Des rétines humaines de laboratoire révèlent les clés de la vision des couleurs

Dans un laboratoire de l'Université Johns Hopkins, de petits morceaux d'yeux humains poussent dans un plat. Bien que la croissance des globes oculaires soit une merveille technique, cette création a un objectif complexe. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science, les scientifiques ont généré ces organites pour comprendre pourquoi on peut voir la couleur et apprendre à aider les gens qui ne le peuvent pas.

Quand on pense à un œil, ils pensent probablement à la forme pleine et bulbeuse - la lentille, un iris; le corps vitré. Ces organoïdes rétiniens ne sont pas cela. Techniquement, ce sont des rétines issues de cellules souches humaines - des globules blancs du tissu blanc qui tapisse le fond de l’œil.

Dans l'étude, publiée jeudi, Kiara Eldred, étudiante de troisième cycle à l'Université Johns Hopkins, et son équipe expliquent pourquoi ces rétines sont si importantes. Les humains possèdent trois types de cellules de détection de couleur, des photorécepteurs en forme de cône qui détectent la lumière rouge, verte ou bleue. Mais les mécanismes derrière cela n’ont pas été complètement compris. Ici, l’équipe a découvert que les cellules bleues se développaient d’abord, puis les cellules rouges et vertes plus tard. Apprendre la synchronisation de ces formations de cellules était une découverte nouvelle - et logique, étant donné que nous et d'autres primates avons quelque chose qui s'appelle la vision trichromatique des couleurs.

"En tant que scientifique, je pense que vous devez avoir une passion pour ce que vous faites et un lien avec votre organisme", explique Eldred, un organo-créateur, Inverse. «Je me suis occupé des organoïdes tous les jours au début, puis tous les deux jours à mesure qu'ils vieillissaient. Au labo, mes co-auteurs et moi les appelons tous nos bébés parce que nous devons en prendre soin tout le temps. »

«La plupart des mammifères ne peuvent voir que dans deux spectres de couleurs - ils ne voient que du bleu et du vert», explique Eldred. «Nous pouvons voir du bleu, du vert et du rouge. Grâce à la vision des couleurs, nous sommes en mesure de recevoir beaucoup d’informations riches sur le monde qui nous entoure."

On suppose que les primates tels que les chimpanzés et les humains peuvent voir le rouge parce que cette capacité a permis aux premières hominines de trouver des fruits en mûrissement sur des fonds de feuilles vertes. Pendant ce temps, d'autres mammifères comme les chiens et les chats voient des couleurs moins nombreuses et plus faibles.

La prise de conscience du fait que quelque chose incitait le timing de la croissance des cellules bleues, rouges et vertes posait également un mystère: Quel mécanisme a provoqué la création de ces trois types de cellules de cône? Pour comprendre, après avoir dirigé les cellules souches vers le tissu rétinien - un processus au cours duquel les scientifiques finissent par créer le tissu cérébral ainsi que le tissu rétinien, car, après tout, les photorécepteurs sont techniquement des neurones - les chercheurs ont commencé à tester les gènes impliqués dans la fonction de l'hormone thyroïdienne, impliquée dans la croissance et la différenciation cellulaire.

Des travaux antérieurs concernant la vision des souris, des poissons et du poulet suggéraient que lorsque les fonctions de l'hormone thyroïdienne sont faibles, des cellules bleues apparaissent et que, lorsqu'elles sont hautes, les cellules rouges et vertes suivent.Cela s'est avéré être vrai: à l'aide de CRISPR, les chercheurs ont neutralisé le récepteur de l'hormone thyroïdienne et créé des organoïdes de la rétine avec uniquement des cellules bleues. Lorsqu'ils ont ajouté l'hormone à l'intérieur, ils ont généré des organites avec seulement des cellules rouges et vertes.

Cela se produisait même si la glande thyroïde n’était pas impliquée du tout - les seuls éléments dans le plat étaient les organoïdes de la rétine. Après avoir examiné quels gènes étaient activés ou désactivés au cours d'une année de développement organoïde, ils ont découvert que leur hypothèse était correcte: les gènes qui dégradent l'hormone thyroïdienne étaient activés précocement pour produire les cellules bleues, et les gènes activant l'hormone thyroïdienne étaient ensuite activés pour créer le rouge et les cellules vertes.

Essentiellement, les scientifiques étaient en train de rendre les organoïdes daltoniens de différentes manières. Cela suggère que cette recherche pourrait être utile pour développer des traitements thérapeutiques destinés à aider les personnes aveugles à la couleur ou souffrant de dégénérescence maculaire, une maladie des yeux qui provoque une perte de vision. Actuellement, les scientifiques aident les personnes atteintes de dégénérescence maculaire à injecter des cellules souches dans les rétines présentant une sorte de dégénérescence. Cependant, l'efficacité de ce processus a été imprévisible. L’objectif à présent est que, en étant capables de diriger le chemin de différenciation des cellules coniques, les scientifiques puissent apprendre à utiliser les cellules de manière thérapeutique.

"Nous espérons qu'avec nos recherches, nous pourrons fournir des informations à d'autres chercheurs sur la création de cellules coniques de manière spécifique", déclare Eldred. «Dans des expériences futures, nous pourrons peut-être prendre ces cellules, les injecter et un plus grand nombre d’entre elles deviendront des photorécepteurs capables de fournir un traitement régénérateur. Chaque fois que je vois les organoïdes s’engager dans le bon chemin, c’est passionnant et fascinant. »