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Des nanoparticules pour une rétine artificielle

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Cultivées au contact de nanoparticules photosensibles, des cellules nerveuses sont devenues réactives à la lumière. La rétine artificielle est encore loin mais d'autres applications pourraient voir le jour avant ce but ultime.

Lorsqu'un rayon de lumière atteint la surface où elles vivent, les cellules nerveuses cultivées par Todd Pappas émettent un signal le long de leurs neurones. Pourtant, elles ne sont reliées ni à des cônes ni à des bâtonnets, ces cellules sensibles à la lumière qui tapissent nos rétines. Elles vivent sur un substrat inerte mais parsemé de nanoparticules qui, elles, sont sensibles à la lumière. La connexion entre ces minuscules structures et les cellules vivantes sont purement électriques. Un contact étroit entre les deux n'est même pas nécessaire.

La recette de ce chercheur et son équipe de l'UTMB (University of Texas Medical Branch, Galveston, Etats-Unis) commence par un sandwich. Déposées sur une surface de verre, des couches de deux types sont superposées. Les unes, très fines, sont formées de nanoparticules composées de tellurium et de mercure. Les autres sont faites d'un polymère (PDDA) chargé positivement. Le tout est enduit d'argile et d'acides aminés et on dispose alors les neurones.

Quand la lumière touche les couches de nanoparticules, elles émettent des électrons qui circulent vers les couches de PDDA. Ce courant parvient jusqu'à la surface sur laquelle vivent les neurones. La membrane des cellules touchées se trouve dépolarisée, ce qui revient à déclencher un influx nerveux, lequel se propage ensuite le long de l'axone.

A gauche, des neurones en culture, observés au microscope électronique. A droite, le montage d'une électrode pour recueillir le signal nerveux émis par un neurone. Crédit : Todd Pappas / UMTB

Nanoparticules ou silicium ?

Ce n'est pas la première fois que des cellules nerveuse sont stimulées par un capteur artificiel photosensible. Mais il s'agit jusqu'ici de silicium. Selon Todd Pappas, les nanoparticules présentent plusieurs avantages. « Il devrait être possible d'ajuster les caractéristiques de ces films de nanoparticules pour leur donner certaines propriétés, comma la sensibilité à la couleur, espère-t-il. C'est le genre de choses auxquelles on pense quand on imagine la réalisation d'une rétine artificielle, qui est un des buts ultimes de ce projet. Vous ne pouvez pas faire cela avec du silicium. De plus, les composants à base de silicium sont bien moins compatibles, à cause de leur taille, avec des cellules vivantes. » Il reste encore bien des problèmes à régler, parmi lesquels la toxicité des nanoparticules. Le mercure n'est peut-être pas le meilleur candidat pour un implant...

Avant de permettre de réaliser une rétine artificielle, cette avancée pourrait être utilisée à plus court terme, pour réaliser des jonctions entre des prothèses et le système nerveux, ou encore pour élaborer de nouveaux outils d'imagerie, de diagnostic ou thérapeutiques.

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