Voir dans le noir grâce à une molécule anticancéreuse photosensible

©Maxim Klimenko / EyeEm

La chlorine e6 est un traitement photosensibilisant, c’est-à-dire, sensible aux rayonnements lumineux. Cette particularité lui vaut d’être utilisée en cancérologie dans le but de détruire des tumeurs. En rendant les cellules plus sensibles à la lumière, la chlorine e6 augmente les effets du laser : c’est ce que l’on appelle la « photothérapie dynamique ». Plus les cellules de la tumeur ciblée par le laser sont photosensibles, mieux la tumeur est détruite. Certains patients traités pour un cancer ont ainsi constaté un effet secondaire étonnant : la capacité à distinguer des silhouettes dans le noir. C’est-à-dire de détecter les infrarouges, ce que l’œil humain n’est à priori pas en mesure de faire.

Les bâtonnets, acteurs de la vision nocturne

La rétine humaine possède deux types de cellules photoréceptrices : les cônes et les bâtonnets. Chacune de ces cellules contient des millions de pigments photosensibles, les opsines pour les cônes et la rhodopsine pour les bâtonnets. Ce sont les bâtonnets qui gèrent la vision nocturne et qui nous permettent de voir le noir. Les bâtonnets ne voient qu’en noir et blanc contrairement aux cônes qui nous permettent de voir pendant la journée et de discerner les couleurs et les détails. Les bâtonnets sont en revanche 5 fois plus sensibles à la lumière que les cônes. Dans l’obscurité, lorsque les cellules photoréceptrices en forme de cône ne sont plus en mesure de percevoir la stimulation lumineuse, ce sont alors les cellules en forme de bâtonnet qui prennent le relais.

Il arrive que les bâtonnets soient atteints de maladie, c’est le cas notamment des rétinites pigmentaires qui entraînent leur altération. Cette maladie se manifeste au départ par des difficultés d’adaptation à l’obscurité. « Chez un sujet normal il faut à peu près 7 minutes pour que les bâtonnets s’activent. C’est la raison pour laquelle lorsqu’on rentre dans une salle de cinéma, on ne distingue pas les autres spectateurs. Peu à peu, l’œil s’habitue » résume le Professeur Carl Arndt, ophtalmologue au CHU de Reims et coresponsable du Diplôme universitaire « Maladies héréditaires et dégénératives de la rétine et du nerf optique ». Lorsque la rétinite pigmentaire se manifeste, ce temps peut alors doubler ou tripler, voire même nécessiter plusieurs heures. Avec le temps, la vision nocturne se dégradera ainsi de plus en plus.

Un mécanisme permettant de percevoir les infrarouges

Les mécanismes par lesquels la rétine est impactée par la chlorine e6 ont récemment été élucidés par une équipe internationale, coordonnée par le Professeur Antonio Monari, chercheur au laboratoire de physique et chimie théoriques de l’université de Lorraine. L’étude a eu recours à la simulation moléculaire, une méthode innovante permettant de reproduire des réactions biochimiques entièrement sur ordinateur. « Nos supercalculateurs ont tourné plusieurs mois et réalisé des millions de calculs avant de pouvoir simuler l’intégralité de la réaction biochimique déclenchée par le rayonnement infrarouge. C’est dire toute la complexité de ces phénomènes qui se produisent en quelques centaines de nanosecondes » résume le Pr Antonio Monari dans le journal du CNRS.

La modélisation mise au point par l’équipe du Pr Antonio Monari montre comment la rhodopsine, la protéine photosensible présente dans les bâtonnets et permettant la vision nocturne, est transformée en présence de chlorine e6. Cette transformation est caractérisée par une isomérisation, c’est-à-dire une modification des propriétés de la molécule sans changement des éléments qui la compose. La molécule va ainsi changer certaines de ses caractéristiques : la rhodopsine devient capable de s’activer en présence d’infrarouges. C’est ce qui explique l’amélioration de la vision nocturne chez les patients traités à la chlorine e6. C’est ce même procédé qui permet aux soldats équipés de lunettes percevant les infrarouges de voir la nuit.

Cette découverte pourrait un jour permettre de développer des traitements alternatifs pour la cécité ou l’hypersensibilité lumineuse. Le chercheur espère également que l’on pourra tenter de reproduire et d’améliorer ce mécanisme pour permettre de voir la nuit, de façon intentionnelle. Néanmoins, l’utilisation de la chlorine e6 pour améliorer la vision nocturne présente plusieurs limites.

Des limites de performance et de sécurité

La chlorine e6 ne permet pas de gagner en vision ni d’acquérir une « supervision ». « C’est plus compliqué que cela, » explique le Pr Arndt. « L’œil humain est fait pour percevoir les longueurs d’onde entre 400 et 700 nanomètres, ce que l’on appelle la « lumière visible ». La chlorine décale le spectre d’absorption des bâtonnets qui se déplace vers les infrarouges de 780 nm. » Il s’agit donc d’un simple déplacement de courbe. En d’autres termes, ce que l’œil gagne sur les infrarouges, il le perd sur d’autres longueurs d’ondes. On ne peut donc pas parler de supervision.

La vision étant un phénomène oxydatif, cela pose une seconde limite à l’action de la chlorine e6. Effectivement, lorsque les photorécepteurs de l’œil sont stimulés par des photons, qui transportent l’énergie lumineuse, cela génère des « radicaux libres », des molécules contribuant à l’usure de nos cellules. Si ces photorécepteurs deviennent plus sensibles aux infrarouges, cela signifie également qu’ils seront soumis à davantage de radicaux libres. Le risque est alors que cela soit toxique pour les cellules de la rétine. Bien qu’il soit tentant d’imaginer, notamment pour des applications militaires, créer un procédé qui activerait les bâtonnets et qui permettrait ainsi à l’homme d’acquérir une excellente vision nocturne, cela reste donc encore trop dangereux.

Améliorer naturellement sa vision nocturne

Pour améliorer sa vision nocturne, il existe quelques astuces permettant de stimuler les bâtonnets. On peut, par exemple, se bander les yeux avant de rentrer dans une zone obscurité, ce qui dilatera les pupilles et surtout activera les bâtonnets permettant de voir dans le noir. On peut aussi éviter de fixer des lumières, même faibles, car regarder une source de lumière stimule automatiquement les cônes et annule l’action des bâtonnets. Enfin, le fait de porter des lunettes rouges avant d’entrer dans une zone d’obscurité s’avère également très efficace. Cette astuce est notamment utilisée par les pilotes pour améliorer leur vision nocturne avant un vol de nuit.

Éblouis, mais pourquoi ?

Certaines personnes sont facilement éblouies la nuit. Cette photophobie se caractérise par une baisse de l’acuité visuelle nocturne, une sensibilité à l’éblouissement mais également par des sensations de halo autour des sources lumineuses. Plusieurs raisons peuvent expliquer ce phénomène, comme un début de cataracte. Mais cela est dû, bien souvent, à l’action des bâtonnets. Toutes les lumières n’éblouissent pas de la même manière. C’est la raison pour laquelle nous sommes, par exemple, beaucoup moins gênés par la lumière émise par les phares jaunes que par les blancs. Aux alentours de 500nm, là où se situent les longueurs d’ondes émises par les phares blancs, les bâtonnets sont très réactifs, d’où ce phénomène d’éblouissement. Ils sont, en revanche, beaucoup moins sensibles dans les fréquences jaune-orangées.