Une nouvelle modélisation informatique pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment la rétine se régénère, ouvrant ainsi la porte à de nouveaux traitements contre la perte de vision, selon une étude de l'Université de Surrey.
Le premier modèle en son genre est capable de détailler comment la rétine – la couche sensible à la lumière située à l'arrière de l'œil – peut construire sa structure complexe à partir d'un seul type de cellule souche, approfondissant ainsi notre compréhension de la façon dont la vue se développe et comment son développement pourrait éclairer les études sur les blessures ou les maladies.
Grâce à une modélisation avancée basée sur des agents, l'équipe de recherche a simulé les étapes clés de la rétinogenèse – le processus par lequel des cellules progénitrices identiques se diversifient en six types de neurones qui composent la rétine.
Le modèle montre comment des règles génétiques simples et un caractère aléatoire subtil fonctionnent ensemble pour former l'architecture en couches précise de la rétine, une structure essentielle à notre façon de voir.
L'article a été présenté à l'IWWBIO 2025 et publié dans Lecture Notes in Computer Science (LNCS).
Cayla Harris, chercheuse principale du groupe de calcul et d'ingénierie inspirés par la nature de l'Université de Surrey, a déclaré :
« La beauté de la biologie réside dans le fait que des structures complexes peuvent émerger de règles simples. Nos simulations montrent comment des cellules génétiquement identiques peuvent, par le biais de biais intrinsèques et du hasard, s'auto-organiser en couches hautement ordonnées de la rétine – un modèle qui sous-tend la façon dont nous voyons le monde. »
À l’aide de la plateforme logicielle BioDynaMo, l’équipe a modélisé des « cellules » virtuelles qui se développent, se divisent et prennent des décisions de destin basées sur une logique interne de régulation génétique, imitant le comportement biologique. Ils ont testé différentes conceptions de réseaux pour déterminer la manière dont les gènes pourraient interagir lorsque les cellules décident quel type de neurone devenir.
Deux conceptions particulières – appelées modèles de réentrée et multidirectionnels – reproduisaient les données biologiques réelles avec la plus grande précision, suggérant que les cellules rétiniennes peuvent prendre leurs décisions concernant leur destin par le biais de voies génétiques chevauchantes et flexibles, plutôt que d'une séquence fixe.
Cette approche pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre non seulement le développement d’un œil sain, mais également ce qui se passe dans les maladies de la rétine et dans la recherche régénérative explorant la manière dont les cellules souches pourraient reconstruire les tissus.
La modélisation informatique nous offre un moyen puissant d'explorer des processus biologiques que nous ne pouvons pas facilement observer en temps réel. En simulant la décision et l’interaction de chaque cellule, nous pouvons tester des hypothèses sur la façon dont des tissus comme la rétine se forment – et comment les restaurer lorsqu’ils sont endommagés. »
Dr Roman Bauer, auteur principal de l'étude, Université de Surrey
Cette recherche est soutenue par le Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC).
Cayla Harris a ajouté :
« Nous pensons que nos recherches constituent un pas en avant en reliant la génétique, l'informatique et la biologie du développement pour comprendre l'une des structures neuronales les plus complexes du corps. »
