Des chercheurs de l'IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Institut italien de technologie) ont conduit au développement révolutionnaire d'une prothèse rétinienne liquide artificielle pour contrer les effets de maladies telles que la rétinite pigmentaire et la dégénérescence maculaire liée à l'âge qui provoquent la dégénérescence progressive des photorécepteurs de la rétine, entraînant la cécité.
L'étude a été publiée dans Nanotechnologie de la nature:
L'équipe multidisciplinaire est composée de chercheurs du Centre des neurosciences et des technologies synaptiques de Gênes coordonné par Fabio Benfenati et d'une équipe du Centre des nano sciences et technologies de l'IIT de Milan coordonné par Guglielmo Lanzani.
Il implique également l'IRCCS Ospedale Sacrocuore Don Calabria à Negrar (Vérone) avec l'équipe dirigée par Grazia Pertile, l'IRCCS Ospedale Policlinico San Martino à Gênes et le CNR à Bologne. La recherche a été soutenue par la Fondazione 13 Marzo Onlus, Fondazione Ra.Mo., Rare Partners srl et Fondazione Cariplo.
L'étude représente l'état de l'art des prothèses rétiniennes et représente une évolution du modèle planaire de la rétine artificielle développé par la même équipe en 2017 et basé sur des matériaux semi-conducteurs organiques (Nature Materials 2017, 16: 681-689).
La rétine artificielle de « deuxième génération » est biomimétique, offre une haute résolution spatiale et se compose d'un composant aqueux dans lequel des nanoparticules polymériques photoactives (dont la taille est de 350 nanomètres, donc environ 1/100 du diamètre d'un cheveu) sont suspendues, allant à remplacer les photorécepteurs endommagés.
Les résultats expérimentaux montrent que la stimulation par la lumière naturelle des nanoparticules provoque en fait l'activation des neurones rétiniens épargnés par la dégénérescence, mimant ainsi le fonctionnement des photorécepteurs chez des sujets sains.
Par rapport aux autres approches existantes, la nouvelle nature liquide de la prothèse garantit une chirurgie rapide et moins traumatisante qui consiste en des micro-injections de nanoparticules directement sous la rétine, où elles restent piégées et remplacent les photorécepteurs dégénérés; cette méthode garantit également une efficacité accrue.
Les données collectées montrent également que la technique expérimentale innovante représente une alternative valable aux méthodes utilisées à ce jour pour restaurer la capacité photoréceptrice des neurones rétiniens tout en préservant leur résolution spatiale, jetant ainsi une base solide pour de futurs essais cliniques chez l'homme.
De plus, le développement de ces nanomatériaux photosensibles ouvre la voie à de nouvelles applications futures en neurosciences et en médecine.
Nos résultats expérimentaux mettent en évidence la pertinence potentielle des nanomatériaux dans le développement de prothèses rétiniennes de deuxième génération pour traiter la cécité rétinienne dégénérative et représentent une avancée majeure. «
Fabio Benfenati, chercheur, Istituto Italiano di Tecnologia
« La création d'un implant rétinien artificiel liquide a un grand potentiel pour assurer une vision large champ et une vision haute résolution. Enfermer les polymères photoactifs dans des particules plus petites que les photorécepteurs, augmente la surface active d'interaction avec les neurones rétiniens, permet pour couvrir facilement toute la surface rétinienne et pour étendre la photoactivation au niveau d'un seul photorécepteur. «
« Dans cette recherche, nous avons appliqué la nanotechnologie à la médecine », conclut Guglielmo Lanzani. « En particulier dans nos laboratoires, nous avons réalisé des nanoparticules de polymère qui se comportent comme de minuscules cellules photovoltaïques, à base de carbone et d'hydrogène, composants fondamentaux de la biochimie de la vie.
Une fois injectées dans la rétine, ces nanoparticules forment de petits agrégats dont la taille est comparable à celle des neurones, qui se comportent effectivement comme des photorécepteurs. «
« La procédure chirurgicale pour l'injection sous-rétinienne de nanoparticules photoactives est peu invasive et potentiellement reproductible dans le temps, contrairement aux prothèses rétiniennes planes », ajoute Grazia Pertile, directrice de l'unité opérationnelle d'ophtalmologie de l'IRCCS Ospedale Sacro Cuore Don Calabria.
« Tout en conservant les avantages de la prothèse en polymère, qui est naturellement sensible à la lumière pénétrant dans l'œil et ne nécessite pas de lunettes, de caméras ou de sources d'énergie externes. »
L'étude de recherche est basée sur des modèles précliniques et de nouvelles expérimentations seront fondamentales pour faire de la technique un traitement clinique pour des maladies telles que la rétinite pigmentaire et la dégénérescence maculaire liée à l'âge.
La source:
Istituto Italiano di Tecnologia – IIT
Référence de la revue:
Maya-Vatencourt, J. F., et al. (2020) Les nanoparticules de polymère semi-conducteur injectées par voie sous-rétinienne sauvent la vision dans un modèle de dystrophie rétinienne chez le rat. Nanotechnologie de la nature. doi.org/10.1038/s41565-020-0696-3.
