Des scientifiques de l’Université Johns Hopkins ont découvert comment les humains développent une vision centrale nette avant la naissance, en identifiant une interaction soigneusement programmée entre une molécule dérivée de la vitamine A et les hormones thyroïdiennes dans la rétine. La découverte remet en question une explication vieille de plusieurs décennies sur la formation des cellules clés détectant la lumière et pourrait guider les futurs traitements contre la dégénérescence maculaire, le glaucome et d’autres maladies qui endommagent la vision.
La recherche, qui s’appuyait sur des tissus rétiniens cultivés en laboratoire, a été publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Des rétines cultivées en laboratoire révèlent à quel point une vision nette se forme
“Il s’agit d’une étape clé vers la compréhension du fonctionnement interne du centre de la rétine, une partie essentielle de l’œil et la première à échouer chez les personnes atteintes de dégénérescence maculaire”, a déclaré Robert J. Johnston Jr., professeur agrégé de biologie à Johns Hopkins qui a dirigé la recherche. “En comprenant mieux cette région et en développant des organoïdes qui imitent sa fonction, nous espérons un jour cultiver et transplanter ces tissus pour restaurer la vision.”
Pour étudier le développement de l’œil humain, les chercheurs ont utilisé des organoïdes, de petits amas de tissus issus de cellules fœtales qui imitent fidèlement certaines parties de la rétine. Après avoir observé ces rétines cultivées en laboratoire pendant plusieurs mois, l’équipe a identifié les événements cellulaires qui façonnent la fovéole, la petite région située au centre de la rétine, responsable de la vision la plus nette.
L’étude s’est concentrée sur les photorécepteurs coniques, les cellules de détection de la lumière qui assurent la vision diurne et la vision des couleurs. Ces cellules finissent par devenir des cônes bleus, verts ou rouges, chacun répondant à différentes longueurs d’onde de lumière. Bien que la fovéole ne représente qu’une petite partie de la rétine, elle est responsable d’environ la moitié de toute la perception visuelle humaine. Contrairement au reste de la rétine, où les trois types de cônes sont présents, la fovéole ne contient que des cônes rouges et verts.
Une transformation surprenante des cellules coniques
Les humains ont la particularité d’avoir trois types de cônes différents qui, ensemble, permettent une large gamme de vision des couleurs. La manière exacte dont se développe ce modèle spécialisé est restée un mystère pendant des décennies. Selon Johnston, les scientifiques ont eu du mal à étudier ce processus car les animaux de recherche courants tels que les souris et les poissons ne développent pas le même agencement de cellules photoréceptrices.
Les nouvelles découvertes suggèrent que la configuration des cônes dans la fovéole est établie par une séquence coordonnée d’événements au début du développement fœtal. Au cours des semaines 10 à 12, un petit nombre de cônes bleus apparaissent dans la fovéole en développement. Cependant, à la semaine 14, ces cellules se sont transformées en cônes rouges et verts.
Les chercheurs ont découvert que cela se produit par deux mécanismes distincts. Premièrement, l’acide rétinoïque, une molécule dérivée de la vitamine A, est décomposé, réduisant ainsi la formation de nouveaux cônes bleus. Ensuite, les hormones thyroïdiennes poussent les cônes bleus restants à se transformer en cônes rouges et verts.
“Tout d’abord, l’acide rétinoïque aide à définir le modèle. Ensuite, l’hormone thyroïdienne joue un rôle dans la conversion des cellules restantes”, a déclaré Johnston. “C’est très important parce que si vous avez ces cônes bleus là-dedans, vous ne voyez pas aussi bien.”
Remettre en question une théorie de longue date
Les résultats offrent une nouvelle explication à une question qui intrigue les chercheurs en vision depuis des décennies. La théorie dominante suggérait que des cônes bleus se formaient au centre de la rétine et migraient ensuite vers l’extérieur. Au lieu de cela, les nouvelles preuves indiquent que ces cellules restent en place mais changent leur identité en cônes rouges et verts, produisant ainsi l’arrangement spécialisé nécessaire à une vision nette.
“Le modèle principal dans le domaine d’il y a environ 30 ans était que, d’une manière ou d’une autre, les quelques cônes bleus que l’on trouve dans cette région s’écartent, que ces cellules décident de ce qu’elles vont être et qu’elles restent ce type de cellule pour toujours”, a déclaré Johnston. “Nous ne pouvons pas encore vraiment exclure cela, mais nos données soutiennent un modèle différent. Ces cellules se convertissent au fil du temps, ce qui est vraiment surprenant.”
Potentiel de restauration future de la vision
Les chercheurs pensent que ces découvertes pourraient éventuellement soutenir de nouvelles approches pour traiter la perte de vision. L’équipe de Johnston continue d’améliorer ses organoïdes rétiniens afin qu’ils ressemblent davantage à la fonction de la rétine humaine. De meilleurs modèles pourraient aider les scientifiques à produire des cellules photoréceptrices plus saines pour les futures thérapies de remplacement cellulaire ciblant des maladies telles que la dégénérescence maculaire, pour laquelle il n’existe actuellement aucun remède.
“L’objectif de l’utilisation de cette technologie organoïde est de créer à terme une population de photorécepteurs presque sur mesure. Une grande voie potentielle est la thérapie de remplacement cellulaire pour introduire des cellules saines qui peuvent se réintégrer dans l’œil et potentiellement restaurer cette vision perdue”, a déclaré Hussey, qui est maintenant biologiste moléculaire et cellulaire à la société de thérapie cellulaire CiRC Biosciences à Chicago. “Ce sont des expériences à très long terme, et bien sûr, nous devrons procéder à des optimisations pour les études de sécurité et d’efficacité avant de passer à la clinique. Mais c’est un voyage viable.”
