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Les voies de la vision

Article du 15 juin 2013, publié par PO (modifié le 15 juin 2013 et consulté 2828 fois).

La classe de Première S2 de l’École alsacienne a eu le plaisir d’accueillir, vendredi 19 avril 2013, Madame Alexandra Rebsam, ancienne élève (AE 95) chargée de recherches en neurosciences à l’Institut du Fer à Moulin (IFM) de Paris, pour une conférence sur le thème de la vision binoculaire.

La classe a ensuite été reçue pour les travaux pratiques dans le laboratoire de l’IFM.

Ci-dessous, le compte rendu par Martine Fayet, professeur de sciences de la vie et de la Terre.

Les voies nerveuses de la vision

La construction des aires visuelles du cerveau dépend des connexions des neurones entre la rétine de l’œil et le cerveau ; ces connexions sont réalisées par la combinaison de molécules guidant les neurones vers les zones appropriées et des mécanismes dépendant de l’activité neuronale.

Alexandra participe à une équipe de recherche pour montrer comment les neurotransmetteurs agissent pour modeler les circuits neuronaux et modifier leur effet à long-terme sur le comportement. Elle s’intéresse au système visuel de la souris comme modèle d’étude.

Les travaux démontrent l’action conjointe du génome et de l’environnement dans la mise en place des connexions neuronales pendant le développement. En effet, les cellules ganglionnaires de la rétine sont "programmées" génétiquement pour projeter vers la bonne cible. Cependant, au sein de ces cibles, le raffinement qui permet d’avoir une carte visuelle précise dépend de l’activité électrique spontanée qui se produit dans la rétine à ce moment là et peut-être modulée par l’environnement : le génome intervient par le fait qu’il commande le nombre et les propriétés des cellules visuelles et nerveuses et aussi parce qu’il code la synthèse des neurotransmetteurs ; l’environnement agit sur la mise en place de l’équilibre sensoriel entre les deux yeux, équilibre nécessaire à la construction de deux images nettes permettant la vision en relief.

Cette propriété que possèdent les cellules nerveuses de construire et/ou déconstruire des connexions s’appelle la « plasticité cérébrale ».

Les résultats de ses recherches ont des conséquences tant sur les connaissances fondamentales de la cartographie du cerveau que sur les applications thérapeutiques à long terme sur la qualité de la vision.

Un exemple : l’étude de l’amblyopie

Les expériences réalisées au laboratoire de l’Institut du Fer à Moulin ont permis de mettre en évidence : d’une part l’existence d’une période critique au-delà de laquelle la structuration du cortex visuel peut être définitivement altérée, d’autre part la réalité de la compétition des voies nerveuses gauche et droite dans la réalisation de l’image finale.

L’amblyopie chez l’enfant doit donc être diagnostiquée et traitée le plus tôt possible pour ne pas influer sur l’apprentissage de la lecture.

Le traitement est étonnement très simple : un cache porté sur l’œil valide évitera qu’il ne soit le seul à établir les connexions nerveuses ; en exerçant son œil défectueux, l’enfant lui permettra de réaliser les connexions nerveuses appropriées vers le cerveau. Sans ce traitement, l’œil défectueux est supplanté par l’œil valide et la personne perd progressivement la vision équilibrée des deux yeux, nécessaire à la réalisation d’une image nette en relief.


Visite à l’IFM

L’Institut du Fer à Moulin (IFM) est un centre de recherche consacré à l’étude du développement et de la plasticité du système nerveux.

La visite s’est effectuée mardi 23 avril 2013, en quatre groupes de huit élèves, permettant à chacun de pouvoir observer et participer au plus près aux expériences proposées. L’organisation a mobilisé quatre chercheurs qui nous ont permis de profiter au mieux de notre matinée : qu’ils soient tous chaleureusement remerciés pour leur accueil et leur disponibilité.


Microscopie par la méthode des anticorps fluorescents
par Alexandra Rebsam et Ahlem Assali

La « vision binoculaire en relief » est possible parce que « notre cerveau est capable de construire une nouvelle image » à partir de celles envoyées simultanément par l’œil gauche et l’œil droit.

Les cellules nerveuses peuvent être marquées par la technique de traçage fluorescent : il est ainsi possible de repérer dans une coupe de cerveau, la répartition et la qualité des cellules nerveuses en provenance de l’œil gauche et/ou de l’œil droit.

Des altérations cellulaires sont de cette manière corrélées à des états pathologiques de la vision, notamment de type neuro-dégénératif.

Des coupes de cerveaux de souris avec plusieurs colorations (Nissl, Golgi, cytochrome oxydase) ont permis aux élèves de voir différentes morphologies de neurones et d’apprécier l’organisation du cerveau.

Ils ont pu notamment visualiser la représentation des moustaches des souris sur le cortex sensoriel.

D’autre part, ils ont observé des coupes de cerveaux après traçage (de la rétine vers le cerveau) et voir la répartition en deux domaines distincts des projections provenant de l’oeil gauche et droit ; de plus, ils ont regardé des cultures de rétine, où ils ont pu observer la morphologie des cônes de croissance (sorte de têtes chercheuses au bout du neurone qui cherche sa cible) lorsqu’ils explorent librement leur environnement ou sont dans un environnement répulsif.


Electrophysiologie sous contrôle microscopique
par Manuel Mameli et Kristina Valentinova

Une préparation microscopique d’un tissu nerveux choisi (cortex visuel, cortex moteur…) irriguée en flux continu par un liquide physiologique, permet de conserver vivantes les cellules nerveuses pendant plusieurs heures ; sous contrôle microscopique ; une microélectrode permet d’enregistrer les propriétés électriques du message nerveux et, un traceur fluorescent est injecté pour visualiser la morphologie de ce neurone.

Le travail de ces chercheurs contribue à l’identification des voies biologiques activées dans les mécanismes de dépendance ; ces mécanismes, qui contribuent aux effets durables des drogues et à l’apparition des troubles du comportement sont modulés par de nombreux neurotransmetteurs.


Cette matinée fut très enrichissante ; les élèves en retiennent une idée positive et enthousiasmante d’un travail dans un laboratoire de recherche.

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