Une technologie d'imagerie de nouvelle génération pourrait détecter précocement les maladies qui "volent" la vue
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Des scientifiques ont développé un nouvel outil puissant de double imagerie qui cartographie la structure de la rétine et sa consommation d'oxygène avec une précision sans précédent. Cette avancée pourrait un jour aider les médecins à détecter les maladies qui volent la vue bien avant l'apparition des symptômes.
Notre rétine convertit la lumière en signaux électriques qui sont transmis au cerveau, où ils sont transformés en images. Ce processus nécessite une grande quantité d'oxygène. Une perturbation de l'apport en oxygène, par exemple en raison d'une circulation sanguine restreinte , peut entraîner des affections graves affectant la vision, comme le glaucome , la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et la rétinopathie diabétique.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'Université Johns Hopkins et de l' Université de Pennsylvanie ont développé et testé un nouveau système d'imagerie rétinienne qui combine deux techniques de pointe pour cartographier la structure de la rétine et les niveaux d'oxygène afin de mieux étudier le métabolisme de l'oxygène.
Le système à double canal des chercheurs a utilisé la tomographie par cohérence optique en lumière visible (VIS-OCT) pour capturer des images structurelles ultra-détaillées de l'œil et l'ophtalmoscopie à durée de vie de phosphorescence (PLIM-SLO) pour mesurer directement la pression partielle d'oxygène (pO₂ ) dans les minuscules vaisseaux sanguins de l'organe, ou microvascularisation. En termes simples, la pO₂ correspond à la quantité d'oxygène dissoute dans le sang à un endroit donné. C'est un indicateur clé de la quantité d'oxygène disponible pour les tissus.
Collecte simultanée d'images à l'aide de VIS-OCT (en haut) et PLIM (en bas). Stéphanie Nolen et al. (2025)
Ces méthodes ont été utilisées pour imager les yeux de souris vivantes. La VIS-OCT utilise la lumière visible pour créer des images 3D haute résolution des couches rétiniennes et permet également de capturer la dynamique du flux sanguin. La PLIM-SLO consiste à injecter un colorant sûr et sensible à l'oxygène, l'Oxyphor 2P, qui émet une lumière variable en fonction du taux d'oxygène.
En mesurant la vitesse de disparition de cette lumière (c'est-à-dire sa durée de vie de phosphorescence), les chercheurs ont pu calculer la pO₂ au niveau capillaire. Les deux systèmes partageaient le même trajet optique, ce qui leur permettait d'acquérir simultanément et en parfaite adéquation les données de structure et d'oxygénation. Les chercheurs ont également testé l'évolution des mesures de pO en fonction de l'oxygène inhalé par les souris afin de valider la précision de cette nouvelle technique.
Le PLIM-SLO a mesuré avec précision les niveaux d'oxygène dans les artérioles, les veinules et les capillaires. Comme prévu par les chercheurs, le PLIM-SLO a révélé que les artérioles (très petites branches d'artères) présentaient les concentrations d'oxygène les plus élevées, les veinules (les plus petites veines qui renvoient le sang désoxygéné) les plus faibles, les capillaires se situant entre les deux.
En ajustant la focalisation du système, les chercheurs ont pu imager l'oxygène à différentes profondeurs rétiniennes, révélant ainsi la structure et le profil d'oxygène de plusieurs couches vasculaires, ce que les méthodes précédentes ne permettaient pas. Les variations de l'oxygène inhalé ont entraîné des variations prévisibles des niveaux d'oxygène rétiniens, confirmant que les mesures reflétaient bien les changements physiologiques réels. Fait important, le système a lié les mesures d'oxygène aux données structurelles et de débit, jetant ainsi les bases de futures études sur le métabolisme de l'oxygène rétinien et les processus pathologiques.
Cartes de pression partielle d'oxygène de la microvascularisation aux niveaux d'oxygène systémique de 69 % (à gauche), 78 % (au milieu) et 88 % (à droite). Stéphanie Nolen et al. (2025)
Le système n'ayant été testé que sur des souris, ses performances chez l'homme n'ont pas encore été évaluées. L'étude présente également des limites : l'approche nécessite un calibrage précis pour corriger les interférences lumineuses entre les deux systèmes, ce qui constitue un défi technique. De plus, certains facteurs physiologiques, comme le pH et les concentrations de dioxyde de carbone, ont dû être estimés plutôt que mesurés directement, ce qui a pu introduire de légères erreurs.
Au-delà de ces limites, ce système multimodal pourrait faire progresser considérablement la recherche et le diagnostic des maladies oculaires en offrant une vision plus complète de la santé rétinienne. Il pourrait aider les scientifiques à comprendre comment l'apport en oxygène varie dans des maladies comme la rétinopathie diabétique, le glaucome et la dégénérescence maculaire. Les cliniciens pourraient un jour utiliser une technologie similaire pour détecter précocement les changements liés à la maladie, avant que la vision ne soit affectée.
L'étude a été financée par des subventions du National Eye Institute, du National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering et du programme de bourses de recherche de la National Science Foundation. Elle a été publiée dans la revue Neurophotonics .
https://spie.org/news/new-imaging-system-maps-retinal-oxygen-in-unprecedented-detail