Percer le code de la vision
La rétine est une fine couche de tissu nerveux située à l’arrière de l’œil. Elle contient une couche de cellules spécialisées appelées photorécepteurs qui captent la lumière entrante, la transforment en signaux électriques et les font passer par un réseau complexe de neurones comprenant des cellules bipolaires et des cellules ganglionnaires. Celles-ci affinent et amplifient les signaux avant de les envoyer au cerveau via le nerf optique. Cependant, de nombreux aspects de notre sens de la vision restent obscurs, notamment la manière dont ces signaux électriques représentent les informations visuelles des scènes naturelles avec les objets du monde réel, le mouvement et les modifications des conditions d’éclairage.
Aperçu du circuit neuronal de la rétine
L’objectif principal du projet CODE4Vision, financé par le Conseil européen de la recherche, était de mieux comprendre le traitement du signal visuel et de développer des stratégies thérapeutiques pour traiter les rétines malades. Les chercheurs ont appliqué une nouvelle méthode d’enregistrement des signaux neuronaux dans les cellules rétiniennes parallèlement à une puissante technique d’analyse de données. Ensemble, ces méthodes ont permis de visualiser une partie importante du circuit rétinien: la disposition des connexions entre la couche de neurones de sortie de la rétine et la couche d’entrées excitatrices qui la précède. Les nouvelles connaissances sur les connexions rétiniennes ont conduit au développement de nouveaux modèles mathématiques pour décrire la manière dont la rétine encode les scènes visuelles naturelles. «Nous comprenons maintenant mieux pourquoi les différents types de neurones de sortie rétinienne réagissent différemment à la même scène et quels sont leurs rôles dans la vision», explique le chercheur principal Tim Gollisch.
Traitement des affections de la rétine
La rétinite pigmentaire est une maladie de l’œil associée à la dégénérescence des photorécepteurs, qui touche des millions de personnes dans le monde. Aucun remède n’étant disponible, des efforts considérables ont été déployés pour restaurer la vision. Une stratégie prometteuse consiste à insérer des protéines sensibles à la lumière dans les neurones rétiniens survivants, les transformant en capteurs de lumière artificielle, une approche connue sous le nom d’optogénétique. Des données probantes suggèrent que la lumière normale de l’environnement n’entraîne pas de réponses adéquates dans ces capteurs de lumière artificielle. Les chercheurs de CODE4Vision ont donc calibré l’appareil de stimulation visuelle pour atteindre les niveaux nécessaires de lumière vive qui déclenchent les capteurs de lumière artificielle implantés dans la rétine. Grâce à l’analyse et aux modèles mathématiques de CODE4Vision, les chercheurs ont pu affiner les modifications de la projection, ce qui a permis d’optimiser la thérapie optogénétique pour la rétinite pigmentaire. Cela a été validé dans un modèle murin de la maladie, où des réponses optimisées ont été observées par stimulation artificielle. «En rendant la stimulation artificielle de la rétine plus naturelle, nous espérons que le cerveau comprendra plus facilement la scène visuelle, ce qui contribuera à une meilleure restauration des sensations visuelles», souligne Tim Gollisch.
L’avenir des thérapies de restauration de la vision
Collectivement, les résultats de CODE4Vision permettent de mieux comprendre la manière dont le circuit neuronal de la rétine est orchestré et comment il traite les scènes visuelles naturelles. «L’étude de l’encodage des stimuli naturels par la rétine est un processus continu, et nous prévoyons de mettre à jour et d’étendre nos modèles en permanence», souligne Tim Gollisch. L’équipe souhaite également comprendre comment les informations contextuelles, telles que l’intensité lumineuse moyenne ou le contraste de l’environnement actuel, influencent ce codage. De plus, pour améliorer l’approche thérapeutique de la stimulation artificielle, ils testeront différents types de molécules sensibles à la lumière afin d’identifier les candidats les plus prometteurs pour une future exploitation clinique.
Mots‑clés
CODE4Vision, rétine, neurones, capteur de lumière artificielle, photorécepteurs, cellules ganglionnaires, rétinite pigmentaire, restauration de la vision
