Les cellules oculaires « recâblent » leurs connexions lorsque la perte de vision commence, selon les scientifiques

Des scientifiques du Jules Stein Eye Institute de la David Geffen School of Medicine de l'UCLA ont découvert que certaines cellules rétiniennes peuvent se reprogrammer lorsque la vision commence à se détériorer dans la rétinite pigmentaire, une maladie oculaire héréditaire qui conduit à une cécité progressive.

Lors d'une étude sur des souris, les chercheurs ont découvert que les cellules bipolaires des bâtonnets – neurones recevant généralement des informations des bâtonnets, responsables de la vision nocturne – peuvent former de nouvelles connexions fonctionnelles avec les cônes, responsables de la vision diurne, lorsque leurs partenaires habituels cessent de fonctionner. Ces résultats sont publiés dans la revue Current Biology.

La rétinite pigmentaire touche des millions de personnes dans le monde et constitue l'une des principales causes de cécité héréditaire. Bien que la maladie progresse souvent lentement et que certains patients conservent une vision significative jusqu'à un âge moyen, on sait peu de choses sur la façon dont la rétine s'adapte à la perte cellulaire. Comprendre ces adaptations naturelles pourrait permettre d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour préserver la vision.

Les scientifiques ont utilisé des souris dont le gène de la rhodopsine est inactivé, ce qui modélise le stade précoce de la rétinite pigmentaire, lorsque les bâtonnets ne réagissent plus à la lumière et que la dégénérescence se produit lentement. Ils ont effectué des mesures électriques sur des cellules bipolaires individuelles de bâtonnets afin d'observer leur comportement lorsque leurs signaux normaux sont perdus.

L'équipe a également utilisé d'autres modèles murins dépourvus de divers composants du système de signalisation des bâtonnets afin de déterminer ce qui déclenche le processus de recâblage. Leurs résultats à l'échelle de la cellule unique ont été confirmés par des mesures de l'activité électrique sur l'ensemble de la rétine.

Chez les souris atteintes de dégénérescence des bâtonnets, les cellules bipolaires des bâtonnets ont montré de fortes réponses, guidées par les signaux des cônes plutôt que par leurs sources habituelles. Ces nouvelles connexions présentaient la signature électrique caractéristique des signaux des cônes.

Ce recâblage n'a été observé que chez les souris présentant une dégénérescence des bâtonnets et n'a pas été observé dans d'autres modèles où les bâtonnets étaient insensibles à la lumière, mais où les cellules elles-mêmes ne mouraient pas. Cela suggère que le recâblage des connexions neuronales est déclenché par le processus de dégénérescence lui-même, et non simplement par l'absence de signaux lumineux ou la destruction des synapses.

Ces résultats complètent une étude réalisée en 2023 par le même groupe, qui a montré que des cônes individuels peuvent rester fonctionnels même après de graves modifications structurelles aux stades avancés de la maladie. Ensemble, ces études démontrent que la rétine utilise différents mécanismes d'adaptation à différents stades de la maladie.

« Nos résultats montrent que la rétine s'adapte à la perte de bâtonnets d'une manière qui tente de préserver la sensibilité à la lumière du jour », a déclaré l'auteur principal AP Sampat, PhD, de l'Institut Jules Stein.

Lorsque les connexions normales entre les cellules bipolaires des bâtonnets et les bâtonnets sont perdues, ces cellules sont capables de se reconfigurer pour recevoir les signaux des cônes. Il semble que le signal de cette plasticité provienne de la dégénérescence elle-même, peut-être par le biais des cellules gliales de soutien ou de facteurs libérés par les cellules mourantes.

Une question reste ouverte: ce recâblage est-il un mécanisme général utilisé par la rétine lors de la mort des bâtonnets? L'équipe étudie actuellement ce processus chez d'autres souris mutantes présentant des défauts de rhodopsine et d'autres protéines des bâtonnets, connues pour provoquer une rétinite pigmentaire chez l'homme.