Publié le 14 février 2024 05:18:00. Une équipe de l’Université Johns Hopkins a mis en lumière un mécanisme crucial dans le développement de la vision humaine, impliquant une interaction précise entre un dérivé de la vitamine A et les hormones thyroïdiennes. Ces découvertes pourraient ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques pour lutter contre les maladies dégénératives de la rétine.
- La vision nette chez l’humain se développe grâce à une transformation cellulaire orchestrée par l’acide rétinoïque et les hormones thyroïdiennes.
- Les recherches, menées sur des rétines cultivées en laboratoire, remettent en question les théories établies sur la distribution des cônes dans la fovéole.
- Ces avancées pourraient conduire à de nouvelles stratégies de thérapie cellulaire pour restaurer la vision perdue dans des pathologies comme la dégénérescence maculaire.
Des scientifiques de l’Université Johns Hopkins ont révélé un processus jusqu’alors méconnu dans le développement de la vision humaine. Leurs travaux, publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, démontrent que l’interaction entre un dérivé de la vitamine A, l’acide rétinoïque, et les hormones thyroïdiennes est essentielle à la formation d’une vision nette dès le développement fœtal.
L’étude, basée sur l’analyse de tissus rétiniens cultivés en laboratoire, pourrait bouleverser notre compréhension de la manière dont l’œil développe les cellules sensibles à la lumière. Elle ouvre également des perspectives prometteuses pour la recherche de traitements innovants contre la dégénérescence maculaire, le glaucome et d’autres troubles de la vision liés à l’âge.
« Il s’agit d’une étape clé pour comprendre le fonctionnement interne du centre de la rétine, une partie essentielle de l’œil et la première à être touchée par la dégénérescence maculaire », explique Robert J. Johnston Jr., professeur agrégé de biologie à Johns Hopkins et directeur de la recherche. « En améliorant notre compréhension de cette région et en développant des organoïdes qui imitent sa fonction, nous espérons un jour pouvoir cultiver et transplanter ces tissus pour restaurer la vision. »
L’équipe de Johns Hopkins a développé une nouvelle méthode pour étudier le développement de l’œil en utilisant des organoïdes, de petits amas de tissus dérivés de cellules fœtales. En observant ces rétines cultivées pendant plusieurs mois, les chercheurs ont identifié les mécanismes cellulaires qui façonnent la fovéole, la région centrale de la rétine responsable de la vision fine.
Leurs recherches se sont concentrées sur les cellules photoréceptrices qui permettent la vision diurne. Ces cellules se différencient en cônes sensibles à différentes longueurs d’onde lumineuse : bleues, vertes ou rouges. Bien que la fovéole ne représente qu’une petite partie de la rétine, elle est responsable d’environ 50 % de la perception visuelle humaine. Elle contient une forte concentration de cônes rouges et verts, mais est dépourvue de cônes bleus, qui sont plus largement répartis dans le reste de la rétine.
L’être humain est unique en ce qu’il possède ces trois types de cônes, ce qui lui permet de percevoir un large spectre de couleurs, une capacité relativement rare chez les autres animaux. La manière dont les yeux se développent avec cette répartition spécifique des cellules a intrigué les scientifiques pendant des décennies. Les souris, les poissons et d’autres organismes couramment utilisés en recherche biologique ne présentent pas cette configuration cellulaire, ce qui rend l’étude des photorécepteurs particulièrement difficile, souligne Johnston.
L’équipe de Johns Hopkins a démontré que la distribution des cônes dans la fovéole résulte d’un processus coordonné de spécification et de conversion du destin cellulaire au cours du développement précoce. Entre la 10e et la 12e semaine de gestation, un petit nombre de cônes bleus sont présents dans la fovéole. Cependant, à partir de la 14e semaine, ces cônes bleus se transforment en cônes rouges et verts. Ce processus de structuration repose sur deux mécanismes distincts. D’une part, une molécule dérivée de la vitamine A, l’acide rétinoïque, est dégradée pour limiter la production de cônes bleus. D’autre part, les hormones thyroïdiennes favorisent la transformation des cônes bleus en cônes rouges et verts.
« Tout d’abord, l’acide rétinoïque aide à définir le schéma. Ensuite, l’hormone thyroïdienne joue un rôle dans la conversion des cellules restantes. C’est très important, car si ces cônes bleus sont présents, la vision n’est pas aussi nette. »
Robert J. Johnston Jr., professeur agrégé de biologie à Johns Hopkins
Ces résultats remettent en question la théorie dominante selon laquelle les cônes bleus migreraient vers d’autres parties de la rétine pendant le développement. Au contraire, les données suggèrent que ces cellules se convertissent pour optimiser la distribution des cônes dans la fovéole.
« Le modèle prédominant dans le domaine il y a une trentaine d’années était que les quelques cônes bleus présents dans cette région se déplaçaient, que ces cellules décidaient de leur destin et qu’elles restaient de ce type pour toujours. Nous ne pouvons pas encore exclure cette possibilité, mais nos données soutiennent un modèle différent : ces cellules se transforment avec le temps, ce qui est vraiment surprenant. »
Robert J. Johnston Jr., professeur agrégé de biologie à Johns Hopkins
Ces découvertes pourraient ouvrir la voie à de nouvelles thérapies pour la perte de vision. Johnston et son équipe s’efforcent d’affiner leurs modèles organoïdes afin de reproduire plus fidèlement le fonctionnement de la rétine humaine. Ces progrès pourraient conduire à des photorécepteurs améliorés et à des traitements cellulaires potentiels pour les maladies oculaires telles que la dégénérescence maculaire, actuellement incurables, selon Katarzyna Hussey, ancienne doctorante du laboratoire de Johnston.
« L’objectif de l’utilisation de cette technologie organoïde est de créer à terme une population de photorécepteurs presque sur mesure. Une voie potentielle importante est la thérapie de remplacement cellulaire, qui consiste à introduire des cellules saines capables de se réintégrer dans l’œil et de potentiellement restaurer la vision perdue. Ce sont des expériences à très long terme et, bien sûr, nous devrons procéder à des optimisations pour garantir la sécurité et l’efficacité. »
Katarzyna Hussey, biologiste moléculaire et cellulaire à CiRC Biosciences à Chicago