Alors que les transplantations impliquant des organes tels que le cœur et les poumons sont été menées avec succès depuis des années, celles qui impliquent des organes sensoriels, comme les globes oculaires, ne sont pas encore du domaine de la réalité, car les scientifiques n’ont pas encore compris comment les reconnecter au cerveau. Cependant, une nouvelle étude, dans laquelle des têtards aveugles ont pu utiliser des yeux transplantés sur leur queue, suggère qu’il pourrait y avoir une autre façon de restaurer la vue chez les êtres humains.

L’un des principaux défis de la médecine régénératrive consiste à déterminer comment entrainer l’innervation, ou de fournir des nerfs, dans une partie du corps. L’intérêt est de savoir s’il existe une autre façon d’intégrer un organe sensoriel dans le système nerveux sans connecter tous les neurones.

S’appuyant sur un précédent travail dans lequel ils ont montré que les yeux transplantés situés à l’extérieur de la tête pouvaient avoir une certaine sensibilité à la lumière, les scientifiques de l’université Tufts (Massachusetts, États-Unis) voulaient savoir si leurs résultats pouvaient être améliorés et s’il existait une autre façon de stimuler la croissance nerveuse, en particulier en utilisant du zolmitriptan, un médicament anti-migraine qui influence les niveaux de sérotonine et le développement neuronal.

Pour ce faire, ils ont pris les yeux de têtards à l’état d’embryon et ils en ont transplanté un seul dans la queue de têtards aveugles au même stade de développement, tout en administrant à certains du zolmitriptan. Des expériences ont ensuite été menées pour tester leur capacité à distinguer différentes couleurs, en particulier, le rouge et le bleu.

À l’aide d’une boîte avec une série de chambres dans lesquelles ils pouvaient nager, les chercheurs ont formé les têtards pour qu’ils associent le rouge à un léger choc électrique afin qu’ils nagent dans un espace/ chambre bleu, l’idée étant que seuls ceux qui pouvaient voir, pouvaient passer le test. Ils ont ainsi pu constater que 29% des têtards qui ont reçu le médicament ont réussi à différencier les couleurs, alors que seulement 11% des têtards avec des greffes de l’œil mais non traités ont réussi. En revanche, 76 % des têtards normaux ont pu passer le test.

Les chercheurs ont également voulu vérifier que les têtards pouvaient former une image à partir de leur vision, la capacité à suivre des formes. Pour ce faire, ils ont été placés dans une boîte de Petri qui était posée sur un écran d’ordinateur affichant des groupes de triangles en rotation. Encore une fois, les têtards aveugles avec des greffes d’œil, mais non traité, ont été moins bon. Seulement 38 % d’entre eux ont pu suivre les modèles, contre 57 % de ceux qui avaient été traités avec du zolmitriptan. En revanche, 80 % des têtards ayant une vision normale ont réussi.

Que signifient ces résultats ? Pour commencer, ils montrent que ces greffes ont été capables de fournir des informations sensorielles même s elles n’étaient pas connectées au cerveau.

Selon le coauteur de l’étude, Douglas Blackiston de l’université Tufts :

Le fait que les yeux greffés dans notre modèle puissent transmettre des informations visuelles, même lorsque les connexions directes au cerveau étaient absentes, suggère que le système nerveux central contient une capacité remarquable à s’adapter aux changements tant dans la fonction que dans la connectivité.

Au cours de l’étude, les chercheurs ont également constaté que les spécimens traités ont créé de nouveaux nerfs qui ont fourni au système nerveux central une entrée sensorielle sans apporter de modifications au système nerveux original des têtards. Le fait que le zolmitriptan puisse stimuler la croissance des connexions neuronales chez ces animaux suggère que les médicaments utilisés pour traiter les maladies neurologiques et psychiatriques pourraient être réutilisés  dans des procédures régénératives impliquant des greffes d’organes.

Selon l’auteur de l’étude, Michael Levin, un biologiste de la récupération et du développement :

Pour que la médecine régénératrice avance et permette de réparer les tissus endommagés et les systèmes d’organes, nous devons comprendre comment promouvoir l’innervation et l’intégration des organes transplantés. Cette recherche aide à dévoiler une façon de promouvoir l’innervation et d’établir des liens neuronaux entre un système nerveux central hôte et un implant, en utilisant un médicament approuvé par l’homme.

Bien qu’il soit encore trop tôt pour appliquer ces résultats aux êtres humains, ce que cette nouvelle étude confirme, c’est la plasticité du cerveau et sa capacité à s’adapter à des changements extrêmes dans le corps, dans ce cas, des yeux reliés à la moelle épinière au lieu du cerveau.

Bien que les scientifiques n’aient pas compris comment relier des organes sensoriels au cerveau, ces résultats suggèrent qu’il n’y a peut-être pas besoin de le faire. Comme l’indiquent les auteurs, le cerveau n’est pas seulement assez plastique pour utiliser des données visuelles, quel que soit l’endroit d’où elles proviennent, mais peut également le faire lorsque les données sont transmises à la moelle épinière. Cela suggère que des implants biomédicaux pourraient ne pas nécessiter de chirurgie cérébrale pour les connecter au système nerveux, mais en fournissant des données sensorielles via d’autres parties du corps qui présentent un risque chirurgical plus faible.

L’étude publiée dans npj Regenerative Medicine : Serotonergic stimulation induces nerve growth and promotes visual learning via posterior eye grafts in a vertebrate model of induced sensory plasticity et présentée sur le site de l’université Tufts : Blind tadpoles learn visually after researchers graft eyes onto tails and treat them with neurotransmitter drugs.