souches mélanocytaires (MeSC), qui sont situées dans une partie du follicule pileux appelée renflement. Le cycle normal des cheveux est divisé en trois étapes: régénération du follicule pileux (anagène), dégénérescence (catagène) et repos (télogène). La production de mélanocytes commence tôt dans la phase anagène. À mesure que les gens vieillissent, la réserve de MeSC s’épuise progressivement et ainsi les cheveux pigmentés deviennent colorés « poivre et sel», puis deviennent gris et enfin blancs après une perte complète de pigments dans tous les follicules pileux.

Cellules souches des mélanocytes et stress. Les cellules souches des mélanocytes (MeSC) sont situées dans le renflement du follicule pileux, qui est innervé par les neurones du système nerveux sympathique qui libèrent la molécule de neurotransmetteur noradrénaline. Le follicule passe par trois phases: régénération (anagène), dégénérescence (catagène) et repos (télogène). A : Dans des conditions normales, les MeSC migrent loin du renflement (flèches rouges) et se différencient en mélanocytes pendant l’anagène. Les mélanocytes synthétisent des pigments qui ajoutent de la couleur aux cheveux en régénération. Pendant le catagène et le télogène, ils commencent à mourir et à migrer hors de la niche (non illustré). Cependant, de nombreuses MeSC restent présentes et remplaceront les mélanocytes dans la prochaine phase anagène. B : Zhang et al. ont montré que des stimuli stressants activent le système nerveux sympathique, augmentant la libération de noradrénaline dans les follicules pileux. La noradrénaline provoque une conversion complète des MeSC en mélanocytes, qui migrent hors de la niche des catagènes et des télogènes. Le follicule pileux est dépourvu de MeSC qui se seraient différenciés pour remplacer ces mélanocytes. Sans cellules pigmentaires pour colorer les cheveux lors de la prochaine phase anagène, ils commencent à paraître gris ou blancs.

Plusieurs facteurs provoquent un vieillissement prématuré, notamment des carences alimentaires, des troubles tels que l’alopécie areata ou le vitiligo et enfin le stress. Les travaux de Zhang et al. ont consisté à tester le rôle du stress dans le processus de grisonnement chez la souris. Ils ont exposé les animaux à trois facteurs de stress différents – la douleur, la contention et un modèle de stress psychologique, ceci au cours des différentes phases de la croissance des poils. Chaque facteur de stress a provoqué l’épuisement des MeSC de la région du renflement, ce qui a finalement conduit au développement de plaques de poils blancs.

Les théories dominantes postulent que le grisonnement induit par le stress implique des hormones (comme la corticostérone) ou des réactions auto-immunes. Zhang et ses collègues ont examiné ces mécanismes potentiels, d’abord en empêchant la signalisation de la corticostérone et ensuite en stressant des animaux dont le système immunitaire était compromis. Dans les deux cas, le grisonnement s’est produit après le stress, ce qui indique que ni la corticostérone ni les réactions auto-immunes ne provoquent une déplétion en MeSC. Cependant, les auteurs ont découvert que les MeSC expriment des récepteurs β2-adrénergiques, qui répondent à la noradrénaline – une molécule de neurotransmetteur impliquée dans la réponse de «lutte-ou-fuite» au stress. La neutralisation de l’expression de ce récepteur spécifiquement dans les MeSC a complètement bloqué le grisonnement induit par le stress.

Les glandes surrénales sont la principale source de noradrénaline circulante. Mais, de façon surprenante, les chercheurs ont découvert que l’élimination de ces glandes surrénales (chez la souris toujours) n’empêchait pas le grisonnement en réponse au stress chez la souris.

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Une autre source de noradrénaline est le système nerveux sympathique (SNS), qui est très actif en réponse au stress et qui stimule la réponse de « lutte ou de fuite » (illustration ci-dessus). Zhang et ses collègues ont montré que la région du bulbe pileux est très innervée par les neurones sympathiques et que la neutralisation du SNS à l’aide d’une molécule de neurotoxine, ou le blocage de la libération de noradrénaline par les neurones sympathiques, empêchait le grisonnement induit par le stress. Ensuite, les auteurs ont généré par modification génétique des souris dans lesquelles les neurones sympathiques pouvaient être activés en mode sur-aiguë, et ont constaté que la suractivation du SNS chez ces souris provoquait un grisonnement en l’absence de stress. Considérés dans leur ensemble ces résultats indiquent que la noradrénaline libérée par les neurones sympathiques actifs déclenche la déplétion en MeSC. Fait intéressant, Zhang et al. ont constaté que la propension d’une zone à devenir grise est en corrélation avec son niveau d’innervation sympathique.

Comment précisément l’activité du système nerveux sympathique provoque-t-elle l’épuisement des MeSC des follicules pileux ? Normalement, ces cellules souches sont maintenues dans un état dormant jusqu’à ce qu’une repousse des cheveux soit nécessaire. Cependant, lorsque les chercheurs ont suivi les MeSC marqués avec une protéine fluorescente, ils ont découvert que la prolifération et la différenciation des MeSC augmentaient considérablement sous un stress extrême ou une exposition à un niveau élevé de noradrénaline. Il en résulte une migration massive des mélanocytes hors du renflement du bulbe pileux et il ne reste alors aucune cellule souche. Pour confirmer davantage ce résultat, les chercheurs ont supprimé la prolifération des MeSC pharmacologiquement et génétiquement. Lorsque la prolifération a été ralentie, les effets du stress sur la prolifération, la différenciation et la migration du MeSC ont été bloqués.

Le travail de Zhang et ses collègues soulève plusieurs questions. Par exemple, le mécanisme qui sous-tend l’épuisement de la réserve de MeSC en réponse au stress est-il le même que celui qui provoque le grisonnement pendant le vieillissement ? De futures expériences modulant l’activité du SNS sur une période plus longue pourraient déterminer si le grisonnement lié à l’âge peut être ralenti ou accéléré. Peut-être qu’en l’absence de signaux sympathiques, les MeSC ont la capacité de se réapprovisionner sans limite, indiquant un moyen de retarder le grisonnement lié à l’âge.

D’autres pools de cellules souches sont-ils également sensibles à l’épuisement des cellules souches en réponse au stress, si eux-mêmes ou les cellules qui composent leur niche expriment des récepteurs adrénergiques β2 ? À l’appui de cette idée, les cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (HSPC), qui donnent naissance aux cellules sanguines et aux lignées immunitaires, résident dans une niche de moelle osseuse qui contient des cellules stromales, et la stimulation de ces cellules par le SNS oblige les HSPC à quitter leur niche. Peut-être, comme les MeSC, le stress épuise les HSPC – ce qui pourrait expliquer en partie pourquoi la fonction immunitaire est altérée en réponse au stress chronique. Que ce type de relation s’étende au-delà des MeSC et des HSPC est une question ouverte.

Il est fascinant de considérer quel avantage évolutif possible pourrait être conféré par le grisonnement induit par le stress. Parce que les cheveux gris sont le plus souvent liés à l’âge, ils peuvent être associés à l’expérience, au leadership et à la confiance. Par exemple, les gorilles de montagne au dos argentés mâles adultes (Gorilla beringei beringei), qui ont des poils gris sur le dos après avoir atteint leur pleine maturité, peuvent continuer à diriger une troupe de gorilles. Peut-être qu’un animal qui a subi suffisamment de stress pour «gagner» des cheveux gris a une place plus élevée dans l’ordre social que celle que lui conférerait normalement un plus jeune âge sans dos argenté.

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Relier le stress, le combat ou la fuite, l’épuisement des cellules souches et le vieillissement prématuré ouvre plusieurs voies pour de futures recherches. Au-delà du développement de thérapies anti-grisonnement, le travail de Zhang et ses collègues promet d’inaugurer une meilleure compréhension de la façon dont le stress influence les autres pools de cellules souches et leurs niches.

Source et illustrations : Harvard University Department of Stem Cell

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