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Aug 09, 2023

Lecture d'été #SpaceWatchGL : Les merveilles du micro

La cécité due aux maladies de la rétine touche plus de 200 millions de personnes dans le monde et ce nombre devrait atteindre 290 millions d'ici 2040. Les deux maladies dégénératives de la rétine les plus courantes sont appelées

La cécité due aux maladies de la rétine touche plus de 200 millions de personnes dans le monde, et ce nombre devrait atteindre 290 millions d'ici 2040. Les deux maladies dégénératives de la rétine les plus courantes sont appelées rétinite pigmentaire et dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA). La rétinite pigmentaire touche un million et demi de personnes dans le monde. Cela commence par une vision périphérique qui s'assombrit, jusqu'à ce que la personne devienne complètement aveugle. La DMLA touche, rien qu'aux États-Unis, 30 millions de personnes de plus de 55 ans, dont 10 millions au stade cécitant. La DMLA commence par une vision centrale qui s'assombrit, jusqu'à ce que la personne devienne totalement aveugle. Les solutions développées à l'origine pour les nerfs optiques endommagés étaient principalement des prothèses électroniques (un remplacement bionique de l'œil), mais en plus de coûter 150 000 $ et de nécessiter une chirurgie cérébrale invasive, elles renvoyaient un ensemble de pixels clairs et sombres à partir du signal envoyé à travers le nerf optique. , rien de comparable à une vision fonctionnelle naturelle. La biotechnologie pourrait-elle trouver une meilleure solution ?

Notre rétine est une fine couche située au fond de notre œil, formée de millions de photorécepteurs appelés cônes et bâtonnets. Pendant la journée, nous percevons les couleurs à travers des cônes conçus pour voir le bleu, le vert et le rouge. La nuit, la rétine se transforme en bâtonnets, nous offrant cette vision grisâtre typique de la nuit. Il y a 6 millions de cônes et 120 millions de bâtonnets. Ces cellules photoréceptrices, lorsqu'elles sont stimulées par des photons, réagissent en envoyant un signal électrochimique à d'autres cellules situées plus en arrière dans la rétine : d'abord les cellules bipolaires, puis les cellules ganglionnaires, dont les axones maillés forment le nerf optique. Le signal transmis au nerf optique pour être traité par le cerveau nous donne ce que nous percevons comme une vision naturelle.

Au cours de la dernière décennie, plusieurs options pour faire croître une rétine ont été étudiées aux États-Unis et au Japon (RIKEN). Initialement, cette principale approche biotechnologique consistait à tenter de reconstruire la structure naturelle des cônes et des bâtonnets, ce qui semble si difficile qu'il n'a pas abouti à une solution efficace. Mais que diriez-vous plutôt d’essayer de remplacer nos cônes naturels par un modèle de photorécepteur artificiel mais tout aussi performant ? Pour arriver là où nous devons être, examinons d’abord de plus près les protéines présentes dans la rétine naturelle.

Les éléments constitutifs des photorécepteurs de notre rétine (cônes et bâtonnets) sont une classe de protéines appelées « opsine ». Les propriétés de l'opsine proviennent d'une substance appelée rétinal, une molécule pigmentaire classée comme chromophore, c'est-à-dire une molécule qui absorbe l'énergie des photons. Située dans les cônes et les bâtonnets, la protéine opsine génère une vision activée par la lumière. « Opsin » se présente sous forme de « photopsine » dans les cônes, permettant une vision diurne des couleurs bleues, vertes et rouges. Contre-intuitivement, c’est la « rhodopsine », la protéine contenue dans les bâtonnets et adaptée à la vision nocturne, qui a permis d’apporter une solution.

Pourrait-on trouver une source naturelle de protéines aux propriétés similaires à la rhodopsine ?

L’idée principale au-delà d’une rétine synthétique est qu’au lieu d’essayer de reconstruire le motif original de cônes et de bâtonnets, nous voulons remplacer cette mosaïque détruite par une nouvelle couche synthétique contenant une protéine ayant les mêmes propriétés de photorécepteur. Mais nous ne savons pas comment produire de la photopsine rétinienne ni de la rhodopsine. Et nous devons encore repenser la capacité de transmettre avec précision un signal électrochimique approprié au cerveau via le nerf optique. Sachant que ces photorécepteurs (120 millions de bâtonnets et 6 millions de cônes) forment une couche mosaïque sur la rétine avec un rapport bâtonnets/cônes de 95/5 en faveur de la rhodopsine vs photopsine, on veut d'abord regarder dans la direction de la rhodopsine.

La question devient : pourrions-nous trouver une source naturelle de protéines ayant des propriétés similaires à la rhodopsine ? Si nous pouvions synthétiser et purifier cette protéine et l’utiliser comme élément de base, nous pourrions être en mesure de produire une couverture photoréceptrice qui transmet une forme appropriée de signal électrochimique au cerveau via le nerf optique. Cette couverture remplacerait la mosaïque détruite de cônes et de bâtonnets, ce qui donnerait un certain degré de vision fonctionnelle.