Une nouvelle approche d’imagerie pourrait contribuer à accélérer le développement de nouveaux traitements contre les maladies oculaires

Une nouvelle approche d’imagerie pourrait contribuer à accélérer le développement de nouveaux traitements contre les maladies oculaires

Les chercheurs ont développé une méthode simple et rapide pour réaliser une optorétinographie, une technique d'imagerie qui mesure l'activité fonctionnelle induite par la lumière dans la rétine de l'œil, le réseau de neurones situé à l'arrière de l'œil responsable de la détection de la lumière et de l'initiation de la vision. Les maladies de la rétine telles que la dégénérescence maculaire et la rétinopathie diabétique touchent plus de 50 pour cent des personnes âgées de plus de 60 ans aux États-Unis. Ces maladies affectent la fonction de la rétine d'une manière qui réduit la vision et, si elles ne sont pas traitées, peuvent conduire à la cécité. Cette nouvelle approche pourrait contribuer à accélérer le développement de nouveaux traitements contre les maladies oculaires.

L'optorétinographie utilisait généralement des équipements très coûteux qui nécessitaient plusieurs experts pour fonctionner, tout en produisant d'énormes quantités de données nécessitant des ressources informatiques considérables. Nous avons trouvé un moyen de le rendre moins cher et plus rapide.

Ravi Jonnal, chef d'équipe de recherche, Université de Californie, Davis

Jonnal et ses collègues rapportent leur nouvelle approche, qu'ils appellent optorétinographie basée sur la vitesse, dans Optica, la revue de recherche à fort impact de l'Optica Publishing Group. Ils démontrent également la capacité de la méthode à mesurer la réponse rétinienne chez trois volontaires sains.

"Bien que l'optorétinographie basée sur la vitesse puisse potentiellement fournir aux cliniciens des informations plus précises et plus précoces sur la perte de fonction de la rétine, son premier impact réel sera probablement l'accélération des essais cliniques pour de nouveaux traitements des maladies de la rétine", a déclaré Jonnal, qui a effectué certaines des premières mesures optorétinographiques en tant qu'étudiant diplômé dans le laboratoire de Don Miller à l'Université d'Indiana. "Si nous pouvons voir si la fonction rétinienne s'améliore ou se détériore plus rapidement qu'avec les tests traditionnels tels que les graphiques oculaires, cela accélérera considérablement le développement de traitements."

Suivi des changements de forme

L'optorétinographie détecte des changements subtils dans la forme des neurones qui produisent ou transmettent des signaux dans la rétine. Jusqu'à présent, Jonnal et d'autres chercheurs ont utilisé l'optique adaptative et la tomographie par cohérence optique (OCT) pour visualiser et suivre ces neurones dans l'œil vivant et en mouvement, puis ont appliqué des algorithmes de correction de mouvement pour stabiliser les images et extraire la réponse fonctionnelle. Ce processus coûteux et long nécessite de résoudre et de suivre l'emplacement des caractéristiques des cellules individuelles et d'utiliser ces emplacements pour déterminer si la cellule a changé de forme.

"Si nous utilisons l'un de nos systèmes d'optique adaptative pour effectuer des mesures optorétinographiques, l'expérience peut facilement prendre une demi-journée et nécessiter un téraoctet de données à traiter", a déclaré Jonnal. "Le traitement des données pour extraire un signal fonctionnel prendra au moins un jour ou deux."

Pour éviter d'avoir à résoudre et à suivre des neurones individuels, Jonnal et ses collègues ont voulu voir s'ils pouvaient plutôt mesurer la vitesse à laquelle les neurones de la rétine se déplacent les uns par rapport aux autres. "Nous pensions que même si l'emplacement des caractéristiques variait d'une cellule à l'autre, la vitesse à laquelle elles se déplaçaient les unes par rapport aux autres serait fortement corrélée entre les cellules", a déclaré Jonnal. "Cela s'est avéré être vrai."

Mesurer les neurones en mouvement

Pour réaliser une optorétinographie basée sur la vitesse, les chercheurs ont développé une nouvelle caméra OCT qui permet à un seul opérateur de capturer des images à partir de plus d'emplacements dans la rétine qu'avec d'autres approches d'optorétinographie.

Les chercheurs ont démontré leur nouvelle technique en collectant les mesures de trois volontaires sains. Ils ont pu collecter les données de chaque patient en seulement dix minutes, traiter ces données et rendre les résultats disponibles en 2 à 3 minutes. Ils ont montré que les réponses optorétinographiques fonctionnelles mesurées avec l’approche simple étaient adaptées à la dose de stimulus lumineux utilisée et que la réponse dose-stimulus était reproductible au sein et entre les volontaires.

Ils prévoient actuellement des expériences visant à démontrer la sensibilité de la technique aux dysfonctionnements liés à la maladie. Jonnal travaille également avec des médecins de l'Université de Californie à Davis pour l'utiliser pour l'imagerie des patients et pour aider à interpréter les résultats des essais de thérapies par cellules souches et de thérapies géniques pour les maladies héréditaires de la rétine. Les chercheurs aimeraient également appliquer la nouvelle approche optorétinographique à des modèles animaux de maladies de la rétine.

Source:

optique

Référence:

Viennela, KV et al. (2022) Optorétinographie basée sur la vitesse pour les applications cliniques. Optique. est ce que je.org/10.1364/OPTICA.460835.

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