Les scientifiques de la vision font revivre les cellules sensibles à la lumière dans les yeux des donneurs d’organes.
Dans le cadre d’une série de découvertes qui devraient transformer la recherche sur le cerveau et la vision, des scientifiques ont fait revivre des cellules neuronales sensibles à la lumière dans les yeux de donneurs d’organes et ont rétabli la communication entre elles.
Des milliards de neurones du système nerveux central transmettent des informations sensorielles sous forme de signaux électriques ; dans l’œil, des neurones spécialisés, appelés photorécepteurs, détectent la lumière.
Publié aujourd’hui (11 mai 2022) dans le journal Natureune équipe de chercheurs du John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah et des collaborateurs du Scripps Research décrivent comment ils ont utilisé la rétine comme modèle du système nerveux central pour étudier la mort des neurones et les nouvelles méthodes pour les faire revivre.
“Nous avons pu réveiller les cellules photoréceptrices de la macula humaine, qui est la partie de la rétine responsable de notre vision centrale et de notre capacité à voir les détails fins et les couleurs”, explique Fatima Abbas, PhD, scientifique du Moran Eye Center et auteur principal de l’étude publiée. “Dans les yeux obtenus jusqu’à cinq heures après le décès d’un donneur d’organes, ces cellules réagissaient à la lumière vive, aux lumières colorées et même à des flashs lumineux très faibles.”
Frans Vinberg, PhD, et Fatima Abbas, PhD, du John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah discutent de leur dernière étude, publiée dans Nature. Abbas et Vinberg ont fait revivre des cellules neuronales sensibles à la lumière dans les yeux de donneurs d’organes et ont rétabli la communication entre elles, dans le cadre d’une série de découvertes qui devraient transformer la recherche sur le cerveau et la vision. Crédit : John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah.
Si les premières expériences ont permis de ranimer les photorécepteurs, les cellules semblaient avoir perdu leur capacité à communiquer avec les autres cellules de la rétine. Les chercheurs ont identifié la privation d’oxygène comme le facteur critique menant à cette perte de communication.
Pour relever le défi, le professeur associé de recherche Anne Hanneken, MD, a obtenu les yeux de donneurs d’organes en moins de 20 minutes à partir du moment du décès, tandis que le scientifique du Moran Eye Center, Frans Vinberg, PhD, a conçu une unité de transport spéciale pour rétablir l’oxygénation et d’autres nutriments dans les yeux des donneurs d’organes.
Fatima Abbas, PhD, est une stagiaire postdoctorale dans le laboratoire de Frans Vinberg, PhD, au John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah et auteur principal de l’étude. Abbas a mené des expériences dans l’obscurité en exposant le tissu oculaire de donneurs à différents types de lumière et en enregistrant les réponses des photorécepteurs. Crédit : John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah.
Vinberg a également construit un dispositif permettant de stimuler la rétine et de mesurer l’activité électrique de ses cellules. Grâce à cette approche, l’équipe a pu restituer un signal électrique spécifique observé dans les yeux vivants, l'”onde b”. Il s’agit du premier enregistrement de l’onde b réalisé à partir de la rétine centrale d’yeux humains post-mortem.
“Nous avons réussi à faire parler les cellules rétiniennes entre elles, comme elles le font dans l’œil vivant pour assurer la médiation de la vision humaine”, explique Vinberg. “Des études antérieures ont restauré une activité électrique très limitée dans les yeux de donneurs d’organes, mais cela n’a jamais été réalisé dans la macula, et jamais dans la mesure que nous avons maintenant démontrée.”
Le processus démontré par l’équipe pourrait être utilisé pour étudier d’autres tissus neuronaux du système nerveux central. Il s’agit d’une avancée technique transformatrice qui peut aider les chercheurs à développer une meilleure compréhension des maladies neurodégénératives, y compris les maladies rétiniennes aveuglantes telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge.
Frans Vinberg, PhD, dans son laboratoire au John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah. Vinberg a publié une étude dans la revue Nature expliquant comment il a fait revivre des cellules neuronales sensibles à la lumière dans les yeux de donneurs d’organes et comment il a rétabli la communication entre elles, dans le cadre d’une série de découvertes susceptibles de transformer la recherche sur le cerveau et la vision. Crédit : John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah.
Le site Nature L’étude, intitulée “Revival of light signaling in the postmortem mouse and human retina”, a maintenant fourni des données provenant de plus de 40 yeux de donneurs humains, y compris la première description d’un mécanisme qui devrait limiter la vitesse de la vision centrale humaine.
Vinberg souligne que cette approche peut réduire les coûts de la recherche par rapport à la recherche sur les primates non humains et à la dépendance vis-à-vis des modèles animaux qui produisent des résultats qui ne s’appliquent pas toujours aux humains. Bien que les souris soient couramment utilisées dans la recherche sur la vision, elles ne possèdent pas de macula. Les chercheurs peuvent également tester les nouvelles thérapies potentielles surdes cellules oculaires humaines fonctionnelles, accélérant le développement de médicaments.
“La communauté scientifique peut désormais étudier la vision humaine d’une manière qui n’est tout simplement pas possible avec des animaux de laboratoire”, déclare M. Vinberg. “Nous espérons que cela motivera les sociétés de dons d’organes, les donneurs d’organes et les banques d’yeux en les aidant à comprendre les nouvelles possibilités passionnantes qu’offre ce type de recherche.”
Frans Vinberg, PhD, et Fatima Abbas, PhD, du John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah, dans le laboratoire de Vinberg. Les deux chercheurs ont publié une étude dans la revue Nature montrant comment ils ont pu faire revivre des cellules neuronales sensibles à la lumière dans les yeux de donneurs d’organes et rétablir la communication entre elles, dans le cadre d’une série de découvertes qui devraient transformer la recherche sur le cerveau et la vision. Crédit : John A. Moran Eye Center de l’Université de l’Utah.
Hanneken, qui est également un chirurgien rétinien de longue date affilié au Scripps Memorial Hospital La Jolla, a déclaré que la capacité de produire des plaques viables de tissu rétinien humain pourrait conduire à de nouvelles thérapies pour les maladies cécitantes.
“Jusqu’à présent, il n’a pas été possible de faire communiquer entre elles les cellules des différentes couches de la rétine centrale comme elles le font normalement dans une rétine vivante”, a déclaré Hanneken. “À l’avenir, nous pourrons utiliser cette approche pour développer des traitements visant à améliorer la vision et la signalisation lumineuse dans les yeux atteints de maladies maculaires, comme la dégénérescence maculaire liée à l’âge.”
Le site Nature étude rejoint un ensemble de sciences soulevant des questions sur la nature irréversible de la mort, en partie définie par la perte irréversible de l’activité neuronale. Yale University researchers made headlines when they revived the disembodied brains of pigs four hours after death, but they did not restore global neuronal activity.
Authors of the study are: Fatima Abbas, Silke Becker, Bryan W. Jones, and Frans Vinberg of the University of Utah, Ludovic S. Mure and Satchidananda Panda of The Salk Institute for Biological Studies, and Anne Hanneken of Scripps Research.
Donor eyes for the study were obtained in collaboration with the Utah Lions Eye Bank, the San Diego Eye Bank, and organ donor society LifeSharing. The research team is deeply grateful to those who donated their eyes and their legal representatives who accommodated the surgical team’s effort to procure the eyes.
Reference: “Revival of light signaling in the postmortem mouse and human retina” 11 May 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04709-x
The research was supported by the National Institutes of Health and an Unrestricted Grant from Research to Prevent Blindness, New York, NY, to the Department of Ophthalmology & Visual Sciences, University of Utah.
