Et si notre perception du son ne se limitait pas à l’ouïe ? Des chercheurs japonais dévoilent une étonnante sensibilité cellulaire aux vibrations acoustiques. Leur étude montre que certaines ondes sonores peuvent aller jusqu’à modifier l’activité de cellules, ouvrant un nouveau champ d’exploration en mécanobiologie et en biologie acoustique. En d’autres termes, le corps, bien au-delà de l’oreille, pourrait lui aussi « écouter ».
Le son, rappelons-le, se manifeste sous forme d’ondes mécaniques de compression se propageant à travers divers milieux – l’air, l’eau ou encore les tissus organiques. Ces ondes induisent des variations de pression que l’appareil auditif humain, hautement spécialisé, est capable d’interpréter avec une précision remarquable.
Partant de cette réalité physique, des chercheurs de l’Université de Kyoto, dirigés par le Dr Masahiro Kumeta, ont exploré la possibilité que les ondes de pression acoustique, même à des niveaux sonores considérés comme physiologiques, puissent interagir directement avec des cellules vivantes et y déclencher des réponses biologiques mesurables.
L’équipe s’est donc attachée à comprendre comment les cellules pouvaient potentiellement décrypter les signaux véhiculés par le son. « Le son est l’une des forces physiques les plus omniprésentes dans la nature », observent les auteurs de l’étude parue dans la revue Communications Biology.
Pour évaluer les effets du son sur l’activité cellulaire, le Dr Kumeta a détaillé dans un communiqué le dispositif expérimental mis au point : « Nous avons conçu un système qui permet d’immerger des cellules cultivées dans un environnement d’ondes acoustiques contrôlées. »
Un dispositif spécifiquement adapté pour une immersion sonore contrôlée
Dans le cadre de leur étude, les chercheurs de Kyoto ont élaboré un montage expérimental sur mesure, destiné à exposer des cultures cellulaires à des ondes acoustiques précisément réglées. Ce dispositif a permis de documenter rigoureusement les réactions biologiques induites.
Le cœur du système est un transducteur de vibrations, installé à l’envers sous une étagère de laboratoire. Habituellement utilisé pour convertir des signaux électriques en vibrations mécaniques, ce transducteur a été relié à un lecteur audio numérique, lui-même connecté à un amplificateur. Cette configuration autorise une génération sonore d’une grande précision, tant en fréquence qu’en intensité.
L’onde acoustique ainsi produite est transmise directement dans l’environnement des cellules en culture via un diaphragme conçu spécialement à cet effet. Ce dernier est mécaniquement relié à la boîte de culture contenant des cellules issues de modèles murins. Cette interface physique garantit une diffusion uniforme et précisément contrôlée de la pression acoustique, tout en minimisant les interférences extérieures. Les cellules baignent ainsi dans un bain sonore maîtrisé, offrant aux chercheurs un contrôle expérimental optimal.
Les cultures cellulaires ont été soumises à deux fréquences spécifiques : 440 Hz, qui correspond au « la » musical, et 14 kHz, soit un seuil proche des limites supérieures de l’audition humaine. En parallèle, un groupe témoin a été exposé à du bruit blanc. L’analyse par séquençage ARN, couplée à des techniques de microscopie avancée, a révélé une réactivité acoustique chez près de 190 gènes.
Une suppression de la différenciation des adipocytes
Les réactions observées différaient selon les types cellulaires. Toutefois, un fait marquant est apparu : l’exposition aux ondes sonores a démontré une capacité à supprimer la différenciation des adipocytes. Au cours de ce processus, les préadipocytes, cellules indifférenciées, en viennent à se différencier en cellules adipeuses matures, spécialisées dans le stockage des graisses. Une inhibition qui ouvre des perspectives thérapeutiques prometteuses dans la lutte contre l’obésité.
« Le son étant immatériel, la stimulation acoustique représente un outil non invasif, sécuritaire et immédiat, qui pourrait représenter un outil complémentaire prometteur en médecine », estime le Dr Kumeta.
L’étude met en lumière des réponses cellulaires distinctes selon les caractéristiques acoustiques. Certains gènes réagissent uniquement à une fréquence spécifique, tandis que sept d’entre eux présentent une activation à une fréquence et une inhibition à une autre. Il convient cependant de souligner que la significativité statistique de ces résultats devrait être confirmée par des analyses supplémentaires.
Les chercheurs ont également étudié la forme de l’onde sonore. Des signaux sinusoïdaux, carrés et triangulaires ont été appliqués aux mêmes fréquences. La réponse cellulaire s’est révélée globalement similaire, bien que les ondes sinusoïdales aient produit les effets les plus marqués.
La densité cellulaire s’est également avérée déterminante. Certains gènes réagissaient de manière opposée selon la concentration des cellules exposées. Une exposition prolongée de 24 heures était nécessaire pour constater l’ensemble des effets sur l’expression génique, bien qu’un tiers des changements soit apparu dès les deux premières heures.
Des travaux antérieurs ont déjà suggéré que le bruit blanc pouvait traverser les tissus jusqu’au fœtus chez les mammifères, ce qui laisse envisager une transmission similaire chez l’humain. Cela dit, la signification évolutive des réponses cellulaires observées dans cette étude reste difficile à cerner : une exposition prolongée à une fréquence sonore stable est rare dans les environnements naturels. Reste que plusieurs gènes sensibles aux hautes fréquences (14 kHz) sont associés à des mécanismes de réponse à l’hypoxie.
Cette étude contribue au développement d’un champ de recherche encore émergent : la mécanobiologie, qui explore l’influence des forces physiques sur le comportement cellulaire. En mettant en évidence un lien tangible entre ondes sonores et modulation génétique, elle ouvre de nouvelles perspectives à l’intersection de la physique, de la biologie et de la médecine.