La prothèse rétinienne

Tout d’abord, nous nous sommes demandés ce qu’était une prothèse rétinienne - ou rétine artificielle, les deux noms sont employés. Cette prothèse vient remplacer les photorécepteurs défaillants de la rétine naturelle pour stimuler les neurones résiduels de la rétine et ainsi, transmettre l’information visuelle au cerveau sous la forme d’un signal électrique. C’est donc un implant fixé sous ou sur la rétine et composé d’électrodes qui stimulent les neurones rétiniens. Cette technique est apparue dans les années 90 avec des implants constitués de 16 à 20 électrodes, contre certains dispositifs actuels pouvant aller jusqu’à 1500 électrodes.

Cela est possible car, à la perte des photorécepteurs, le circuit neuronal, qui transforme l’information envoyée au cerveau, fonctionne toujours. Mais celui-ci n’est pas intact, deux tiers à trois quarts des cellules ganglionnaires meurent. La cause n’est pas connue, mais l’hypothèse est que cette dégénérescence est liée à l’inactivité des cellules. L’idée est soit de mettre un implant pour stimuler, à la place des photorécepteurs, les cellules bipolaires, soit de stimuler les cellules ganglionnaires. D’autres personnes ont eu l’idée de mettre une espèce de « manchon » tout autour du nerf optique où on trouve les axones (fibres) des cellules ganglionnaires partant vers le cerveau.

Puis, nous nous sommes demandés à quels patients ce dispositif pouvait s’adresser. Après nos recherches, nous avons pu conclure que ce dispositif pouvait s’adresser aux personnes aveugles dont les cellules photoréceptrices ont dégénéré mais chez lesquelles les cellules nerveuses de la rétine et le nerf optique demeurent actifs. Cela concerne donc principalement les patients atteints d’une Dégénérescence Maculaire Liée à l’Age (DMLA) ou d’une rétinite pigmentaire (le terme de rétinopathie pigmentaire est parfois également employé), mais nous avons aussi vu l’exemple d’un patient ayant été traité à l’aide de ce dispositif qui était atteint de cécité suite à une rare réaction à la maladie de Lyme, une infection bactérienne transmise par les tiques.

Enfin, nous avons fait des recherches sur les différents travaux de recherches qui ont été réalisés autour de cette idée et les différents dispositifs existants. Cela nous permet de voir à quel point en est la recherche, et ce qui peut et doit être amélioré dans les futures prothèses rétiniennes, ce qui sera essentiel à la dernière partie de notre investigation. Mais pour l’instant, concentrons-nous sur les faits actuels.

Le Professeur Eberhart Zrenner, chercheur allemand, a créé la société Retina Implants AG en 2003. Sous sa direction, les recherches ont mené à la conception d’une puce constituée de 1500 électrodes, ce qui permet une vision avec 1500 pixels, où les chercheurs avaient même pensé à intégrer des électrodes de rechange. Comme le courant produit par les photodiodes stimulant les électrodes n’était pas suffisant, comme la montré une étude de Professeur Cho, ils ont ajouté un circuit d’amplification entre les photodiodes et les électrodes.

Le circuit d'amplification entre les photodiodes et les électrodes :

Mais cela nécessite une alimentation extérieure, donc une batterie. De plus, les électrodes de stimulation (électrodes chargées de transmettre le signal au cerveau) étant situées très loin des électrodes de retour (électrodes chargées de recevoir le signal qu’elles transmettent alors aux électrodes de stimulation), deux électrodes activent pratiquement la même zone de neurones : on constate donc une perte de qualité d’image. (Nous reparlerons un peu plus tard de ce problème de focalisation : cliquez pour y accéder) Cet implant sous-rétinien permet donc de lire des mots, mais présente des résultats équivalents à ceux de l’entreprise Second Sight, avec son système de prothèse rétinienne Argus® II.

Dans le dispositif de Second Sight (Argus® II), le patient est équipé de lunettes portant une mini caméra. Elle capte les images regardées par lui et les transmet à un mini-ordinateur placé dans la poche ou à la ceinture du patient. Ce dernier convertit les signaux lumineux en signaux électriques, puis les transmet par ondes radio à un récepteur placé sur les lunettes. Sur la paire de lunettes, de petits émetteurs par radiofréquences vont envoyer les informations à un petit receveur, attaché avec une sorte de ceinture autour de l’œil. De ce receveur sort une languette, dont les fils électriques vont aller jusqu’ à l’implant, composé de 60 électrodes et placé à la surface de la rétine, en contact avec les cellules ganglionnaires, à l’inverse du dispositif de Retina Implants AG, qui est placé sous la rétine à la place des photorécepteurs. En recevant les signaux, les électrodes émettent de petites pulsations électriques qui sont captés par les neurones et passent dans le nerf optique. Alors transmises au cerveau, ces informations permettent au patient de capter des flashs de lumière qu'il peut alors interpréter pour savoir où il se trouve ou pour s'orienter.

Le dispositif Argus II :

Un peu plus haut, nous parlions du problème de la focalisation, que présentait un dispositif dans lequel les électrodes de stimulation étaient situées loin des électrodes de retour. L’Institut de la Vision a fait des essais d’implants sous-rétiniens sur des rats, et s’est aussi heurté au problème de la difficulté de la production de pixels indépendants, à cause de l’éloignement des électrodes de stimulation par rapport aux électrodes de retour causé par la couche gliale (couche isolante : voir ci-dessous).

Marquage immunofluorescent de la rétine montrant la localisation de l'implant sous-rétinien:

Problème de focalisation

Une stratégie utilisée par Gaël Yvert, de l’INCIA de Bordeaux, consiste à placer chaque électrode de retour tout de suite autour de l’électrode de stimulation, ce qui permet de focaliser les courants. Sinon, il propose d’avoir un champ de masse tout autour de l’électrode ce qui permet de focaliser le courant et de réduire à un le nombre de fils nécessaires pour les électrodes, alors qu’il en faudrait un pour chaque électrode dans le premier cas.

Le Professeur Palanker, de l’université de Stanford, propose d’utiliser des photodiodes infrarouges avec le plan de masse situé tout autour des électrodes, comme le suggérait Gaël Yvert. L’avantage des infrarouges est qu’ils chauffent moins les tissus. Sinon, il a eu l’idée d’une structure tridimensionnelle. Mais la question était la suivante : est-ce que le tissu rétinien allait s’intégrer.

En s’inspirant de l’idée du Professeur Palanker, l’Institut de la vision (Paris) propose une structure sous forme de puits. Mais la question était toujours de savoir si les neurones allaient tomber dans ces puits. Après réalisation des implants par Lionel Rousseau et Gaël Lissorgues (Ecole Supérieure d’Ingénieurs en Electrotechnique et Electronique de Paris), il s’est avéré qu’ils s’intégraient effectivement !

Voici un résumé des résultats obtenus actuellement grâce à la technique de la prothèse rétinienne :

Depuis 2008, en France, 20 personnes devenues aveugles suite à une rétinite pigmentaire ont été équipées d’un implant rétinien à l’hôpital des Quinze-Vingt, à Paris, en collaboration avec l’Institut de la Vision.

A travers le monde, ils sont une centaine ! Ils arrivent à percevoir des signaux lumineux. Certains parviennent à lire, sur un écran d’ordinateur, des mots à gros caractères blancs sur fond noir, voire lire de courtes phrases. Mais il existe des différences importantes entre les résultats obtenus chez les différents patients. Cela pourrait s’expliquer en partie par la variabilité de l’état de conservation global du tissu rétinien entre les individus.

Ce que l’on peut toutefois affirmer est que, pour l’instant, la technique de la prothèse rétinienne ne permet pas aux patients de retrouver une vision équivalente à celle d’une personne à la vision emmétrope. Ils doivent apprendre à voir d’une façon différente, en analysant et organisant les signaux lumineux perçus, ce qui nécessite des heures d’exercices à réaliser chaque jour. Ainsi, alors que la lecture de textes, la locomotion autonome ou la perception d’images complexes, telles que des visages, nécessiteraient une résolution allant de 600 à 1000 pixels, les prothèses rétiniennes ne permettent à ce jour d’atteindre une résolution de seulement 60 pixels.