Santé du cerveau : mesurer le couplage neurovasculaire dans la rétine à l’échelle cellulaire
Pour la première fois, le couplage neurovasculaire du cerveau a été observé à l’échelle cellulaire chez l’humain grâce à une nouvelle technique d’imagerie rétinienne. Publiée dans Science Advances, cette avancée pourrait transformer le dépistage des maladies neurodégénératives.
Le cerveau est un organe à forte demande énergétique. Pour assurer son fonctionnement, il adapte localement l’apport sanguin en fonction de l’activité neuronale : c’est ce que l’on appelle le couplage neurovasculaire. Ce mécanisme fondamental reste pourtant mal compris chez l’humain. Jusqu’à présent, il n’avait jamais été observé à l’échelle cellulaire.
Des chercheurs de l’Institut Langevin (CNRS/ESPCI Paris - PSL), en collaboration avec des cliniciens de l’hôpital national de la vision Quinze-Vingts et des chercheurs de l’ONERA, ont mis au point une nouvelle méthode d’imagerie rétinienne qui permet, pour la première fois, de visualiser ce couplage neurovasculaire dans la rétine humaine, avec une précision inégalée : 100 nanomètres dans l’espace et 10 millisecondes dans le temps.
Pourquoi la rétine ? Parce qu’elle est la seule partie du système nerveux central accessible optiquement chez l’humain. Véritable prolongement du cerveau, la rétine constitue une fenêtre unique sur les mécanismes neurovasculaires et permet une meilleure compréhension de leur fonctionnement — et de leurs altérations.
Pour mesurer le couplage neurovasculaire dans la rétine humaine, l’équipe a conçu un dispositif innovant baptisé AO-RSO (Adaptive Optics Rolling Slit Ophthalmoscope), capable de produire des images en contraste de phase à haute vitesse, sans injection ni marquage. Grâce à cette technologie, les chercheurs ont pu mesurer, chez des volontaires sains, la dilatation des vaisseaux rétiniens induite par la stimulation lumineuse des photorécepteurs — révélant avec une précision inédite la réponse vasculaire à l’activité neuronale.
Leurs observations montrent que cette réponse suit un schéma triphasique, et dépend de plusieurs facteurs : le diamètre des vaisseaux, leur localisation, et la durée de la stimulation. Ce travail révèle ainsi les dynamiques fines du couplage neurovasculaire, aussi bien dans la rétine que, par extension, dans l’ensemble du système nerveux central.
En permettant une telle analyse non invasive à l’échelle cellulaire, cette approche ouvre des perspectives majeures pour le dépistage précoce des maladies neurodégénératives, telles que la maladie d’Alzheimer, mais aussi le glaucome ou la rétinopathie diabétique, où le couplage neurovasculaire est fréquemment altéré.
Ce travail1 a été coordonné par Pedro Mecê, chercheur CNRS à l’Institut Langevin, dans le cadre de ses recherches sur l’imagerie rétinienne haute résolution. Il s’inscrit dans une dynamique plus large, qui sera prochainement développée dans le cadre de son projet ERC MIRACLE-AD, consacré au développement de nouveaux outils d’imagerie de la rétine pour la détection précoce de la maladie d’Alzheimer.
(B) Agrandissement montrant la structure de la paroi vasculaire.
(C) Kymographe de l’artère pendant la stimulation lumineuse (représentée par le rectangle jaune). La ligne verte en pointillés indique le diamètre de référence.
(D) Évolution du diamètre artériel au cours du temps en réponse à la stimulation lumineuse.
© Pedro Mecê, Institut Langevin
Références
Revealing neurovascular coupling at a high spatial and temporal resolution in the living human retina.
Pierre Senée et al.
Sci. Adv. 11, eadx2941 (2025).
https://doi.org/10.1126/sciadv.adx2941
Article consultable sur la base d’archives ouvertes HAL
- 1Cette recherche a été réalisée dans le cadre du projet ANR BRAINS et de l’IHU FOReSIGHT.