Pourquoi avons-nous froid ? Des scientifiques percent enfin le mystère au cœur de nos cellules

Une étude publiée dans Nature révèle comment la protéine TRPM8, activée par le froid et le menthol, transmet un signal au cerveau. Une avancée majeure pour comprendre la perception du froid.

Un frisson qui parcourt la peau, une sensation glaciale en touchant un objet froid, ou encore cette fraîcheur intense après un chewing-gum mentholé… Derrière ces sensations banales se cache un mécanisme longtemps resté mystérieux. Mais des chercheurs américains viennent, pour la première fois, de percer ce secret à l’échelle atomique.

Des scientifiques de l’Université de Californie à San Francisco (UCSF) ont réussi à observer en détail le fonctionnement d’une protéine clé de notre perception du froid : TRPM8. Leurs travaux, publiés le 25 mars dans la revue Nature, ouvrent de nouvelles perspectives, notamment pour mieux comprendre certaines douleurs déclenchées par le froid.

Une “porte” microscopique qui signale le froid

Concrètement, tout se joue au niveau des cellules nerveuses. Lorsque la température chute (en dessous d’environ 26 °C) ou en présence de menthol, la protéine TRPM8 s’active. Elle s’ouvre alors « comme une minuscule porte » pour envoyer un signal de froid au cerveau.

Un mécanisme fondamental… mais resté longtemps insaisissable pour les scientifiques. « Tout le monde veut savoir comment fonctionne la détection de température, mais il s’avère que répondre à cette question est très complexe sur le plan technique », explique David Julius, prix Nobel de médecine 2021 et co-auteur de l’étude dans un communiqué de presse. « C’est donc vraiment passionnant de pouvoir enfin y répondre. »

Voir les protéines en mouvement, une révolution

Jusqu’ici, les chercheurs étaient confrontés à une limite. Ils ne pouvaient observer les protéines que figées, comme sur une photo. Or, leur fonctionnement repose justement sur le mouvement.

« Pendant des décennies, la biologie structurale s’est concentrée sur la capture des protéines dans des états stables. Ces travaux montrent que pour comprendre véritablement le fonctionnement d’une protéine, il faut également comprendre comment elle se déplace », souligne Yifan Cheng, professeur de biochimie et co-responsable de l’étude.

Autre difficulté : la protéine TRPM8 est particulièrement instable en laboratoire. « Nous avons constaté que la protéine est particulièrement sensible à la manière dont on la manipule. Le fait de la maintenir dans sa membrane native nous a finalement permis de voir ce qui se passait réellement », précise Kevin Choi, doctorant et co-auteur.

Une prouesse technologique pour capturer le froid

Pour parvenir à leurs résultats, les chercheurs ont combiné deux techniques de pointe. La première, la cryo-microscopie électronique, permet de figer la protéine à un instant précis pour obtenir des images en trois dimensions. La seconde, plus dynamique, suit ses mouvements en temps réel en fonction des variations de température.

« De même qu’une photo d’un cheval ne permet pas de déterminer sa vitesse de course, la microscopie électronique seule ne peut pas nous renseigner sur le mouvement de la molécule », illustre Xiaoxuan Lin, co-auteur de l’étude. « Mais la combinaison de ces deux techniques nous a permis d’entrevoir ce qui se passait. »

Résultat, les scientifiques ont pu observer comment le froid modifie la structure de TRPM8. Lorsque la température baisse, une partie précise de la protéine se stabilise, ce qui déclenche un mouvement interne. Une molécule lipidique vient alors se loger dans la structure et maintient le canal ouvert, prolongeant ainsi le signal de froid envoyé au cerveau.

Pourquoi certains animaux résistent mieux au froid

Cette découverte permet aussi d’éclairer une énigme biologique. Pourquoi les oiseaux, qui possèdent eux aussi cette protéine, sont-ils moins sensibles au froid que les mammifères ?

En comparant les différentes versions de TRPM8, les chercheurs ont identifié des caractéristiques spécifiques liées à cette sensibilité. Une piste précieuse pour mieux comprendre les mécanismes d’adaptation au froid dans le monde animal.

Vers de nouveaux traitements ?

Au-delà de la compréhension fondamentale, ces travaux pourraient avoir des applications concrètes. Mieux décrypter le fonctionnement de TRPM8 pourrait permettre, à terme, de développer des traitements contre les douleurs liées au froid.

Plus largement, cette avancée marque un tournant dans la manière d’étudier les protéines. « Le comportement dynamique est essentiel au fonctionnement de nombreuses protéines, et on ne peut pas le comprendre à partir d’une simple image », insiste Yifan Cheng. Une révolution scientifique… qui pourrait bien changer notre perception, jusque dans les moindres frissons.