Dans l'œil humain, il existe trois types de cellules coniques qui régulent la vision des couleurs, détectant la lumière rouge, bleue ou verte, mais on sait peu de choses sur la façon dont ces cellules spécialisées émergent aux yeux d'un fœtus en croissance. Cependant, les chercheurs ont récemment donné un aperçu de ces mécanismes de formation, en cultivant des organoïdes - de très petits organes primitifs - qui étaient constitués de cellules oculaires, afin qu'ils puissent observer les cellules au fur et à mesure de leur développement.
Bien que les minuscules organoïdes ne ressemblaient pas à des yeux entièrement formés, ils contenaient des photorécepteurs qui répondent à la lumière, et les cellules (et leurs gènes) se comportaient toujours comme les cellules coniques dans l'œil humain. Remarquablement, les cellules sensibles à la couleur dans le tissu oculaire cultivé en laboratoire se sont organisées comme ces cellules chez un fœtus, avec des cellules coniques sensibles à la lumière bleue apparaissant en premier, suivies par des cellules qui détectent la lumière rouge et verte. Les expériences avec ces cellules ont offert un premier aperçu des mécanismes qui produisent notre vision des couleurs unique, ont rapporté les scientifiques dans une nouvelle étude.
Les cellules du cône bleu étaient déjà connues pour se développer avant leurs voisins rouges et verts. Mais on ne sait pas pourquoi ils sont apparus dans cet ordre et ce qui a incité les cellules "à choisir ces destins" comme bleu, rouge ou vert, a déclaré l'auteur principal de l'étude Kiara Eldred, doctorante au Département de biologie de l'Université Johns Hopkins (JHU). dans le Maryland.
"Nous ne savions pas ce qui, dans un contexte de développement, indiquait que ces cellules étaient différentes les unes des autres", a déclaré Eldred à Live Science.
Les scientifiques ont ordonné aux cellules souches de devenir des tissus oculaires, mais quel type de tissu oculaire est déterminé par les cellules elles-mêmes, a déclaré le co-auteur de l'étude, Robert Johnston Jr., professeur adjoint au Département de biologie du JHU.
"Ils se développent et se développent comme une rétine dans un plat", a déclaré Johnston à Live Science.
Parce que les chercheurs voulaient que leurs mini-yeux en croissance suivent le même calendrier que les yeux d'un fœtus dans l'utérus, ils ont surveillé le développement des tissus rétiniens pendant neuf mois.
De plus, des recherches antérieures sur des souris et des poissons zèbres ont laissé entendre que l'hormone thyroïdienne a contribué à déclencher le développement de cellules liées à la vision des couleurs, a déclaré Eldred. Pour tester cela, les scientifiques ont utilisé l'outil d'édition de gènes CRISPR pour manipuler les récepteurs des cellules du cône pour l'hormone, pour voir comment cela changerait leurs schémas de croissance.
Ils ont constaté que les niveaux d'une hormone thyroïdienne qui étaient présents à différents stades du développement de l'œil ont joué un rôle important dans la formation de l'identité des cellules. Lorsque les chercheurs ont désactivé les récepteurs de l'hormone, ils ont développé des mini-yeux qui n'avaient que des cellules bleues, capables de voir uniquement la lumière bleue. Et lorsqu'ils ont inondé les organoïdes d'hormone thyroïdienne supplémentaire au début du processus de croissance - avant que les cellules bleues ne se forment - toutes les cellules colorées se sont développées en rouge et en vert, ont rapporté les chercheurs.
"Cela nous a dit que nous comprenions suffisamment le mécanisme pour que nous puissions développer des cellules rétiniennes humaines dans une boîte, et nous pourrions leur dire quel type de cellules nous voulions faire", a déclaré Johnston à Live Science.
En plus de révéler les secrets de la vision des couleurs, les tissus oculaires cultivés en laboratoire peuvent s'avérer utiles pour étudier d'autres aspects de la vue qui sont propres aux humains et pourraient fournir des informations sur le traitement de la cécité et du glaucome, a déclaré Johnston.
Les résultats ont été publiés en ligne aujourd'hui (11 octobre) dans la revue Science.
