Dans la rétine de l’œil humain, les cônes sont des cellules photoréceptrices responsables de la vision des couleurs, de la vision à la lumière du jour et de la perception des petits détails. En tant que scientifiques de la division des thérapies expérimentales de la rétine à l’École de médecine vétérinaire de l’Université de Pennsylvanie, Gustavo D. Aguirre et William A. Beltran ont travaillé pendant des décennies pour identifier la base des maladies héréditaires de la rétine. Ils avaient précédemment montré qu’ils pouvaient restaurer la fonction manquante du cône en réintroduisant une copie du gène normal dans les cellules photoréceptrices.
Les humains et les chiens sont tous deux touchés par des maladies de la rétine, et une nouvelle étude de la vision diurne utilisant un modèle canin fournit des informations importantes pour évaluer « si ce remplacement cellulaire – où nous insérons des cônes dans la rétine de ces chiens – est une approche efficace pour restaurer la Vision conique », explique Beltran, professeur d’ophtalmologie Corinne R. et Henry Bower.
Lui et Gustavo Aguirre ont collaboré avec des chercheurs, dont le neuroscientifique cognitif Geoffrey K. Aguirre, professeur de neurologie à la Perelman School of Medicine, réunissant leurs connaissances sur le système rétinien et les mesures cérébrales. Chez les chiens atteints de trois types différents de maladies rétiniennes naturelles et chez les chiens ayant une vision normale, les scientifiques ont utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour évaluer les réponses du cerveau à la lumière qui stimule uniquement les cellules des cônes.
Les chercheurs ont découvert que l’IRMf peut détecter les réponses cérébrales à la vision à la lumière du jour pour les informations en noir et blanc ainsi que les informations sur les couleurs, et peut identifier la zone du cortex visuel qui répond à la stimulation d’une région de la rétine du chien riche en cônes. et similaire à la fovéa humaine. Ils ont également découvert qu’ils pouvaient utiliser l’IRMf pour mesurer le degré relatif de perte de vision à la lumière du jour. En utilisant cette technique chez des animaux atteints d’une maladie de la rétine causée par une mutation d’un gène appelé NPHP5, ils ont montré que la thérapie d’augmentation génique rétablissait la réponse du cortex à la stimulation en noir et blanc. Cela en fait une maladie prometteuse pour laquelle le remplacement des cellules photoréceptrices peut être exploré comme traitement à l’avenir.
Leurs résultats ont été publiés dans Science et technologie de la vision translationnelle. Les autres co-auteurs sont Huseyin O. Taskin, ancien spécialiste de recherche à Penn au GKAguirre Lab et actuel étudiant diplômé à l’Université de Toronto, et Jacqueline Wivel, technicienne vétérinaire.
« Les modèles canins sont utiles pour étudier les maladies de la rétine car ils présentent une variété de troubles génétiques naturels différents. Le but ultime est de montrer d’abord que ces troubles peuvent être traités chez le chien avant de les transférer à des patients humains », explique Taskin, l’auteur principal de l’étude. Gustavo Aguirre déclare : « L’espoir est que des approches thérapeutiques efficaces chez l’homme soient alors également disponibles pour les vétérinaires afin qu’elles puissent bénéficier aux amis à quatre pattes de l’homme. »
Geoffrey Aguirre déclare : “Le but de l’étude était de découvrir, dans différentes versions de ces maladies de la rétine, quelle quantité d’informations sur la vision diurne pénètre dans le système visuel de ces chiens.” Cette connaissance est particulièrement utile, dit-il, pour découvrir déterminer si un traitement est efficace. Pour que la maladie de la rétine soit efficace, il faut connaître le niveau de fonction visuelle présent avant le traitement.
Beltran dit que ce travail montre que la thérapie génique peut restaurer la fonction des cônes car elle examine un modèle animal sans fonction de cône et montre une amélioration. Il explique que dans la maladie provoquée par la mutation NPHP5, les cônes sont présents mais non fonctionnels. Les animaux atteints de la maladie naissent aveugles de jour mais ont initialement une certaine vision nocturne, bien que les bâtonnets – photorécepteurs qui permettent la vision nocturne – meurent au fil des mois, rendant les chiens complètement aveugles en un an.
Des recherches antérieures ont mesuré les réponses aux stimuli par électrorétinographie et tests comportementaux visuels, qui peuvent nécessiter des semaines, voire des mois, de dressage de chiens, selon Beltran. Geoffrey Aguirre affirme que l’utilisation de l’IRMf dans cette étude est importante car elle est plus rapide et plus simple que la mesure comportementale et est non invasive. Taskin souligne également que ni les tests comportementaux visuels ni l’électrorétinographie ne fournissent de certitude sur ce qui se passe dans le cortex visuel.
Une étude précédente a montré que la thérapie génique rétinienne pour un type de trouble cécité appelé amaurose congénitale de Leber est associée à la restauration des réponses IRMf du cortex visuel du chien, mais la nature de cette étude signifiait que les réponses en bâtonnets et en cônes auraient pu contribuer à l’activité corticale. . La nouvelle étude élargit les connaissances sur les maladies de la rétine grâce à une stimulation ciblée des cônes.
Huseyin O. Taskin est un ancien spécialiste de recherche au Département de neurologie de l’École de médecine Perelman et est actuellement candidat au doctorat en sciences médicales à l’Université de Toronto.
Jacqueline Wivel est technicienne vétérinaire certifiée à l’École de médecine vétérinaire de l’Université de Pennsylvanie.
Gustavo D. Aguirre est professeur de génétique médicale et d’ophtalmologie au Département des sciences cliniques et de médecine avancée de Penn Vet.
William A. Beltran est professeur d’ophtalmologie Corinne R. et Henry Bower et directeur de la division des thérapies rétiniennes expérimentales de la division des sciences cliniques et de la médecine avancée de Penn Vet.
Geoffrey K. Aguirre est professeur de neurologie, directeur associé du Penn Center for Neuroscience and Society et directeur associé de la résidence en neurologie au département de neurologie de Penn Medicine.
Cette étude a été financée par le National Eye Institute (subventions R24-EY029890, RO1-EY006855, RO1-EY017549 et P30-EY001583), Fighting Blindness Canada Vision 20/20, la Foundation Fighting Blindness et le Low Vision Research Award du États-Unis pour la recherche sur la prévention de la cécité / Fondation Internationale du Lions Clubs 25.