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Santé

Déchiffrer le mystère de la vision cérébrale : ouvrir la voie aux traitements des déficiences visuelles

Valentina emiliani

Nationality Italian

Year of selection 2017

Institution Sorbonne Université

Country France

Risk Santé

Chairs

5 years

600000 €

Le cerveau reconstitue le monde visuel qui nous entoure très rapidement, avant même que nous nous en rendions compte. À cet instant, les signaux sont envoyés entre des neurones dans un dédale de connexions complexes et en partie mystérieuses, à travers les circuits visuels du cerveau. En raison de cette complexité, de nombreux troubles peuvent affecter la vision. Ceux-ci peuvent résulter d’anomalies génétiques, de problèmes congénitaux, de maladies, de traumatismes ou de la vieillesse. Selon les estimations, 285 millions de personnes à travers le monde seraient malvoyants, dont 39 millions aveugles. En raison de la croissance démographique et du vieillissement des populations, l’Organisation mondiale de la santé signale que ces chiffres pourraient doubler d’ici 2025.

Titulaire d’une chaire AXA à la Sorbonne Université de Paris, le Dr Valentina Emiliani, directrice de recherche au CNRS, est à la tête d’un projet de recherche pionnier visant à développer des méthodes optiques avancées permettant d’étudier le fonctionnement des circuits visuels. Le but ultime de ce programme est de faire la lumière sur les mécanismes et les dynamiques impliqués dans le fonctionnement des circuits visuels, de façon à jeter les bases pour de nouvelles stratégies de restauration de la vision. « Le projet de cette chaire revêt un aspect technologique et biologique, précise Emiliani. C’est la raison pour laquelle, mon équipe est composée à la fois de physiciens et de neurophysiologistes. »

Restitution holographique 3D de l’activité du cérébrale avec une résolution de l’ordre du neurone

En travaillant ensemble, ils ont amélioré la microscopie de pointe actuelle afin de pouvoir non seulement suivre l’activité d’un seul neurone, mais également de le manipuler grâce à l’optogénétique. « La capacité à perturber ou manipuler le flux d’excitation et d’inhibition est essentielle pour élucider les relations de causalité entre les neurones et ainsi leur rôle dans la santé et la maladie, déclare la titulaire de la chaire. Pour ce faire, nous avons réfléchi à la façon d’utiliser la lumière sculptée pour activer ou désactiver un, ou plusieurs neurones spécifiques à la fois, avec une précision à la cellule et à la milliseconde près. »

Ils ont mis au point un microscope holographique capable d’envoyer une lumière ciblée dans une coupe d’encéphale ou un cerveau de souris. Cette approche, combinée à l’ontogénétique, permet de contrôler et de manipuler de manière précise l’activation des neurones dans le circuit visuel. « Nous allons utiliser cette nouvelle technologie pour étudier les mécanismes qui régulent la connectivité et le traitement des signaux dans les principaux circuits de la vision (la rétine, le corps géniculé latéral, le cortex visuel primaire), avec une précision temporelle et une résolution spatiale sans précédent. » La perspective à long terme est de mettre en lumière les formes complètes et l’architecture globale de la vision, afin d’obtenir « l’ingénierie inverse du circuit visuel complet », conformément à l’énoncé du projet.

« La technologie dont nous allons faire la démonstration, explique le Dr. Valentina Emiliani, permettra un jour de “jouer avec le cerveau comme avec un piano”, un rêve qui va donner aux scientifiques la possibilité de comprendre comment un certain schéma d’activité contribue aux calculs effectués par le cerveau, et au traitement de l’information visuelle.