A – Fonctionnement de l’œil bionique

 

L’œil bionique est un mécanisme complexe permettant de remplacer un organe visuel déficient. Il n’existe aujourd’hui que deux types de prothèse : celles qui remplacent le nerf optique et celles qui remplacent les photorécepteurs de l’œil humain.

Il faut savoir qu’un œil bionique ne peut pas être implanté sur des aveugles de naissance, il faut que le cerveau de l’individu ait déjà analysé des images.

 

Deux modes d’implants sont possibles pour l’œil bionique :

 

1. L’implant cortical

 

 

Dans le cas de l’implant cortical, l’œil et son système visuel fonctionnent, cependant le nerf optique est défaillant. Le patient peut alors voir, grâce à une caméra posée sur une monture de lunette. Les images sont ainsi traitées par un micro-ordinateur et sont par la suite traduites en impulsions électrique. Ces dernières sont transmises grâce à un câble remplaçant le nerf optique inutilisable. Ce câble est directement relié au cortex visuel en passant à travers la boite crânienne comme le montre la photo ci-dessous :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ici, cet homme possède un implant cortical d’un modèle plutôt ancien ; il ne possède que 68 électrodes, ce qui ne lui permet que de compter les doigts de sa main.

 

 

 

Lorsqu’on utilise cet implant, l’œil, qui est la « caméra humaine », n’est nullement utilisé. En effet, seule la partie cérébrale analysant les images est stimulée. La caméra est posée sur des lunettes, pour des questions d’esthétique et pour rendre l’usage des yeux optique similaire à ceux des yeux humains, cependant la caméra pourrait être placée n’importe où sur l’individu, elle capterait les mêmes images.

 

Aujourd’hui, la technologie permet d’obtenir une qualité d’image de 256 pixels soit 256 électrodes implantés dans le cortex cérébral. L’image est alors plutôt médiocre mais elle permet tout de même au non-voyant d’apercevoir quelques formes et de reconnaître certains objets. Les scientifiques ont pour but d’atteindre une qualité d’image de 512 pixels, un véritable défi scientifique. Un autre défi serait de permettre aux usagers de voir en couleurs car, pour l’instant, les images ne sont qu’en noir et blanc.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

      La première image représente une image de 16 pixels, soit 16 électrodes ; les premiers dispositifs avaient une résolution ressemblant fortement à cette image.

      La deuxième image représente ce que l’on arrive à créer aujourd’hui. On voit que l’image n’est pas vraiment nette mais nous constatons  tout de même une augmentation de qualité non négligeable par rapport aux premiers prototypes.     

      La dernière image représente le projet des scientifiques : une image de 512 pixels. La reconnaissance faciale serait alors presque possible, le patient pourrait avoir  une vision « correcte ».

 

 

    

  Cette technologie pose encore  un problème primordial lors d’un implant cortical. En effet cette opération nécessite d’ouvrir la boite crânienne afin d’y introduire les électrodes. Mais au bout de trois mois, le cerveau rejette le dispositif qui est comparé à un corps étranger.

 

Une solution technique  consisterait à reproduire l’expérience avec des matériaux que l’organisme pourrait plus facilement accepter tels que le diamant. Cependant le prix du dispositif serait alors extrêmement élevé.

Aujourd’hui le coût  d’un œil bionique est déjà de l’ordre de dizaines de milliers d’euros. L’utilisation de  matériaux tels que le diamant,  décuplerait le prix entraînant une problématique d’accès aux soins. En effet plus de 39 millions de personnes sont  atteintes de cécité complète dans le monde et seraient susceptibles de recevoir potentiellement ce type de traitement posant la problématique de son financement.

 

 

 

1. L’implant rétinal

 

 

Lorsque le nerf optique fonctionne mais que les photorécepteurs chargés de capter la lumière sont déficients un implant rétinal peut être envisagé.

 

L’implant rétinal est composé de plusieurs centaines de capteurs photovoltaïques chargés de remplacer les photorécepteurs humains déficients.

 

Nous pouvons expliquer le principe des capteurs photovoltaïques par une comparaison avec quelque chose qui s’est bien introduit dans le monde d’aujourd’hui, les panneaux solaires. En effet les panneaux photovoltaïques ont un fonctionnement similaire à celui d’une prothèse électrique.

Le fonctionnement est simple, il s’agit d’utiliser l’effet photoélectrique par le fait qu’un photon peut arracher un électron à un atome. Lorsqu’un électron est arraché il se forme à la place un « trou », se comportant comme une charge positive. Or un électron agit comme une charge négative, la cellule photovoltaïque produit alors un courant électrique continu.

 

On estime qu’il faudrait 1000 cellules photovoltaïques afin de pouvoir reconnaître des visages ainsi que lire de gros caractères.

 

Il existe plusieurs types d’implant rétinien :

 

• L’implant épi-rétinien qui consiste à implanter une prothèse électronique directement sur la rétine.

 

• L’implant sub-rétinien pour lequel  la  prothèse est implantée derrière la rétine de l’œil humain.

 

 

Un implant sub-rétinien est utilisé  lorsque seule la couche externe de la rétine est endommagée, la lumière vient alors frapper la prothèse de capteurs photovoltaïques qui envoie des signaux électriques aux couches non-endommagées de la rétine pour ainsi les transmettre au cerveau par le biais du nerf optique humain.

Le fonctionnement de cet implant est bien plus simple que celui de l’implant épi-rétinien. De plus, l’implant est plus petit. Il permet également de conserver la possibilité de diriger son regard uniquement en déplaçant l’œil, comme le fait toute personne n’ayant aucune déficience visuelle.

 

L’implant sub-rétinien ne produit cependant pas suffisamment de courant à lui seul pour fonctionner correctement. Il a été calculé que pour que l’implant sub-rétinien fonctionne de manière autonome, il faudrait que la puissance du soleil soit multipliée par 1000, or ceci est bien entendu impossible. Il faut donc lui adjoindre une alimentation externe.

Par conséquent, l’implant sub-rétinien perd son avantage de simplicité par rapport à l’implant épi-rétinien.

 

L’implant épi-rétinien est utilisé lorsque les couches internes et moyennes de la rétine sont endommagées. Dans ce cas-là, l’implant stimule la rétine du côté des neurones ganglionnaires, il stimule donc directement le nerf optique. Cet implant nécessite une caméra externe.

Des recherches sont actuellement en cours pour essayer de remplacer le cristallin, mais les scientifiques n’y sont toujours pas parvenus. Ici l’implant rétinien n’utilise pas les parties non endommagées de la rétine donc il doit retranscrire les images perçues par la caméra en signaux électriques pouvant ainsi être transmis au cerveau par le nerf optique.

L’implant épi-rétinien a pour avantage de stimuler directement le nerf optique, ainsi il peut être utilisé pour d’autres raisons que des lésions au niveau des cellules photoréceptrices. De plus, la plupart de ses composants sont à l’extérieur de l’œil, cela facilite l’amélioration du système ainsi que l’implantation dans l’individu. Le système est cependant plus complexe que celui d’un implant sub-rétinien et le patient est confronté à un problème primordial, il ne peut pas diriger son regard avec les yeux, il est contraint de tourner la tête.

 

La pose de  ces implants peut être réalisée  de deux manières différentes :

 

- Soit en ouvrant le globe oculaire, afin d’introduire les instruments chirurgicaux et placer la prothèse électronique derrière la rétine. Cette intervention provoque de lourds dommages à la structure interne de l’œil. En effet, l’humeur vitrée doit être enlevée pour réaliser cette opération.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Soit en utilisant une tige flexible, qui permet aux chirurgiens d’accéder à l’espace sub-rétinien sans endommager la structure interne de l’œil. Cette technique a été développée  plus récemment que la précédente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tout comme l’implant cortical, les premiers prototypes étaient uniquement composés de 16 cellules photovoltaïques. Les images perçues par les patients sont représentées par la première image, ci-dessous :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La deuxième image est une image composée de 100 cellules photovoltaïques, l’image ne dispose que d’une vision très réduite et permet seulement de voir certains obstacles. Cependant, nous observons de gros progrès depuis les premiers prototypes.

      Aujourd’hui, la technologie nous permet d’atteindre la résolution de la troisième image qui est composée de 1000 cellules photovoltaïques. Or les scientifiques peuvent à présent réaliser des yeux bionique allant jusqu’à 1500 cellules.

 

 

 

1. Comparaison entre l’implant rétinal et l’implant cortical

 

 

            Nous pouvons observer que l’implant cortical ne nécessite pas l’utilisation du système visuel humain, mais uniquement du cortex cérébral permettant d’analyser les images capturées, normalement, par l’œil humain. L’œil bionique n’est pas lié à l’œil, le patient peut alors enlever la monture de ses yeux sans problèmes. Cependant le câble lié à son cortex cérébral ne peut être retiré. De plus, l’image de l’homme avec l’implant cortical vue précédemment montre que cet implant est considérablement encombrant.

            Au contraire de l’implant cortical, l’implant rétinal utilise encore le nerf optique de l’individu, la prothèse électrique ne peut donc pas être retirée mais le dispositif permettant de voir des images est bien moins encombrant. De plus, l’image perçue grâce à un implant rétinal est plus nette que celle perçue grâce à un implant cortical. Cependant l’implant rétinal présente des risques d’infection, en effet la structure interne de l’œil est parfois gravement endommagée car il faut insérer des outils chirurgicaux dans l’œil même lors d’un implant.

 

            Ainsi, nous pouvons conclure qu’il est bien plus compliquer de soigner un patient ayant un nerf optique dysfonctionnel.

En effet le système d’implant cortical nécessite plus d’éléments, en outre il est plus encombrant. La meilleure qualité de l’image que l’on peut observer à l’aide d’un implant rétinal peut être expliquée par les progrès effectués sur les panneaux solaires au cours de ces dernières années ; le développement durable étant une préoccupation particulièrement importante, les scientifiques se sont focalisés sur le système de la réaction photovoltaïque. Le système d’implant rétinal étant similaire, ce dernier est avantagé.

 

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