Des chercheurs de Stanford rétablissent la vue aux souris aveugles grâce à la thérapie génique

Quelque chose d'assez incroyable est arrivé dans un laboratoire médical de Stanford. Des souris rendues aveugles en raison de dommages subis par leur nerf optique ont été entraînées à revoir grâce à une combinaison de thérapies de stimulation génique et visuelle. C'est la première fois que des connexions brisées entre un œil et le cerveau ont été rétablies chez un mammifère et pourraient offrir de l'espoir aux humains souffrant d'une grande variété de lésions et de maladies oculaires, y compris le glaucome.

«Je suis très optimiste sur le fait qu’au cours des cinq prochaines années, nous aurons un traitement qui ne sera peut-être pas une restauration complète de la vision, mais un traitement pour la cécité dans un certain nombre de conditions importantes», Andrew Huberman, auteur principal du recherche, raconte Inverse. Les résultats de l'étude chez la souris ont été publiés lundi dans Nature Neuroscience.

Voici ce que l'équipe de Huberman a fait. L'expérience a impliqué près de 100 souris au total; Les scientifiques ont «induit la cécité» dans un œil en pratiquant une incision chirurgicale et en pinçant le nerf optique avec une pince. Contrairement aux cellules situées ailleurs dans le corps, les cellules nerveuses du système nerveux central ne se régénèrent pas naturellement. Cela ressemble à la façon dont les blessures à la colonne vertébrale et les AVC entraînent une déficience physique permanente; les neurones qui relient l'œil au cerveau fonctionnent de la même manière.

Après avoir rendu les souris aveugles sur le plan fonctionnel, les chercheurs ont commencé à chercher des moyens de stimuler la repousse des neurones. Certaines souris ont reçu une thérapie génique virale - leurs yeux ont été injectées avec un virus, mais au lieu d’être nuisibles, ce virus a fourni une section d’ADN conçue pour stimuler la croissance des cellules cibles. Cette méthode a fonctionné… en quelque sorte. Les axones neuronaux ont montré une certaine croissance en arrière vers le cerveau, mais pas assez pour rétablir la connexion. Les souris étaient aussi aveugles qu'elles étaient sans traitement.

Un autre groupe de souris a reçu un traitement de stimulation visuelle non invasif. Ils ont été placés dans «une sorte de théâtre IMAX pour souris», explique Huberman, qui leur a montré, quelques heures par jour, des bandes noires et blanches en mouvement. L’idée ici est que les neurones ne se régénéreront pas à moins que des impulsions électriques les traversent. Cette stimulation intense devrait, en théorie, encourager les axones à pousser au-delà du site de la lésion et dans le cerveau. Résultats? Meh - la thérapie a fonctionné un peu, mais pas vraiment. Les souris qui ont reçu ce traitement ont montré à peu près autant de repousse neurale que celles qui ont reçu une thérapie génique.

La magie s'est produite lorsque les chercheurs ont combiné les deux thérapies. «Nous avons constaté un effet synergique énorme», déclare Huberman. «La distance et la vitesse d'augmentation des axones des cellules ganglionnaires de la rétine ont été multipliées par 500. Et dans le même laps de temps où normalement ils ne grandissaient pas du tout, ils ont réussi à revenir jusqu’au cerveau. C’était donc vraiment incroyable, et lorsque nous avons vu cela pour la première fois, nous n’y avons même pas vraiment cru. Mais nous l'avons répété un certain nombre de fois, chez au moins 20 souris, et nous l'avons également confirmé par diverses expériences de contrôle, et nous sommes convaincus que le résultat est maintenant."

Et voici la partie étonnante: Ces souris pourraient voir à nouveau. Leur vision n'était pas complètement rétablie, mais il leur suffisait de distinguer une ombre croissante, imitant un prédateur en approche, et de réagir de manière appropriée en courant à l'abri. Ce serait l'équivalent fonctionnel chez l'homme de passer de l'aveuglette à la capacité de distinguer de grands objets et leur position dans une pièce, explique Huberman.

Une autre question de recherche importante était de savoir si, si la repousse des neurones pouvait être stimulée, ces neurones se développeraient dans la bonne direction et se connecteraient au bon endroit dans le cerveau. "Est-il possible que les neurones ne se régénèrent pas parce qu’il vaut mieux ne pas avoir de connexions que les mauvaises?", Demande Huberman. Il existe différents types de cellules ganglionnaires de la rétine et vous ne voudriez pas, par exemple, les cellules qui répondent au mouvement en se connectant à la partie de votre cerveau qui régule l’humeur. "Ce serait mauvais, car alors, vous pourriez imaginer, chaque fois que quelque chose bouge dans votre champ visuel, vous réinitialisez votre humeur ou vous réglez."

Mais, pour une raison quelconque, les axones coupés ont conservé leur capacité à trouver le bon chemin et à se connecter à la bonne région du cerveau. Les chercheurs ont pu le démontrer en modifiant génétiquement certaines souris afin que seuls certains types de cellules de leur nerf optique expriment la protéine fluorescente verte (GFP). Ensuite, après la reconstitution des sentiers, les scientifiques ont pu voir où ils étaient allés et confirmer qu'ils se sont reconnectés au même endroit où ils se trouvaient avant leur blessure. «Ce que nous avons découvert, c'est que lorsque ces cellules se régénèrent, elles retrouvent leur chemin. Ils suivent ces longs chemins tortueux, mais ils trouvent leur chemin », explique Huberman.

C’est une bonne nouvelle, d’autant plus que Huberman ne veut pas perdre de temps à expérimenter avec des sujets humains. «Nous allons droit au humain», dit-il. «Je travaille sur le développement de la rétine et des systèmes visuels depuis près de deux décennies maintenant et j’ai le sentiment que le domaine possède les outils et est prêt à commencer des essais de thérapie génique chez l’homme.» Certains chercheurs utilisent déjà une thérapie génique virale similaire dans des essais humains, dit-il.

Huberman collabore également avec des chercheurs dans les domaines de la réalité virtuelle, des jeux et des logiciels téléphoniques pour développer des programmes fonctionnant comme un IMAX pour souris afin de stimuler les connexions via le nerf optique. Le glaucome est la deuxième cause de cécité chez l’homme et il fonctionne très bien comme le pincement du nerf optique chez la souris, résultant d’une pression croissante sur le nerf optique qui dégénère progressivement les connexions neuronales. (La principale cause de cécité chez l'homme est la cataracte, qui est guérissable par ablation chirurgicale.)

Mais les implications pour cette recherche vont bien au-delà de la vue aux aveugles, souligne Huberman. Des interventions similaires pourraient être mises au point pour traiter la dégénérescence du système nerveux central dans diverses conditions: repousse de la moelle épinière après une blessure, voies de reconnexion des neurones moteurs après un AVC, maintien même possible des neurones impliqués dans l’apprentissage et la mémoire face à Alzheimer.

Huberman se dit confiant que ce domaine de recherche continuera à faire de grands progrès. Le National Eye Institute a lancé son initiative Audacious Goals, qui vise spécifiquement à mettre au point des traitements pour la cécité lorsque la cause de la cécité réside dans la connexion entre le cerveau et les yeux. Imaginez: il pourrait y avoir un avenir où la dégénérescence serait remplacée par la régénération.