Des chercheurs ont mis au point un moyen simple et rapide d’effectuer une optorétinographie, une technique d’imagerie qui mesure l’activité fonctionnelle induite par la lumière dans la rétine de l’œil, le réseau de neurones à l’arrière de nos yeux responsables de la détection de la lumière et de l’initiation de la vision. Plus de 50 % des personnes de plus de 60 ans aux États-Unis sont touchées par des maladies rétiniennes telles que la dégénérescence maculaire et la rétinopathie diabétique. Ces maladies affectent la fonction de la rétine de manière à réduire la vue et peuvent évoluer vers la cécité si elles ne sont pas traitées. La nouvelle approche pourrait aider à accélérer le développement de nouveaux traitements pour les maladies oculaires.
L’optorétinographie utilise généralement un équipement très coûteux qui nécessite plusieurs experts pour fonctionner tout en produisant d’énormes volumes de données nécessitant des ressources de calcul importantes. Nous avons imaginé un moyen de le faire moins cher et plus original. »
Ravi Jonnal, chef d’équipe de recherche, Université de Californie, Davis
Jonnal et ses collègues rapportent leur nouvelle approche, qu’ils appellent l’optorétinographie basée sur la vitesse dans Optique, la revue d’Optica Publishing Group pour la recherche à fort impact. Ils démontrent également la capacité de la méthode à mesurer la réponse rétinienne chez trois sujets sains.
« Bien que l’optorétinographie basée sur la vitesse puisse potentiellement fournir aux cliniciens des informations plus précises et plus précoces sur les pertes fonctionnelles de la rétine, son premier impact réel est plus susceptible d’être l’accélération des essais cliniques pour de nouveaux traitements des maladies rétiniennes », a déclaré Jonnal, qui a effectué quelques des premières mesures optorétinographiques en tant qu’étudiant au doctorat dans le laboratoire de Don Miller à l’Université de l’Indiana. « Si nous pouvons détecter si la fonction rétinienne s’améliore ou se détériore plus rapidement qu’avec les tests traditionnels tels que les diagrammes oculaires, cela accélérera considérablement le développement de traitements. »
Suivi des changements de forme
L’optorétinographie détecte de légers changements dans la forme des neurones qui génèrent ou conduisent des signaux dans la rétine. Jusqu’à présent, Jonnal et d’autres chercheurs ont utilisé l’optique adaptative et la tomographie par cohérence optique (OCT) pour visualiser et suivre ces neurones dans l’œil vivant en mouvement, puis appliqué des algorithmes de correction de mouvement pour stabiliser les images et extraire la réponse fonctionnelle. Ce processus coûteux et long nécessite de résoudre et de suivre la position des caractéristiques cellulaires individuelles et d’utiliser ces positions pour déterminer si la cellule a changé de forme.
« Lorsque nous utilisons l’un de nos systèmes d’optique adaptative pour effectuer des mesures d’optorétinographie, l’expérience peut facilement prendre une demi-journée et aboutir à un téraoctet de données à traiter », a déclaré Jonnal. « Le traitement des données pour extraire un signal fonctionnel prend, au minimum, un jour ou deux de plus. »
Pour éviter d’avoir à résoudre et à suivre des neurones individuels, Jonnal et ses collègues ont voulu voir s’ils pouvaient plutôt mesurer la vitesse, ou vélocité, à laquelle les neurones rétiniens se déplacent les uns par rapport aux autres. « Nous pensions que même si les positions des caractéristiques varient d’une cellule à l’autre, la vitesse à laquelle elles se déplacent les unes par rapport aux autres serait fortement corrélée entre les cellules », a déclaré Jonnal. « Cela s’est avéré exact. »
Mesurer les neurones en mouvement
Pour effectuer une optorétinographie basée sur la vitesse, les chercheurs ont développé une nouvelle caméra OCT qui permet à un seul opérateur de collecter des images à partir de plus d’emplacements dans la rétine que ce qui est possible avec d’autres approches de l’optorétinographie.
Les chercheurs ont démontré leur nouvelle technique en l’utilisant pour collecter les mesures de trois volontaires sains. Ils ont pu acquérir les données de chaque patient en seulement dix minutes et faire traiter ces données et obtenir les résultats en 2 à 3 minutes. Ils ont montré que les réponses optorétinographiques fonctionnelles mesurées avec l’approche simple évoluaient avec la dose de stimulus lumineux utilisée et que la réponse dose-stimulus était reproductible chez et entre les volontaires.
Ils planifient maintenant des expériences visant à démontrer la sensibilité de la technique aux dysfonctionnements liés à la maladie. Jonnal travaille également avec des cliniciens de l’Université de Californie à Davis pour l’utiliser pour l’imagerie des patients et pour aider à interpréter les résultats des essais de thérapies par cellules souches et de traitements de thérapie génique pour les maladies rétiniennes héréditaires. Les chercheurs aimeraient également appliquer la nouvelle approche d’optorétinographie à des modèles animaux de maladies rétiniennes.
