Techniques et matériaux

Des implants oculaires pour recouvrer la vue !

Implant rétinien

L’implant rétinien est déposé sur la rétine. Il reçoit les informations directement de la caméra intégrée aux lunettes du patient. Il stimule ensuite la rétine pour qu’elle reproduise une image et l’envoie au cerveau. (Image : U.S. Department of Energy from United States, Public domain, via Wikimedia Commons)

On estime qu’il y a 45 millions de personnes atteintes de cécité dans le monde. Pourra-t-on un jour leur rendre la vue grâce à des implants oculaires ?

Les prothèses neuronales, un dispositif médical en développement

De nos jours, les sciences de l’ingénierie high-tech s'associent à la biologie et aux sciences médicales pour développer de nouveaux dispositifs médicaux. Un dispositif médical est tout équipement qui sert à diagnostiquer, guérir ou soulager d'une maladie ou d'un handicap. C'est par exemple des lunettes, un stéthoscope, mais aussi un appareil de radiographie ou une prothèse
A la pointe de la recherche, on trouve les prothèses neuronales. Elles consistent en des implants miniatures qui communiquent avec le cerveau pour lui apporter une fonction manquante. La prothèse la plus avancée à ce jour est l’implant cochléaire, qui est inséré dans l’oreille interne pour redonner une forme d’audition aux personnes sourdes et malentendantes.

Sur le même principe, les scientifiques essaient de créer des prothèses oculaires qui pourraient redonner une partie de la vision aux personnes atteintes de cécité. Mais la complexité de l’œil, cause du fil à retordre aux scientifiques… Essayons d’y voir un peu plus clair.

Coupe de l'oeil humain

Coupe de l’œil humain. Les rayons lumineux traversent d’abord les deux lentilles, la cornée puis le cristallin, pour aller frapper la fovéa de la rétine où l'image se forme. (Image megija/CanStockPhoto légende rédaction Simplyscience)

Mécanisme de la vision humaine

Le fonctionnement de l’œil est similaire à celui d’un appareil photo. Pour obtenir une image, une lentille fait converger les rayons lumineux sur un film qui capte la lumière. C’est depuis ce film qu’on imprime les photos! Pour les appareils numériques ou les smartphones, c’est le même principe, mais le film est remplacé par un capteur qui transforme les rayons lumineux en signal numérique.
Dans l’œil, nous avons deux lentilles qui permettent de capter la lumière : la cornée, et le cristallin. Ces deux lentilles ensemble permettent de concentrer la lumière à travers l’œil jusqu’au capteur, qui est la rétine. Celle-ci va transmettre l’image perçue au cerveau via le nerf optique, qui est comme un gros câble. La rétine tapisse tout le fond de l’œil, mais sa partie la plus importante est la fovéa. C’est le point central de la rétine, là où les rayons convergent. C’est dans la fovéa que la majorité de la vision se fait.

Des implants visuels ?

Différentes maladies peuvent conduire à une cécité. Certaines sont réversibles, comme la cataracte, qui se guérit par la chirurgie, d’autres sont - pour l’instant - irréversibles. Les implants visuels sont étudiés dans l’espoir de pouvoir améliorer le pronostic visuel de certains types de maladies, celles qui atteignent la rétine pigmentaire. Celle-ci capte la lumière et la transmet à la rétine neurale qui envoie l’information au cerveau.

Tous les neurones du corps humain fonctionnent grâce à une forme d’électricité. En donnant un petit influx électrique à un neurone, il s’active. Normalement, la rétine pigmentaire stimule la rétine neurale par de minuscules influx électriques. Quand la rétine pigmentaire ne fonctionne plus, l’idée est d’activer artificiellement la rétine neurale par de petits influx électriques pour qu’elle puisse envoyer une image au cerveau!

Cellules de la rétine

Illustration des cellules de la rétine. La rétine pigmentaire, la couche du bas avec les cellules orange (les cônes et les bâtonnets), capte la lumière. Au-dessus, la couche comprenant les cellules en turquoise et violet, est la rétine neurale. Elle transmet l’information captée par la rétine pigmentaire au cerveau. (Image : alexylus / CanStockPhoto légendes: rédaction SimplyScience)

Dans la rétine, on trouve des cellules spécialisées dans la détection de lumière: les cônes et les bâtonnets. Leurs noms est dû à leurs formes (voir image ci-contre). Les cônes arrivent à discerner les couleurs, tandis que les bâtonnets sont seulement sensibles à l’intensité de la lumière.

La personne malvoyante porte alors des lunettes équipées d’une caméra qui retranscrit ce qu’elle capte dans l’implant posé chirurgicalement à même la rétine. Cet implant est fait de milliers de petites électrodes qui stimulent localement la rétine neurale pour qu’elles construisent une image à partir de celle de la caméra.

Malheureusement, pour l’instant, ce type d’implant ne permet qu'une récupération médiocre de la vision. Le problème principal provient de la fovéa de la rétine, c'est l'endroit où la majorité de la vision se fait. Cette région est si petite qu’il est difficile de la stimuler précisément avec nos électrodes actuelles. Cela cause une résolution insuffisante, la personne ne peut pas voir des choses précises, comme lors de la lecture, par exemple.

Des "panneaux solaires" dans l’œil!

Les chercheur-e-s de l'EPFL ont eu une nouvelle idée. Ils ont pensé à mettre des cellules photovoltaïques à la place des électrodes. Tu connais sûrement les cellules photovoltaïques, elles sont utilisées dans une autre technologie : les panneaux solaires! Elles sont constituées d'un matériau qui a la particularité de transformer les rayons lumineux… en électricité. L’avantage de ces cellules est qu’elles sont beaucoup plus petites que les électrodes classiques. On peut donc en mettre beaucoup plus dans la même taille d’implant, ce qui augmente la résolution.
Ainsi va naître une nouvelle génération de prothèse rétinienne sans fil. Cela fonctionne sur le même principe : le patient porte des lunettes avec une caméra qui retransmet à l’implant l’image qu’elle voit. L’implant posé sur la rétine est dans ce cas un fin feuillet contenant les cellules photovoltaïques.
La différence réside dans la manière dont l’information est transmise. Sur la prothèse « classique », c’était par câble électrique. Sur cette prothèse, c’est par rayons lumineux! En effet, la caméra est reliée à un appareil qui émet des rayons lumineux précis qui frappent l’implant à un endroit précis. Dès que les cellules photovoltaïques sont stimulées par un rayon lumineux suffisamment fort, elles émettent un petit courant électrique sur place, ce qui active la rétine neurale et recrée une image!

Cette nouvelle génération d’implants est encore en cours de développement et sera prochainement testée sur l’humain. La route est encore (très) longue pour les prothèses rétiniennes, mais il y a bon espoir de pouvoir aider, dans l’avenir, les personnes atteintes de cécité grâce à cette technologie.

Dernière modification: 12.06.2021
Créé: 22.01.2021

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