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Les têtards aveugles apprennent à voir en utilisant des globes oculaires attachés à leurs fesses

2021

Transplanter tout un globe oculaire est difficile. Si difficile, en fait, que cela n'a jamais été fait. Pour que l’œil fonctionne correctement dans les orifices d’un nouvel hôte, il doit être connecté au système nerveux central par le biais du nerf optique délicat, ce qui est plus facile à dire qu'à faire lorsque les terminaisons nerveuses du donneur et du receveur ont été endommagées par le nerf optique. prélèvement de l'organe.

Mais, selon une étude publiée jeudi dans Nature Regenerative Medicine, vous n’auriez peut-être pas besoin de prendre en compte le nerf optique fragile dans l’équation. Les yeux, et peut-être d’autres organes sensoriels, peuvent s’accrocher à n’importe quel port disponible du système nerveux central et démarrer immédiatement, s’ils sont manipulés correctement. Des chercheurs du Allen Discovery Center de l’Université de Tufts ont pu donner la vue à des têtards aveugles en greffant des yeux sur leur queue.

L'auteur correspondant, Michael Levin, n'est pas nouveau dans les manipulations corporelles de Frankenstein. Dans un numéro récent de Popular Science, il a publié un travail sur le «ré-câblage» des grenouilles pour leur faire grossir des membres supplémentaires - un exploit qu'il pense pouvoir un jour être traduit en corps humain. Ses collègues et lui étudient la manière dont les cellules réagissent aux signaux électriques du corps et comment ces signaux dictent leur croissance et leur comportement. En modifiant ces signaux, ils espèrent aider à changer le corps humain pour répondre à nos besoins. La dernière étude, dirigée par Douglas Blackiston, post-doctorant et à laquelle Vien Khahn, un étudiant de premier cycle, explique comment ces signaux électriques peuvent être ajustés pour encourager le corps à accepter une nouvelle anatomie.

"Nous posons des questions sur la plasticité du cerveau, commente Levin. Si vous apportez des modifications anatomiques au plan de votre corps, comment le cerveau peut-il s'adapter à cela?"

Levin, Blackiston et leurs collègues espèrent accroître le lien neurologique entre la greffe du donneur et le cerveau du receveur. Pour les organes sensoriels, cela est crucial: l'organe doit avoir la capacité de capter les informations sensorielles et de les envoyer au cerveau, mais le cerveau doit également être capable de reconnaître ces informations sensorielles pour ce qu'elles sont. Par exemple, vous ne vous attendriez pas à ce qu'un œil fixé à la base de la moelle épinière envoie avec succès des informations visuelles au cerveau et le fasse traiter par le cerveau en tant que tel.

Mais lorsque les chercheurs ont greffé de petits yeux grenouilles sur des queues de têtards aveugles, c'est exactement ce qui s'est passé - après une petite intervention.

Une étude précédente avait montré qu'en contrôlant l'état électrique du nouvel environnement du globe oculaire, les scientifiques pouvaient stimuler une poussée de croissance et d'activité nerveuses. Mais la vision de ces yeux était toujours moche. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont recueilli de nouvelles informations sur la façon dont les cellules lisent l'environnement électrique qui les entoure (en échangeant le neurotransmetteur sérotonine avec des cellules voisines) et ont piraté le système. Et ils l'ont fait avec un médicament humain, en plus, un médicament contre la migraine.

«L’un des points forts ici est qu’il existe une énorme panoplie de médicaments, utilisés pour des problèmes neurologiques ou cardiologiques, qui constituent en fait une formidable ressource pour la médecine régénérative, explique Levin.» Nous avons donc identifié la drogue que prennent les humains qui l’active. "

Alors que seulement 11% des têtards qui n'ont pas reçu le médicament ont obtenu la reconnaissance de la couleur dans leurs nouveaux yeux, 29% qui ont reçu le médicament influant sur la sérotonine l'ont fait. (Seuls 67% des têtards aux yeux normaux sont traités.) Des tests ont montré que les têtards voyaient non seulement la couleur, mais aussi les formes et les mouvements. Les têtards avec des greffes oculaires non traitées ne réussissaient pas beaucoup mieux au test de mobilité que leurs frères aveugles: 38% respectivement 32% avaient réussi, contre 80% de réussite chez les têtards voyants. Mais quand ils ont été traités avec le médicament contre la migraine, 57% des têtards avec des yeux greffés ont pu suivre le mouvement.

"Ils avaient vraiment la vraie vision, dit Levin." C’est vraiment remarquable que le cerveau, qui attend habituellement des informations visuelles d’un endroit situé dans la tête, puisse le prendre à un endroit de la queue et le traiter correctement. Cela pose la question de savoir comment le cerveau le reconnaît comme une information visuelle. "

Selon Levin, l'une des principales conclusions était que le médicament stimulait la croissance nerveuse prolifique au profit du globe oculaire, mais ne semblait pas interférer avec les nerfs du reste du corps.

"C’est extrêmement important, car médicalement, il devrait y avoir moins d’effets secondaires, estime Levin." Vous n’allez pas envahir le système nerveux normal. Et si vous y réfléchissez, le fait que le nerf ectopique fasse attention alors que l'innervation normale ne suggère pas à ces cellules de savoir si elles sont au bon endroit. "

Peut-être, ajoute-t-il si vous êtes un nerf optique assis sur le flanc quelque part, vous pouvez dire que vous n'êtes pas au bon endroit et vous devez donc faire attention à l'environnement électrique et évoluer en conséquence. "Cela pourrait avoir des conséquences sur le traitement il pose certaines anomalies congénitales ou cancers, où des cellules qui apparaissent et se développent au mauvais endroit causent des problèmes au corps.

Les résultats pourraient aider à produire de meilleurs résultats pour les receveurs d'organes donnés ou développés en laboratoire - et pas seulement pour les yeux, non plus.

"Beaucoup de gens m'ont appelé pour parler de greffes d'yeux, mais la chose importante à retenir ici est que cela va bien au-delà des yeux, déclare Levin." Le but est de contrôler la neuro-connectivité entre le greffon et son hôte. . Tout est applicable. "

En théorie, une technique similaire pourrait être utilisée pour gifler n'importe quel organe sur le corps avec plus de succès.

"Nous ne savons pas comment nous connecterions une rétine au cerveau, et si vous vouliez remplacer une oreille, vous devrez découper un gros morceau du crâne, Bernd Fritzsch de l'Université de l'Iowa, qui effectue un travail similaire mais New Scientist ne participe pas à l’étude. "Ce travail suggère que cela n’est peut-être pas nécessaire, que vous pouvez placer l’organe sur le cou, par exemple, et le relier à la moelle épinière. Cela peut paraître drôle, mais cela pourrait quand même fonctionner. "

Et à long terme, dit Levin, le travail pourrait avoir des applications étonnamment étranges en bio-ingénierie élective.

"C’est vraiment du matériel de science-fiction, mais un jour, il y aura des gens qui modifieront leur biologie au-delà de l’anatomie humaine standard", a-t-il déclaré. "Les gens voudront peut-être plus d'yeux, ils voudront peut-être différents types sous-marin. Et le cerveau devra s’adapter à cela. "

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