(Okayama, 11 mars) Des chercheurs d'Okayama démontrent la promesse d'une nouvelle approche pour stimuler les neurones dans les yeux des patients dont les cellules photoréceptrices sont mortes.

"Le concept de base des prothèses rétiniennes est de remplacer les cellules photoréceptrices mortes par des dispositifs artificiels", expliquent dans une revue de leurs recherches récentes Toshihiko Matsuo, ophtalmologiste, et Tetsuya Uchida, scientifique en polymères, de l'Université d'Okayama, en collaboration avec Kenichi Takarabe, semi-conducteur scientifique, de l'Université des sciences d'Okayama au Japon. Les patients aveugles atteints de maladies héréditaires telles que la rétinite pigmentaire ont des cellules photoréceptrices mortes mais d'autres neurones restent en vie. Les chercheurs de l'Université d'Okayama exploitent les fonctions de travail de ces neurones vivants pour envoyer des messages au cerveau par stimulation artificielle à partir de colorants photoélectriques qui réagissent à la lumière.

D'autres travaux sur les prothèses rétiniennes se sont concentrés sur l'utilisation de réseaux d'électrodes – comme dans un appareil photo numérique – ou de photodiodes. Les défis de ces approches incluent la miniaturisation des appareils, la biocompatibilité, une faible sensibilité et des courants faibles qui nécessitent souvent une source d'alimentation externe. "Le prototype de la prothèse rétinienne couplée à un colorant photoélectrique, OURePTM, est unique en ce qu'il utilise des potentiels électriques pour stimuler les neurones rétiniens, contrairement aux autres systèmes de prothèses rétiniennes qui génèrent des courants électriques", expliquent les chercheurs de l'Université d'Okayama.

Des études de sonde Kelvin ont confirmé la présence de potentiels électriques sur la surface du film induits en réponse rapide à la lumière. Les chercheurs ont également testé l'effet du colorant sur les yeux de rats du Royal College of Surgeons. Les analyses de cytotoxicité se sont avérées prometteuses et des tests comportementaux sur les rats ont suggéré que le traitement était efficace.

En outre, les chercheurs prévoient des moyens de tester la probabilité de succès du traitement en utilisant la tomographie par cohérence optique pour évaluer le niveau de dégénérescence de la rétine du patient. En termes de travaux à venir, ils disent : « Des études cliniques sur les prothèses rétiniennes à base de colorants photoélectriques, OURePTM, chez des patients atteints de rétinite pigmentaire qui perdent la vue seront prévues puisque le contrôle de fabrication et le contrôle de qualité ont déjà été établis pour le dispositif médical.

Contexte

Le colorant photoélectrique

Les chercheurs d'Okayama ont utilisé le colorant bromure de 2-[2-[4-[dibutylamino]phényl]éthényl]-3-carboxyméthylbenzothiazolium, qui a un spectre d'absorption qui couvre la gamme visible de 400 nm à 600 nm. Il est également stable, facilement synthétisé et a un faible poids moléculaire et aucun composant toxique évident.

Ils ont couplé le colorant photoélectrique à un film de polyéthylène mince et doux à une concentration d'environ 106 molécules de colorant par μm2. Le film pourrait également être enroulé avant d'être inséré dans la zone sous-rétinienne à travers une petite ouverture de sorte qu'un grand film puisse être ajusté offrant un large champ de vision.

Sécurité

Le polyéthylène est utilisé pour les implants médicaux depuis un certain temps et sa sécurité et sa stabilité ont déjà été prouvées. Les chercheurs ont testé la toxicité du colorant in vitro en utilisant des cellules rétiniennes cultivées, car ce sont les cellules avec lesquelles le colorant entrerait en contact en premier. Aucune cytotoxicité n'a été observée. De plus, aucune toxicité n'a été trouvée pour OURePTM ou pour le colorant photoélectrique dans les tests d'évaluation biologique des dispositifs médicaux, basés sur l'Organisation internationale de normalisation (ISO) 10993.

Le film de polyéthylène couplé à un colorant photoélectrique a ensuite été implanté dans la rétine de rats vivants. L'apoptose a été réduite dans les neurones rétiniens qui étaient en contact avec un film de polyéthylène couplé à un colorant, OURePTM. Le colorant photoélectrique peut avoir un effet neuroprotecteur sur les neurones rétiniens. D'autres tests sont nécessaires.

Efficacité

Les mesures de la sonde Kelvin du potentiel électrique sur la surface du film couplé à un colorant lorsqu'il est exposé à la lumière ont montré des réponses rapides sur la même gamme de longueurs d'onde que le spectre d'absorption connu du colorant. La sensibilité à différentes intensités lumineuses était également prometteuse.

Les chercheurs ont testé le colorant sur des cellules rétiniennes d'embryons de poulet in vitro en utilisant un colorant fluorescent pour surveiller les ions calcium. Ils ont découvert que les réponses stimulées par les colorants déclenchaient l'augmentation des concentrations d'ions calcium. Des films couplés à un colorant ont également été implantés sur des rats du Royal College of Surgeons, qui ont ensuite été soumis à des tests de comportement. Lorsque les rats ont été placés dans un tambour avec des parois tournantes peintes en bandes verticales blanches et noires, les rats se sont déplacés dans la direction des bandes tournantes, suggérant qu'un certain niveau de vision avait été récupéré.

Bibliographie

Matsuo T, Uchida T, Takarabe K. Sécurité, efficacité et contrôle de la qualité d'une prothèse rétinienne à base de colorant photoélectrique (prothèse rétinienne de type Université d'Okayama) en tant que dispositif médical. J Artif Organs 2009;12:213-225.

DOI 10.1007/s10047-009-0471-6

Alamusi, Matsuo T, Hosoya O, Tsutsui KM, Uchida T. Tests de comportement et analyses de la réponse immunohistochimique de la rétine chez des rats RCS avec implantation sous-rétinienne d'une prothèse rétinienne de type Université d'Okayama. Orgues Artif J. 2013 septembre;16(3):343-51.

DOI 10.1007/s10047-013-0697-1

Alamusi, Matsuo T, Hosoya O, Tsutsui KM, Uchida T. Maintenance de la vision et réduction de l'apoptose rétinienne chez les rats RCS avec implantation de prothèse rétinienne de type Université d'Okayama (OURePTM). Orgues Artif J. 2015.

DOI 10.1007/s10047-015-0825-1

Film mince couplé à un colorant photoélectrique comme nouveau type de prothèse rétinienne. Université d'Okayama Bulletin électronique Vol.8, septembre 2014.

http://www.okayama-u.ac.jp/user/kouhou/ebulletin/ipe/vol8/ipe_001.html

Légende de la figure

Test de comportement pour établir la présence de la vue chez les rats du Royal College of Surgeons avec implantation de prothèse rétinienne. Les chercheurs ont fait tourner un tambour avec des rayures verticales noires et blanches dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à une vitesse lente de 2 ou 4 tr/min. Un rat qui avait des implants rétiniens prothétiques a été placé dans une cage ronde à parois transparentes à l'intérieur du tambour. Les cas où le rat tournait la tête dans une direction cohérente avec la direction de rotation du tambour étaient comptés comme des indications que le rat avait retrouvé un certain niveau de vision.

Correspondance à

Professeur agrégé Toshihiko Matsuo, MD, Ph.D.

Département d'ophtalmologie, École de médecine de l'Université d'Okayama et École supérieure de médecine, de dentisterie et de sciences pharmaceutiques, 2-5-1 Shikata-cho, Kita-ku, Okayama 700-8558, Japon

Courriel : matsuot@cc.okayama-u.ac.jp

<Archives des mises à jour de la recherche de l'Université d'Okayama>

Vol.1:Méthode non invasive innovante de « biopsie liquide » pour capturer les cellules tumorales en circulation à partir d'échantillons de sang pour les tests génétiques

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/vol1/vol.1.pdf

Vol.2:Assurer une récupération fraîche après un arrêt cardiaque

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/pdf/vol2.pdf

Vol.3:La recherche sur la régénération des organes fait un bond en avant

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/pdf/vol3.pdf

Vol.4:Intégrateur mécanosensible cardiaque

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/pdf/vol4.pdf

Vol.5:Les injections cellulaires vont au cœur des malformations congénitales

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/pdf/vol5.pdf

Vol.6:Quatrième molécule clé identifiée dans le développement osseux

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/pdf/vol6.pdf

Vol.7:Une solution anti-virus anticancéreuse offre une alternative à la chirurgie

http://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/ebulletin-RUs/pdf/vol7.pdf

Plus d'informations:

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1-1-1 Tsushima-naka , Kita-ku , Okayama 700-8530, Japon
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À propos de l'Université d'Okayama

L'Université d'Okayama est l'une des plus grandes universités complètes du Japon. Ses racines remontent à la Maison de l'éducation médicale parrainée par le Seigneur d'Okayama et créée en 1870. Aujourd'hui, avec 1,300 14,000 professeurs et 3 XNUMX étudiants, l'Université propose des cours dans des spécialités allant de la médecine à la pharmacie. aux sciences humaines et physiques. L'université d'Okayama est située au cœur du Japon, à environ XNUMX heures à l'ouest de Tokyo en Shinkansen.