La rétine, une caméra (très) intelligente Adrien Peyrache
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.