Skip to main content

Visualising age- and cataract-related changed within cell membranes of human eye lens using molecular rotors

Article Category

Article available in the folowing languages:

Une innovation microscopique pour mieux comprendre la formation de la cataracte

Une technique novatrice permettant d’identifier les changements liés à l’âge dans la structure des cristallins a été testée. Elle pourrait nous permettre de mieux comprendre le développement de la cataracte, et peut‑être un jour déboucher sur de nouveaux traitements.

Santé

La cataracte — une opacification du cristallin de l’œil — est une affection courante liée à l’âge qui peut entraîner une perte de la vision. Parmi les autres facteurs contributifs, citons la génétique, les rayons UV du soleil et le tabagisme. «Le cristallin est un tissu très complexe», note Petr Sherin, chercheur du projet Cata-rotors, rattaché à l’Imperial College London au Royaume-Uni. «Contrairement aux autres tissus, les principaux composants du cristallin — les protéines et les lipides — ne se renouvellent pas au cours de la vie. Par conséquent, les défauts peuvent s’accumuler, altérant à terme la fonction du cristallin et entraînant éventuellement la formation d’une cataracte.» Bien que des facteurs contributifs aient été identifiés, les scientifiques ne savent pas exactement quels processus provoquent réellement la formation de la cataracte, ni s’il existe un moyen de prévenir ou d’inverser ces processus. «L’une des théories à l’origine de la formation de la cataracte est l’apparition d’une “barrière de diffusion”», explique Petr Sherin. «Celle‑ci empêche le déplacement des nutriments vers les différentes parties du cristallin à l’âge mûr.» Les scientifiques n’ont toutefois pas été en mesure de confirmer cette hypothèse. Le projet Cata-rotors, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a cherché à y remédier.

Identifier les changements structurels

Pour atteindre ses objectifs, Petr Sherin, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie, et Marina Kuimova, coordinatrice du projet, ont appliqué une nouvelle méthode de microscopie — mise au point dans le laboratoire Kuimova — appelée microscopie d’imagerie en temps de vie de fluorescence (FLIM pour «Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy»). Cette méthode a été utilisée en combinaison avec des sondes fluorescentes sensibles à la viscosité, appelées rotors moléculaires. Ces rotors «éclairent» les régions des cellules qui sont plus visqueuses (ou plus gluantes) par rapport aux autres régions. Cette technique a été appliquée à des échantillons de cristallins réels, après vieillissement naturel ou après exposition à la lumière ou à la température («vieillissement accéléré»). L’objectif était d’identifier toute différence de viscosité, qui pourrait étayer l’hypothèse de la barrière de diffusion. «Tout d’abord, les échantillons de cristallins ont été coupés de façon transversale et colorés avec des rotors fluorescents, en s’assurant que le tissu n’était pas endommagé ni déshydraté au cours du processus», explique Marina Kuimova. «Ce travail était complexe et nécessitait des compétences de haut niveau en matière de sectionnement de tissus.» Ensuite, de grandes séries d’images FLIM ont été enregistrées et analysées. «Elles nous ont fourni des informations détaillées sur la manière dont la viscosité était répartie dans les cellules du cristallin», explique Petr Sherin.

À la recherche de preuves

Deux résultats clés ont été obtenus. Les changements visuels dans les cellules des régions centrales et périphériques d’un cristallin d’âge moyen ont été identifiés, et les différences de viscosité ont été enregistrées. «Il s’agit de l’une des preuves les plus directes de la formation d’une “barrière de diffusion” disponibles à ce jour», ajoute Petr Sherin. «Pour confirmer directement cette découverte, nous devons toutefois accumuler davantage de données statistiquement significatives.» Le projet a également révélé que les membranes des cellules du cristallin de l’œil du porc deviennent considérablement moins rigides (plus fluides) lors de l’exposition aux UV du soleil. Ce résultat inattendu pourrait agir comme un mécanisme compensatoire de la rigidité accrue du cristallin chez les personnes âgées, en fournissant un flux de nutriments minimalement nécessaire. «Avant tout, le projet a démontré l’applicabilité de l’approche “FLIM‑rotor moléculaire” pour la visualisation de propriétés importantes dans les tissus du cristallin», explique Marina Kuimova. «De telles informations pourraient servir de base au développement de nouveaux traitements thérapeutiques de la cataracte. La chirurgie est actuellement la seule option.» La prochaine étape majeure consiste à mieux comprendre le mécanisme moléculaire à l’origine des changements de rigidité. Il s’agira d’identifier les substances chimiques et les réactions impliquées et, espérons‑le, de proposer des options d’intervention médicale autres que la chirurgie.

Mots‑clés

Cata-rotors, œil, cataracte, microscopie, FLIM, cristallin, vieillissement, moléculaire

Découvrir d’autres articles du même domaine d’application