(Okayama, 11 mars) Des chercheurs d’Okayama démontrent la promesse d’une nouvelle approche pour stimuler les neurones dans les yeux des patients atteints de cellules photoréceptrices 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 des polymères, de l’Université d’Okayama, en collaboration avec Kenichi Takarabe, scientifique des semi-conducteurs, de l’Université des sciences d’Okayama au Japon. Les patients aveugles présentant des maladies héréditaires telles que le pigmentosa de rétinite, ont les cellules photoréceptrices mortes mais d’autres neurones restent vivants. 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 répondent 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 photodiodes. Les défis de ces approches comprennent la miniaturisation des appareils, la biocompatibilité, la faible sensibilité et les faibles courants qui exigent souvent une source d’alimentation externe. « Le prototype de la prothèse rétinienne photoélectrique couplée à un colorant, 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 », affirment les chercheurs de l’Université d’Okayama.

Les études de sonde de 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 dans les yeux des rats du Collège royal des chirurgiens. Les analyses de cytotoxicité se sont avérées prometteuses et les tests comportementaux sur les rats ont suggéré que le traitement était efficace.

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

Historique

Le colorant photoélectrique

Les chercheurs d’Okayama ont utilisé le colorant 2-éthényl[2-[4-[dibutylamino)phenyl]]-3-carboxyméthylbenzothiazolium bromure, qui a un spectre d’absorption qui s’étend sur la plage 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-trétinale à travers une petite ouverture afin qu’un grand film puisse être monté offrant un grand 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 à l’aide de cellules rétiniennes cultivées, car ce sont les cellules avec les laquelle le colorant entrerait en contact en premier. On n’a observé aucune cytotoxicité. En outre, aucune toxicité n’a été trouvée pour l’OURePTM ou pour le colorant photoélectrique dans les essais d’évaluation biologique des dispositifs médicaux, sur la base de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) 10993.

Le colorant photoélectrique a couplé le film de polyéthylène a été alors implanté dans la rétine des rats vivants. L’apoptosis a été réduit dans les neurones rétiniens qui étaient en contact avec le film colorant-couplé de polyéthylène, OURePTM. Le colorant photoélectrique peut avoir un effet neuroprotecteur sur les neurones rétiniens. D’autres tests sont nécessaires.

Efficacité

Les mesures par sonde Kelvin du potentiel électrique sur la surface du film couplé au 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 embryonnaires de poussins in vitro à l’aide d’un colorant fluorescent pour surveiller les ions calcium. Ils ont constaté que les réponses stimulées par les colorants déclenchaient l’augmentation des concentrations d’ions calcium. Des films couplés à des colorants ont également été implantés dans des rats du Collège royal des chirurgiens, qui ont ensuite été soumis à des tests de comportement. Lorsque les rats ont été placés dans un tambour avec des murs tournants peints en bandes verticales blanches et noires, les rats se sont déplacés en direction des rayures rotatives, suggérant qu’un certain niveau de vue avait été récupéré.

Références

Matsuo T, Uchida T, Takarabe K. Safety, efficacy, and quality control of a photoelectric dye-based retinal prosthesis (Okayama University-type retinal prosthesis) as a medical device. J Artif Organs 2009;12:213-225.

DOI 10.1007/s10047-009-0471-6

Alamusi, Matsuo T, Hosoya O, Tsutsui KM, Uchida T. Behavior tests and immunohistochemical retinal response analyses in RCS rats with subretinal implantation of Okayama-University-type retinal prosthesis. J Artif Organes. 2013 Sept;16(3):343-51.

DOI 10.1007/s10047-013-0697-1

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

DOI 10.1007/s10047-015-0825-1

Film mince colorant-couplé photoélectrique comme nouveau type de prothèse rétinienne. Okayama Univ. e-Bulletin 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 Collège royal des chirurgiens avec implantation de prothèse rétinienne. Les chercheurs ont fait pivoter un tambour avec des bandes verticales noires et blanches dans le sens horaire ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre à une vitesse lente de 2 ou 4 tr / min. Un rat qui a eu des implants rétiniens prothétiques a été mis dans une cage transparente-paroi ronde à l’intérieur du tambour. Les cas où le rat tournait la tête dans une direction compatible avec le sens de rotation du tambour ont été comptés comme des indications que le rat avait récupéré un certain niveau de vue.

Correspondance à l’

Le professeur agrégé Toshihiko Matsuo, M.D., Ph.D.

Département de l’ophtalmologie, école de médecine d’université d’Okayama et école supérieure de la médecine, de la dentisterie, et des sciences pharmaceutiques, 2-5-1 Shikata-cho, Kita-ku, Okayama 700-8558, Japon

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

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

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Pour plus d’informations :

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1-1-1 Tsushima-naka , Kita-ku , Okayama 700-8530, Japon
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Site Web : http://www.okayama-u.ac.jp/index_e.html

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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 avec des racines remontant à la Maison de l’éducation médicale parrainée par le Seigneur d’Okayama et établie en 1870. Maintenant avec 1,300 faculté et 14,000 étudiants, l’Université offre des cours dans des spécialités allant de la médecine et de la pharmacie aux sciences humaines et physiques. L’Université d’Okayama est située au cœur du Japon à environ 3 heures à l’ouest de Tokyo par Shinkansen.