La prothèse rétinienne (rétine artificielle) est un terme générique désignant les dispositifs implantés qui stimulent électriquement ou chimiquement les cellules rétiniennes internes résiduelles (cellules bipolaires et cellules ganglionnaires rétiniennes) pour restaurer partiellement la vision chez les patients ayant perdu leurs photorécepteurs en raison de la rétinite pigmentaire (RP) ou de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA).
Le concept d’aide visuelle remonte à Le Roy en 1755, et Tassicker a proposé la stimulation rétinienne en 1956. Depuis, les progrès de la technologie des réseaux d’électrodes ont conduit à la forme actuelle. Plusieurs dispositifs ont atteint le stade clinique. 4)
Chez les patients cibles, les photorécepteurs sont perdus, mais un nombre considérable de cellules ganglionnaires rétiniennes (RGC) de la couche interne survivent. 4) La survie de ces RGC constitue la base biologique de la vision artificielle.
Les patients dont la dégénérescence des photorécepteurs due à la rétinite pigmentaire a progressé jusqu’à une acuité visuelle inférieure à la perception lumineuse sont principalement ciblés. Pour l’Argus II, l’indication approuvée est un âge d’au moins 25 ans et une acuité visuelle inférieure à la perception lumineuse. La survie des cellules ganglionnaires rétiniennes (RGC) de la couche interne est une condition nécessaire, confirmée par une évaluation préopératoire.
Dans la rétinite pigmentaire (RP), principale indication de la prothèse visuelle rétinienne, l’évolution est la suivante :
Les signes ophtalmoscopiques typiques de la RP sont les suivants : 3)
Signes ophtalmoscopiques
Dépôts pigmentaires en ostéoblaste : signe caractéristique distribué principalement autour de l’équateur.
Atrophie optique et pâleur cireuse : pâleur de la papille, marquée dans les cas d’évolution prolongée.
Rétrécissement vasculaire : rétrécissement marqué des artères rétiniennes.
Résultats électrophysiologiques et d'imagerie
Électrorétinogramme (ERG) absent ou fortement réduit : examen essentiel pour le diagnostic définitif.
Disparition de la zone ellipsoïde (EZ) à l’OCT : la disparition de la jonction segment interne/segment externe des photorécepteurs indique une dégénérescence des cellules visuelles.
Hyperfluorescence en anneau à l’autofluorescence du fond d’œil (FAF) : marque la limite de la zone de dégénérescence active.
Après l’implantation d’une prothèse rétinienne, les patients peuvent parfois distinguer les contours des objets et les mouvements. Cependant, la vision obtenue avec les dispositifs actuels est limitée et ne permet pas de restaurer une acuité visuelle naturelle4).
L’évaluation fonctionnelle par électrorétinogramme est indispensable pour le diagnostic définitif. 3) L’OCT évalue l’état de la zone ellipsoïde (EZ) et l’autofluorescence du fond d’œil confirme l’hyperfluorescence en anneau. Un test génétique est également recommandé ; le gène EYS est le plus fréquent chez les Japonais (20 à 30 %). 3)
La RP est un terme générique désignant un groupe de maladies héréditaires de la rétine causées par plus de 100 mutations génétiques. 2) Sa prévalence est de 1 personne sur 4 000 à 8 000, et elle constitue la première cause de cécité congénitale au Japon. 3)
Dans l’atrophie géographique (AG), stade terminal de la DMLA, les photorécepteurs et l’EPR de la fovéa s’atrophient, entraînant une perte de la vision centrale. Certaines prothèses rétiniennes, comme PRIMA, sont également étudiées pour traiter les troubles de la vision centrale dus à l’AG4).
L’évaluation de la progression de la RP est indispensable pour déterminer l’éligibilité à une prothèse rétinienne.
Les critères d’éligibilité approuvés pour l’Argus II sont les suivants :
La RP est une maladie rare désignée (loi sur les maladies rares) et une demande d’aide financière médicale peut être soumise après confirmation du diagnostic. 3)
Les dispositifs de prothèse visuelle rétinienne actuellement utilisés en clinique sont principalement de type à stimulation électrique. Selon l’emplacement du dispositif, ils sont classés en type épirétinien (face interne de la rétine) et type sous-rétinien (sous la rétine).
Les principaux dispositifs de stimulation électrique sont présentés ci-dessous.
| Dispositif | Nombre d’électrodes | Emplacement |
|---|---|---|
| Argus II | 60 électrodes | Épirétinien |
| Alpha IMS/AMS | 1500 pixels | Sous-rétinien |
| PRIMA | 378 pixels | Sous-rétinien |
Approuvé par la FDA en 2013, c’est la première prothèse rétinienne commerciale. Elle combine des lunettes avec caméra et un processeur externe pour stimuler la rétine via un réseau de 60 électrodes. Parmi toutes les prothèses rétiniennes approuvées, plus de 500 personnes dans le monde ont été implantées 4).
Un réseau de 1500 photodiodes et électrodes est placé sous la rétine. Il s’agit d’un dispositif autonome qui ne nécessite pas d’alimentation externe et convertit directement la lumière incidente en signaux électriques.
Une puce photovoltaïque de 378 pixels est placée sous la rétine. La DMLA (atrophie géographique) est la principale indication. L’alimentation est fournie par un laser infrarouge émis depuis des lunettes.
En alternative à la stimulation électrique, une approche consistant à libérer localement du glutamate, un neurotransmetteur, pour stimuler les couches internes de la rétine est étudiée. 1) Par rapport à la stimulation électrique, elle présente les caractéristiques suivantes.
Les dispositifs actuels ne restaurent pas une vision naturelle. En raison des limitations du nombre d’électrodes et de la résolution, leur fonction principale est la discrimination de la luminosité, des contours et des mouvements. Il s’agit d’une technologie encore au stade d’aide à la vie quotidienne.
Dans les rétines dégénérées comme la RP, après la mort des photorécepteurs, la rétine interne subit une restructuration progressive (remodelage). 1) Ce remodelage affecte directement l’efficacité de la vision artificielle.
Le remodelage progresse en trois étapes. 1)
| Stade | Principaux changements |
|---|---|
| Phase 1 | Raccourcissement et contraction des segments externes des bâtonnets |
| Phase 2 | Mort des bâtonnets et réorganisation des circuits neuronaux |
| Phase 3 | Remodelage neuronal sévère et hypertrophie des cellules de Müller |
En phase 3, les cellules de Müller prolifèrent et forment une cicatrice fibreuse à travers toute l’épaisseur de la rétine. 1) Ce changement empêche le contact entre l’électrode et les cellules cibles, réduisant l’efficacité de la stimulation.
Dans la rétine normale, le signal lumineux est traité via le glutamate en se divisant en voie OFF (inhibition des cellules bipolaires ON) et voie ON (stimulation des cellules bipolaires OFF). 1) Il a été montré que la réponse au glutamate dans la rétine dégénérée conserve une fonction similaire, 1) ce qui constitue la base biologique de la stimulation chimique.
La toxicité du glutamate (excitotoxicité) devient problématique en cas d’exposition excessive. Les cellules de Müller restantes assurent la recapture du glutamate, mais cette fonction diminue avec la progression de la dégénérescence. 1)
Les CGR de la rétine interne survivent longtemps après la dégénérescence. 4) Des études sur des modèles animaux (rat S334ter, souris rd1) 1) ont confirmé que les CGR persistent après la dégénérescence des photorécepteurs et répondent aux stimuli électriques et chimiques. Cette survie des CGR est la base biologique de la vision artificielle rétinienne.
L’implantation animale d’un dispositif de vision artificielle chimique utilisant le glutamate est en cours. 1) La biocompatibilité du matériau SU-8, le contrôle précis du débit par électro-osmose, et des expériences in vivo sur des rats S334ter et des souris rd1 ont été rapportés. 1) Les défis pour l’application clinique incluent la miniaturisation du dispositif, la stabilité à long terme et l’évitement de la toxicité du glutamate.
Il s’agit d’une méthode qui introduit des protéines photosensibles (telles que la channelrhodopsine) dans les cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR) résiduelles pour reconstruire la vision uniquement par stimulation lumineuse. 2)
Dans l’essai GS030 de GenSight Biologics, le ChrimsonR (une channelrhodopsine décalée vers le rouge) a été introduit via un vecteur viral adéno-associé (AAV) chez des patients atteints de cécité due à une rétinite pigmentaire (RP). Dans un cas, la perception de stimuli visuels spécifiques a été rapportée. 2)
La principale différence avec le type à stimulation électrique est qu’il ne nécessite pas d’implantation d’électrodes et est moins invasif. Cependant, à ce stade, la vision obtenue est limitée.
Une thérapie de remplacement génique utilisant un vecteur AAV a été approuvée pour la dégénérescence rétinienne due à des mutations du gène RPE65 (Luxturna). 2) L’extension à d’autres mutations génétiques (plus de 100) est à l’étude, 2) et une combinaison future de thérapie génique et de vision artificielle pourrait être envisagée.
Les prothèses rétiniennes nécessitent une rééducation à long terme après l’implantation, des mises à jour des dispositifs et une maintenance. Dans le développement de dispositifs de nouvelle génération, non seulement l’amélioration de la fonction visuelle, mais aussi le système de soutien aux patients et la durabilité du produit sont des critères d’évaluation importants 4).
Actuellement, elle en est au stade précoce des essais cliniques, 2) et n’est pas encore proposée comme traitement médical courant. Bien que son applicabilité indépendamment de la mutation génétique sous-jacente soit prometteuse, la qualité de la vision obtenue, la sécurité et les effets à long terme doivent être validés.
