La ré­tine, une ca­mé­ra (très) in­tel­li­gente Adrien Pey­rache

La Recherche - - CONTENTS - Adrien Pey­rache est neu­ros­cien­ti­fique à l’uni­ver­si­té McGill, au Ca­na­da. Il y di­rige un la­bo­ra­toire de re­cherche dé­dié à l’étude des pro­ces­sus neu­ro­naux im­pli­qués dans la na­vi­ga­tion spa­tiale et la mé­moire.

L’or­ga­ni­sa­tion des neu­rones ré­ti­niens re­flète celle du monde ex­té­rieur ”

La tête po­sée contre la vitre du TGV, je m’amuse à no­ter que la vé­gé­ta­tion le long de la voie forme des lignes qui dé­filent bien plus ra­pi­de­ment que les mon­tagnes à l’ho­ri­zon. Qu’est-ce qui, dans notre sys­tème vi­suel, par­vient à es­ti­mer ain­si la vi­tesse du mou­ve­ment ? Notre cer­veau doit cer­tai­ne­ment pos­sé­der des ré­seaux neu­ro­naux com­plexes dé­diés à cette tâche. En fait, des études ré­centes montrent qu’un pré­trai­te­ment des in­for­ma­tions vi­suelles re­la­tif aux dé­pla­ce­ments a lieu bien en amont du cer­veau, dès la ré­tine !

CONTRAI­RE­MENT À CE QUE L’ON A PU EN­TENDRE

sur les bancs du ly­cée, la ré­tine n’est pas un simple cap­teur de lu­mière. Cette couche de neu­rones qui re­couvre le fond de nos yeux et tra­duit la lu­mière en im­pul­sions élec­triques n’en­voie pas une in­for­ma­tion brute au cer­veau. Elle pro­cède au préa­lable à une ana­lyse ap­pro­fon­die de notre champ vi­suel et elle réa­lise un trai­te­ment com­plexe des sti­mu­li avant de trans­mettre au cer­veau des si­gnaux re­la­tifs à nos mou­ve­ments. Com­ment ? La ré­tine pos­sède une tren­taine de ré­seaux in­dé­pen­dants qui traitent cha­cun un as­pect des sti­mu­la­tions lu­mi­neuses et trans­mettent ces in­for­ma­tions à dif­fé­rentes ré­gions du cer­veau. On connais­sait bien les prin­ci­paux ré­seaux dé­diés au trai­te­ment de la cou­leur et de l’in­ten­si­té lu­mi­neuse. Mais l’on com­mence tout juste à com­prendre ce­lui qui traite des dé­pla­ce­ments. L’équipe de Da­vid Ber­son, à l’uni­ver­si­té Brown, dans l’État de Rhode Is­land, vient ain­si de mon­trer que les neu­rones de ce ré­seau ne sont sen­sibles qu’à des di­rec­tions par­ti­cu­lières dans le champ vi­suel (1). Plus pré­ci­sé­ment, les neu­rones dé­chargent – c’est-àdire li­bèrent une im­pul­sion élec­trique – pour seule­ment quatre orien­ta­tions pri­vi­lé­giées : vers le haut, vers le bas, vers l’avant et vers l’ar­rière. En chaque point de la ré­tine, ces quatre orien­ta­tions forment deux di­rec­tions or­tho­go­nales l’une par rap­port à l’autre : l’axe haut-bas et l’axe avant-ar­rière. La ré­tine for­mant une de­mi-sphère, ces di­rec­tions tournent lé­gè­re­ment d’un point à un autre. Si bien que, sur l’en­semble de la ré­tine, elles forment un maillage de lignes in­cur­vées cor­res­pon­dant en fait aux lignes du flux op­tique. Exac­te­ment comme celles ob­ser­vées à grande vi­tesse à bord d’un train ! Ou en­core celles que forment les étoiles à tra­vers le cock­pit du Fau­con Mille­nium, dans la sa­ga Star Wars, quand ce der­nier at­teint des vi­tesses su­pra­lu­mi­niques. L’or­ga­ni­sa­tion de notre ré­tine est donc par­fai­te­ment adap­tée à notre fa­çon de nous dé­pla­cer dans notre en­vi­ron­ne­ment. Preuve en est que, chez la sou­ris, la par­tie basse de la ré­tine est ma­jo­ri­tai­re­ment ta­pis­sée de ré­cep­teurs sen­sibles à la lu­mière bleue. Pré­ci­sé­ment là où la lu­mière du ciel est pro­je­tée (sur la ré­tine, le champ vi­suel est in­ver­sé). Quant à la par­tie haute, ce sont des ré­cep­teurs de la cou­leur verte qui do­minent. Vert… comme la cou­leur de l’herbe dans la­quelle les sou­ris courent (2) ! Il est fas­ci­nant de consta­ter à quel point l’or­ga­ni­sa­tion des neu­rones ré­ti­niens re­flète celle du monde ex­té­rieur.

LOIN D’ÊTRE UNE SIMPLE CA­MÉ­RA BIO­LO­GIQUE,

la ré­tine n’en fi­nit pas d’émer­veiller la com­mu­nau­té neu­ros­cien­ti­fique. Un col­lègue de l’Ins­ti­tut de la vi­sion à Pa­ris me confiait ré­cem­ment com­bien il res­tait mé­du­sé par la com­plexi­té des ré­ponses neu­ro­nales qu’il ob­serve. Il­lu­mi­nez seule­ment une par­tie de la ré­tine, et voi­ci que des neu­rones res­tés dans la pé­nombre se mettent à dé­char­ger eux aus­si. Pour­quoi ? Parce que cet or­gane ne se contente pas de trai­ter les in­for­ma­tions lu­mi­neuses comme un en­semble de points in­dé­pen­dants. Les neu­rones sont in­ter­con­nec­tés et com­mu­niquent à tra­vers dif­fé­rents points de la ré­tine. Ce ré­seau com­plexe de trai­te­ment du si­gnal, que des mil­lions d’an­nées d’évo­lu­tion ont raf­fi­né et adap­té aux be­soins de l’ani­mal, est ex­trê­me­ment per­for­mant. De nom­breux pro­jets pro­met­teurs visent au­jourd’hui à créer des ré­tines ar­ti­fi­cielles pour les pa­tients ayant per­du l’usage de leurs yeux. Ga­geons ce­pen­dant qu’il fau­dra at­tendre en­core long­temps avant de voir des pro­thèses aus­si per­for­mantes que les réa­li­sa­tions ex­tra­or­di­naires de la na­ture. (1) S. Sab­bah et al., Na­ture, 546, 492, 2017. (2) A. Szél et al., J. Comp. Neu­rol., 325, 327, 1992.

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