Voir ne dépend pas uniquement de nos yeux. Ces derniers captent ce qui nous entoure avant de passer le relais au cerveau grâce au nerf optique. Une mécanique bien huilée tant que ce « câble » entre les deux fonctionne correctement. Mais certaines maladies peuvent justement l’endommager de façon irréversible. C’est le cas du glaucome, qui attaque progressivement le nerf optique, réduit le champ de vision. Et qui peut conduire à la cécité dans les formes les plus sévères.
En France, environ 800 000 personnes sont traitées pour un glaucome et 400 000 à 500 000 autres en seraient atteintes sans le savoir. Une fois la vision perdue, les traitements actuels ne permettent pas de la récupérer. À l’Institut de la Vision, à Paris, des chercheurs explorent donc une piste radicalement différente. Plutôt que de réparer une liaison devenue inutilisable, ils cherchent à la contourner pour transmettre directement l’information au cortex visuel. Les yeux ne seraient alors plus le passage obligé pour permettre au cerveau de percevoir ce qui l’entoure.
Mais comment marcherait cette technique ?
Des ultrasons pour faire « voir » le cerveau
Cette technique s’appelle la sonogénétique. Son principe repose sur deux étapes. Les chercheurs rendent d’abord certains neurones du cortex visuel sensibles aux ultrasons grâce à une thérapie génique. Ils peuvent ensuite les activer à distance avec des ultrasons de faible intensité. Concrètement, la thérapie génique permet aux neurones ciblés de fabriquer une protéine sensible aux vibrations mécaniques. Elle fonctionne un peu comme un interrupteur. Lorsque les ultrasons atteignent la cellule, celle-ci réagit et le neurone s’active.
L’intérêt est de pouvoir stimuler précisément certaines zones du cortex visuel sans placer une multitude d’électrodes directement au contact des neurones. Les ultrasons peuvent traverser les tissus et atteindre les cellules ciblées. En contrôlant leur activation, les chercheurs espèrent ainsi provoquer des perceptions visuelles artificielles dans le cerveau.
Une caméra à la place des yeux
La personne aveugle porterait des lunettes équipées d’une caméra. Celle-ci filmerait son environnement. Une interface convertirait ensuite les images captées en signaux ultrasonores. Signaux reproduits sous forme de motifs sur le cortex visuel. Autrement dit, l’image d’un objet ne passerait plus par la rétine puis le nerf optique. Elle serait traduite par la machine avant d’être directement transmise au cerveau.
L’objectif n’est donc pas, à ce stade, de retrouver une vision identique à celle d’un œil en bonne santé, avec ses couleurs, ses détails et ses millions de nuances. Le véritable défi est déjà de parvenir à transmettre suffisamment d’informations pour permettre au cerveau de distinguer des formes et des mouvements et, à terme, de retrouver une vision utile pour se déplacer ou identifier son environnement.
Et la barre est haute. La vision est particulièrement difficile à reproduire avec une interface cerveau-machine, car il faut transmettre de nombreux points d’information tout en renouvelant très rapidement l’image. Les chercheurs travaillent donc à obtenir une résolution spatiale suffisamment fine et une cadence permettant de produire une perception fluide.
Chez le rongeur, le cerveau a déjà réagi comme s’il voyait de la lumière
Chez des rongeurs, les chercheurs ont réussi à activer à distance des neurones du cortex visuel grâce aux ultrasons. Les animaux ont alors réagi comme s’ils percevaient une information lumineuse, alors même que celle-ci ne provenait pas de leurs yeux.
La technique permet donc, au moins chez l’animal, de provoquer une forme de perception visuelle en stimulant directement le cerveau. Lorsque les neurones n’étaient pas préalablement rendus sensibles aux ultrasons, cette réaction n’apparaissait pas.
Le résultat reste toutefois très éloigné d’une véritable restitution de la vue. À ce stade, il ne s’agit ni de distinguer un visage, ni de lire, ni même de reconstruire une image détaillée. L’enjeu est désormais de parvenir à créer des perceptions plus complexes, notamment des formes, avant de pouvoir envisager une utilisation chez l’être humain.
Pourquoi ne pas simplement poser des électrodes dans le cerveau ?
Des électrodes implantées au niveau du cortex visuel ont déjà permis à certains patients de percevoir des points lumineux, de repérer des objets très contrastés ou encore de reconnaître certaines lettres. Mais la méthode nécessite une intervention sur le cerveau et reste encore loin de restituer une vision naturelle.
Les ultrasons pourraient offrir une autre voie. Ils sont capables d’atteindre des zones précises du cerveau sans avoir à placer des électrodes directement au contact des neurones. Avec la sonogénétique, seuls les neurones préalablement rendus sensibles grâce à la thérapie génique réagissent à leur passage. L’objectif est ainsi de gagner en précision tout en limitant le caractère invasif du dispositif.
La lumière a également été testée pour activer des cellules nerveuses génétiquement modifiées. Cette méthode, appelée optogénétique, a déjà permis à un patient atteint d’une maladie dégénérative de la rétine de récupérer partiellement certaines fonctions visuelles. Son utilisation devient toutefois beaucoup plus compliquée lorsqu’il faut atteindre le cortex, car la lumière pénètre difficilement dans les tissus cérébraux. Les ultrasons, eux, peuvent aller plus en profondeur, ce qui explique tout leur intérêt pour stimuler directement les zones du cerveau impliquées dans la vision.
Quels patients pourraient en bénéficier ?
Toutes les personnes aveugles ne seraient pas concernées par cette technologie. Son intérêt est particulièrement important lorsque le problème se situe au niveau du nerf optique, cette sorte de câble biologique qui relie l’œil au cerveau.
Lorsque la rétine fonctionne encore mais que le nerf optique est détruit, réparer uniquement l’œil ne suffit plus puisque l’information ne peut plus rejoindre correctement le cerveau. L’Institut de la Vision cite notamment certaines situations liées au glaucome, à la rétinopathie diabétique, aux neuropathies optiques héréditaires ou à certaines tumeurs parmi les pathologies susceptibles d’entraîner une atrophie du nerf optique.
Le principe de la sonogénétique serait alors radical : ne plus utiliser cette voie défaillante. La caméra récupérerait l’information que l’œil ne parvient plus à transmettre et la stimulation ultrasonore prendrait, en quelque sorte, le raccourci jusqu’au cortex visuel.
Encore plusieurs étapes avant des essais chez l’humain
Les recherches vont désormais se poursuivre dans le cadre du projet européen NeuroSonoGene, financé à hauteur de 7,8 millions d’euros par le Conseil européen de la recherche. Lancé en juin 2024 et prévu jusqu’en mai 2030, le programme doit permettre de pousser plus loin le développement de la sonogénétique.
Pour la vision, plusieurs obstacles restent à franchir. Les chercheurs doivent parvenir à stimuler le cortex avec toujours plus de précision, mais surtout à lui transmettre des informations suffisamment complexes pour recréer des formes et, à terme, des images exploitables. Les résultats obtenus chez le rongeur devront également être confirmés sur des modèles plus proches de l’être humain. La sécurité sera tout aussi déterminante. Avant d’envisager des essais chez des patients aveugles, il faudra notamment s’assurer que la thérapie génique et les stimulations répétées par ultrasons n’endommagent pas les tissus.
À SAVOIR
En 2020, des chercheurs sont parvenus à faire reconnaître des lettres à des personnes aveugles en stimulant directement leur cortex visuel avec des électrodes. Plutôt que d’activer plusieurs points en même temps, ils ont envoyé les impulsions successivement pour « tracer » la forme des lettres dans le cerveau. Les participants ont alors pu identifier les formes perçues, une démonstration étonnante de la capacité du cerveau à interpréter une information visuelle qui ne passe pas par les yeux.
