Eurêka

Une méthode pour soigner la rétinite pigmentaire :
L’ASR

“La prothèse rétinienne Artificial Silicon Retina (ASR) peut être implantée sur des patients atteints de rétinite pigmentaire pendant au moins dix-huit mois et elle améliore les fonctions visuelles », a déclaré le docteur Alan Y.Chow, co-inventeur d’une puce photosensible […]. Cette déclaration fait suite à la réalisation de six greffes sur des patients, cinq hommes et une femme, dont l’acuité visuelle était comprise entre une aptitude au comptage des doigts de la main et la perception vague de la lumière. Trois premiers implants ont été posés en 2000 et suivis par trois autres, les 25 et 26 juillet 2001. Les patients ont reçu une ASR lors d’une opération durant environ deux heures. La puce implantée, qui mesure 2 mm de diamètre et 25 microns d’épaisseur, est dotée de 3 500 cellules photosensibles transformant l’énergie lumineuse en signaux électriques transmis au nerf optique par des électrodes. […] Le chirurgien pratique une ouverture dans la rétine où il injecte une solution saline qui décolle la rétine du fond de l’œil. La puce est introduite dans la petite poche ainsi créée et l’introduction d’air dans la partie centrale de l’œil force la rétine à recouvrir l’implant. Les résultats rendus publics par le docteur Chow concernent essentiellement la tolérance des patients qui ont été interrogés régulièrement depuis l’opération. S’il fait état de l’absence de rejet, l’inventeur de l’ASR reste très discret sur les améliorations de la vue qu’il qualifie simplement de « subjectives, objectives et persistantes ».
Extrait d’un article de Michel Albergandi paru dans le journal Le Monde le samedi 11 mai 2002.

Comment fonctionne cette puce ?
Elle fonctionne sur le même principe que les cellules photovoltaïques, mais en beaucoup plus petit.

I) Description d’une cellule photovoltaïque

Un cristal semi-conducteur dopé P est recouvert d’une zone très mince dopée N et d’épaisseur e égale à quelques millièmes de mm. Entre les deux zones se trouve une jonction J.
La zone N est couverte par une grille métallique qui sert de cathode k tandis qu’une plaque métallique a recouvre l’autre face du cristal et joue le rôle d’anode. L’épaisseur totale du cristal est de l’ordre du mm.
Un rayon lumineux qui frappe le dispositif peut pénétrer dans le cristal au travers de la grille et provoquer l’apparition d’une tension entre la cathode k et l’anode a.
Remarque: un semi-conducteur est un matériau solide dont la résistivité (capacité à s’opposer au passage du courant électrique), intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants, varie sous l’influence de facteurs tels que la température, l’éclairement, le champ électrique, etc.

Expérience :

On relie un voltemètre à des cellules photovoltaïques. On les éclaire.

-> Une tension apparaît sur le voltemètre.

Ceci illustre le phenomène de photoconductibilité. L’ASR fonctionne sur ce principe : elle reçoit la lumière et ainsi génère un courant électrique.

II) La photoconductibilité

Dans l’obscurité un cristal ordinaire semi-conducteur présente une résistivité élevée. Lorsqu’il est fortement éclairé par un rayonnement de fréquence assez élevé (lumière visible ou UV) sa résistivité diminue, c’est le phénomène de photoconductibilité. Plus la fréquence d’une onde correspondant à un rayon lumineux est élevée, plus les photons qui constituent cette onde contiennent d’énergie :
On obtient donc la relation E= h x ν
avec E énergie (en joules J), h constante de Planck (6,626068 × 10^-34 m² kg/s) et ν la fréquence (en Hertz Hz)
Ou encore h=
avec h constante de Planck, c célérité de la lumière 299 792 458 m / s et λ la longueur d’onde.
Si la fréquence du rayonnement est grande (donc l’énergie du photon suffisante), ce photon pourra aider un électron bloqué à se mouvoir. C’est la prolifération d’électrons “libres”qui rend le matériau plus conducteur.

Remarque : les cellules photovoltaïques sont souvent composées de Silicium.

C’est l’élément le plus abondant sur la Terre après l’oxygène (27,6%). Il n’existe pas à l’état libre mais sous forme de composés : sous forme de dioxyde, la silice (dans le sable, le quartz, la cristobalite, etc . . .) ou de silicates (dans les feldspath, la kaolinite, etc.). Il est utilisé depuis longtemps sous forme d’oxyde de silicium amorphe (silice ou SiO2) comme composant essentiel du verre. Il a de nouveaux usages en électronique, pour la production de matériaux tels que les silicones ou pour fabriquer des modules solaires photovoltaïques.
silicium : élément non métallique de numéro atomique Z = 14, de masse atomique 28,086 (symbole Si) ; corps simple de densité 2,33, qui fond vers 1420 °C et bout vers 2700°C.

III) Quels sont les effets de l’ASR ? 

Son mode de fonctionnement est simple : la lumière incidente reçue par les photorécepteurs est transformée en un courant électrique de l’ordre du demi ampère. Ce courant est capté par les neurones rétiniens et ainsi peut être transmis au cerveau via le nerf optique. Elle est sensée remplacer les cellules photoréceptrices. Selon Alan Chow, si la biopuce ne restitue pas 100% de la vue, ce système “permet aux aveugles de voir suffisamment pour s’orienter dans une pièce ou reconnaître un visage”. Certains aveugles qui ne lisaient pas de lettre situées sur un tableau à 50 cm de distance en déchiffrent une dizaine. Toujours d’après le chercheur, “c’est comme si l’ASR était capable, en stimulant électriquement quelques terminaisons nerveuses localisées, de ranimer aussi des cellules photosensibles rétiniennes par un effet cascade encore mal compris; cet effet trophique serait encore plus bénéfique que l’effet direct des photodiodes”. Cependant, pour certain chercheurs ” l’effet trophique décelé par Alan Chow est très intéressant et permettra peut-être de retarder la cécité chez les malades, mais l’objectif initial de rétine artificielle n’est pas atteint : certes ls patients voient mieux, mais c’est leur rétine biologique qui fait le travail, stimulée par un implant qui ne produit lui-même aucune image. “.

L’implant coûterait deux millions de dollards.

En conclusion, l’ASR est un essai prometteur afin de soigner la rétinite pigmentaire. Cependant, comme toute nouvelle invention, elle nécessitera du temps afin que ses effets soient parfaitement connus et maitrisés. Les résultats viendraient pour l’instant de la stimultion des cellules ptohoréceptrices abimées, qui, une fois stimulées, reprendraient une certaine vigueur. L’objectif des chercheurs est désormais de créer une biopuce qui remplacerait la rétine lésée, et participerait à la création d’une image. La recherche avance pour le plus grand bien de tous.