Des chercheurs et chercheuses de l’Institut Langevin, en collaboration avec l’Hôpital des Quinze-Vingts et l’ONERA, ont mis au point une nouvelle méthode d’imagerie qui permet d’observer avec une précision inédite comment les minuscules vaisseaux sanguins de la rétine humaine réagissent à une stimulation neuronale provoquée par la lumière.
Ce mécanisme physiologique, appelé couplage neurovasculaire, garantit que les neurones actifs reçoivent suffisamment d’oxygène et de nutriments en dilatant les vaisseaux sanguins voisins. Il est fondamental au fonctionnement du cerveau — et constitue la base de techniques d’imagerie comme l’IRM fonctionnelle. Pourtant, le couplage neurovasculaire n’avait encore jamais été mesuré à l’échelle cellulaire chez l’humain.
Les chercheurs et chercheuses ont réalisé cette avancée en observant la rétine, seule partie du système nerveux central accessible optiquement chez l’être humain. Véritable prolongement du cerveau, la rétine offre une opportunité unique d’examiner de manière non-invasive les processus neurovasculaires à l’échelle microscopique.
Pour ce faire, l’équipe a développé un nouveau système d’imagerie : l’ophthalmoscope à fente déroulante avec optique adaptative (AO-RSO). Ce dispositif synchronise une illumination en ligne avec l’obturation déroulante d’une caméra 2D. En introduisant un léger décalage entre la ligne d’illumination et la fenêtre de détection, il devient possible de générer des images en contraste de phase de la rétine. Ce système permet de mesurer les variations de diamètre des vaisseaux avec une précision spatiale de 100 nanomètres et une résolution temporelle allant jusqu’à 10 millisecondes. Grâce à cette technique, les chercheurs et chercheuses ont pu mesurer la réponse vasculaire provoquée par une stimulation lumineuse de la rétine, en la distinguant des variations naturelles dues au rythme cardiaque ou aux mouvements spontanés des vaisseaux (vasomotion). Chez des volontaires sains, ils ont montré que cette réponse suit un schéma triphasique dans le temps et dépend de facteurs tels que le diamètre de l’artère, la durée du stimulus lumineux, et la position du vaisseau — apportant ainsi un nouvel éclairage sur la régulation vasculaire dans le système nerveux central.
En ouvrant une fenêtre non invasive et à haute précision sur le fonctionnement neurovasculaire, cette approche offre un fort potentiel pour le dépistage précoce de maladies neurovasculaires et neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer ou la rétinopathie diabétique. Ce travail a été soutenu par le projet ANR BRAINS et par l’IHU FOReSIGHT, et a été publié dans la revue Science Advances.
(A) Phase contrast image of a retinal artery acquired with the AO-RSO system.
(B) Magnified view showing the structure of the vessel wall.
(C) Kymograph of the artery during flicker light stimulation (highlighted by the yellow rectangle). The green dashed line indicates the baseline diameter.
(D) Time course of arterial diameter in response to flicker stimulation.
Référence :
Pierre Senée, Léa Krafft, Inès Loukili, Daniela Castro Farias, Olivier Thouvenin, Michael Atlan, Michel Paques, Serge Meimon, and Pedro Mecê
Revealing neurovascular coupling at a high spatial and temporal resolution in the living human retina
Science Advances 11, eadx2941 (2025)
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