Des nanoparticules donnent aux souris une vision nocturne

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Des scientifiques ont découvert comment conférer une superpuissance semblable à celle des mythiques X-Men, du moins à une souris. En utilisant des nanoparticules qui convertissent la lumière infrarouge (IR) en lumière visible, les chercheurs ont donné aux souris la capacité de voir dans l’obscurité.

Des souris qui peuvent voir dans le noir

Si la même technique fonctionne chez l’homme, elle pourrait offrir aux soldats une vision nocturne sans avoir besoin de lunettes et éventuellement contre des maux qui font que les patients perdent progressivement la vue.

«Ce document est époustouflant», déclare Michael Do, neuroscientifique à la Harvard Medical School de Boston, qui n’a pas participé à ces travaux. « Penser que vous pouvez injecter ces nanoparticules et les faire fonctionner est incroyable. »

Lorsqu’elles sont injectées dans l’œil, les nanoparticules diffusent une lumière visible aux pigments sensibles à la lumière que les vertébrés utilisent pour voir. Ces pigments sont dans des cellules spécialisées appelées photorécepteurs, situées dans la rétine à l’arrière de l’œil. Une combinaison de pigments dans ces photorécepteurs absorbe différentes couleurs de la lumière, ce qui provoque la transmission de l’influx nerveux par le nerf optique aux centres visuels du cerveau.

Les humains ont trois pigments qui nous donnent une vision des couleurs et un autre pigment qui nous aide à voir le noir et le blanc, en particulier par faible luminosité. Les souris et certains primates n’ont que deux pigments de couleur et un pour la pénombre.

Les chercheurs ont précédemment ajouté des gènes pour un troisième pigment aux souris afin de leur donner une sensibilité similaire à celle de l’homme à la lumière visible. Mais jusqu’à présent, aucun mammifère n’a été capable de voir la lumière infrarouge dans des conditions normales.

Pour changer cela, Xue Tian, ​​un expert en physiologie de la vision de l’Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, s’est associé à Gang Han, un expert en nanoparticules de la faculté de médecine de l’Université du Massachusetts à Worcester. Han avait précédemment développé des nanoparticules capables de convertir les infrarouges en lumière bleue.

Étant donné que la lumière bleue transporte plus d’énergie que l’infrarouge, ces nanoparticules à conversion ascendante (UCNP) doivent absorber plusieurs photons infrarouges avant de libérer un seul photon bleu. Cela a amené Han et Xue à se demander si de telles nanoparticules sur les photorécepteurs convertiraient suffisamment d’IR en lumière visible pour permettre aux souris de voir dans l’obscurité.

Pour le savoir, Han et ses collègues ont modifié les UCNP pour qu’ils émettent une lumière verte. (Les photopigments verts chez les animaux sont plus sensibles que le bleu.) Ils ont ensuite revêtu leurs UCNP avec une protéine qui se lie à des molécules de sucre spécifiques situées sur les membranes des photorécepteurs. Après avoir injecté ces substances derrière la rétine d’une souris, ils ont découvert que les UCNP étaient étroitement liés aux photorécepteurs et y restaient jusqu’à 10 semaines sans aucun effet secondaire.

Les nanoparticules avaient l’effet désiré

Les injections de nanoparticules semblaient avoir l’effet désiré; les souris qui les recevaient présentaient des signes physiques de détection de la lumière infrarouge et de conversion en lumière visible: par exemple leurs pupilles étaient contractées, alors que les souris injectées avec une solution tampon ne réagissaient pas. Les enregistrements électrophysiologiques ont également montré que les réponses nerveuses déclenchées par la lumière IR dans la rétine et le cortex visuel ne concernaient que les animaux porteurs de nanoparticules.

Enfin, Xue, Han et leurs collègues ont soumis les souris à des tests de comportement afin de déterminer si les animaux contenant des nanoparticules voyaient un voile diffus ou étaient capables de reconnaître des formes et des modèles distincts. Lors d’un test, les animaux ont nagé dans un labyrinthe aquatique sans issue. Sur le mur au-dessus d’un itinéraire, les chercheurs ont projeté un triangle et sur un autre, un cercle; au-dessous du triangle, les chercheurs ont placé une plate-forme immergée sur laquelle les animaux pouvaient grimper pour sortir de l’eau.

Lorsque les formes ont été éclairées à la lumière visible, tous les animaux ont rapidement appris à associer le triangle au confort de la plateforme et ont nager immédiatement vers elle, même lorsque les chercheurs ont échangé la position du triangle et du cercle. Lorsque les modèles étaient éclairés par la lumière IR, seuls les animaux auxquels on avait injecté les UCNP nageaient vers le triangle, ont rapporté les chercheurs dans Cell. « Les étudiants ne pouvaient pas voir quel chemin [sentier] montrait le triangle, mais les souris allaient du bon côté », dit Xue avec un petit rire.

Chez l’humain contre la dégénérescence maculaire

Compte tenu des similitudes entre la souris et l’homme en matière de physiologie de la vision, Xue a déclaré: «Je pense vraiment que cela fonctionnera chez l’homme.» Dans ce cas, les futures versions de nanoparticules pourraient donner aux premiers intervenants et au personnel militaire une vision nocturne améliorée de manière temporaire.

Les nanoparticules pourraient également être conçues pour absorber et réémettre de la lumière visible. Ces particules pourraient intensifier la sensation de couleur pour traiter les patients atteints de dégénérescence maculaire, une des principales causes de la perte de vision liée à l’âge, dans laquelle les cellules photoréceptrices meurent progressivement au fil du temps.

Source : Science
Crédit photo : PXHere

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