Les cellules nerveuses de souris aveugles conservent leur fonction visuelle
De bonnes nouvelles pour les implants rétiniens
La rétine est souvent considérée comme un "avant-poste du cerveau". En effet, les étapes importantes du traitement des signaux visuels n'ont pas lieu dans le cerveau, mais dans les cellules nerveuses de l'œil. Lorsque la lumière tombe sur la rétine, les cellules sensorielles s'activent et envoient des signaux électriques aux couches de cellules nerveuses situées directement derrière elles. De là, les signaux sont transmis au cerveau.
Matrices de microélectrodes imprimées et dispositif de patch-clamp utilisés pour enregistrer l'activité neuronale de la rétine de souris ex-vivo
Technische Universität Wien
Cependant, la manière dont les signaux de la rétine sont traités par les cellules nerveuses n'était pas claire jusqu'à présent. Des expériences menées à la TU Wien (Vienne) ont montré que les cellules nerveuses de la rétine (appelées cellules ganglionnaires de la rétine) peuvent jouer différents rôles et donc accomplir individuellement différentes tâches pour la vision. Elles conservent cette capacité même lorsque des parties de la rétine dégénèrent, ce qui est une bonne nouvelle pour la restauration de la vue chez les aveugles à l'aide d'implants rétiniens électroniques, par exemple.
Des cellules différentes, des schémas de signalisation différents
"Lorsque la lumière tombe sur les photorécepteurs de la rétine, des signaux électriques sont générés dans les cellules nerveuses situées derrière eux", explique Paul Werginz, de l'Institut d'électronique biomédicale de l'Université technique de Vienne (TU Wien). "Mais toutes les cellules nerveuses ne produisent pas la même séquence de signaux". Lorsque la lumière est allumée ou éteinte, certains types de cellules nerveuses s'activent toujours. Cependant, dans certaines cellules, la fréquence des signaux diminue rapidement, tandis que d'autres cellules conservent un niveau d'activité relativement élevé et continuent d'émettre un signal électrique puissant.
La cause de ces différents modèles d'activité n'est pas claire. Après tout, on s'attend à ce que les cellules d'un même type se comportent de la même manière. "La question qui se posait à nous était la suivante : si les cellules ganglionnaires de la rétine se comportent différemment, est-ce parce qu'elles sont intégrées dans des circuits biologiques différents et qu'elles reçoivent donc des signaux d'entrée différents ? Ou existe-t-il une différence intrinsèque basée sur des principes biophysiques qui fait que ces cellules produisent des signaux différents, même si elles reçoivent des signaux d'entrée identiques ? "Dans le second cas, chaque type de cellule ganglionnaire pourrait se voir attribuer son propre identifiant, pour ainsi dire.
Des impulsions électriques au lieu de la lumière
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont utilisé des rétines explantées de souris dans lesquelles l'ensemble du réseau neuronal est maintenu fonctionnel pendant plusieurs heures. L'activité des cellules ganglionnaires de la rétine peut alors être stimulée de deux manières différentes : Soit en irradiant la rétine avec de la lumière et en étudiant ensuite la réaction des cellules ganglionnaires, soit en stimulant directement les cellules ganglionnaires à l'aide d'un courant électrique. L'injection directe de courant électrique permet d'étudier les propriétés des neurones sans impliquer les cellules qui leur fournissent habituellement des informations.
"Nous avons constaté que lorsque nous stimulons directement les cellules avec du courant électrique, elles présentent un schéma de signalisation très similaire à celui qu'elles produisent lorsqu'elles sont exposées à la lumière", explique Paul Werginz. "Les cellules ganglionnaires qui présentent un schéma d'activité accru pendant une période plus longue lorsqu'elles sont exposées à la lumière le font également lorsqu'elles sont stimulées électriquement."
Cela signifie que la différence entre les schémas de signalisation de ces cellules n'est pas seulement due au fait qu'elles reçoivent des entrées différentes dans le circuit rétinien - la tendance à produire des séquences de signalisation plus longues ou plus courtes est une propriété intrinsèque des cellules.
"C'est étonnant, mais c'est probablement très important pour le traitement des signaux et la vision", estime Paul Werginz. "Ces différences entre les types de cellules apparaissent probablement très tôt, au cours de la phase de développement de la rétine.
Des différences stables - même en cas de cécité
Une question importante demeure : s'il s'agit de propriétés intrinsèques des cellules, ces propriétés restent-elles stables même si les cellules perdent leur fonction d'origine - par exemple, si les photocapteurs de la rétine ne fonctionnent plus ? On pourrait supposer que le comportement des cellules devrait changer dans ce cas. Après tout, on a souvent observé que les cellules nerveuses devenues inutiles se réorganisent à l'intérieur du cerveau. Si l'on perd un doigt, par exemple, les cellules nerveuses qui étaient responsables des signaux sensoriels de ce doigt ne restent pas simplement inactives, elles sont reconnectées et réutilisées à d'autres fins.
Il en va autrement pour les cellules ganglionnaires de la rétine : "Nous avons examiné les cellules de souris aveugles depuis 200 jours, et leurs cellules ganglionnaires rétiniennes présentaient toujours exactement les mêmes propriétés : certaines pouvaient être activées pendant une courte période par une entrée électrique, d'autres pendant plus longtemps", explique Paul Werginz. Les cellules conservent donc leur capacité intrinsèque à délivrer certains signaux.
C'est une bonne nouvelle pour le développement d'implants rétiniens qui utilisent la stimulation électrique via des milliers d'électrodes pour remplacer les photorécepteurs perdus chez les patients aveugles, explique Paul Werginz : "S'il existe des différences stables entre les différents types de cellules, les cellules ganglionnaires existantes peuvent être utilisées même après la cécité et de meilleures stratégies de stimulation peuvent être développées pour elles à l'avenir.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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