Vision artificielle pour le glaucome au stade terminal : Prothèses rétiniennes vs corticales

Le glaucome avancé détruit le nerf optique et les cellules ganglionnaires de la rétine (CGR), rendant les patients aveugles. La vision artificielle (prothèse visuelle) vise à contourner ces dommages. La plupart des prothèses existantes ciblent la rétine ou le nerf optique, mais dans le glaucome au stade terminal, ces voies sont perdues. Au lieu de cela, les chercheurs explorent des implants qui stimulent directement le cortex visuel (cerveau). Cet article compare les prothèses intrarétiniennes (basées sur l'œil) et corticales (basées sur le cerveau) pour la cécité due au glaucome.

Dans des conditions telles que la rétinite pigmentaire ou la dégénérescence maculaire, les photorécepteurs meurent, mais les CGR et le nerf optique restent intacts (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les implants rétiniens fonctionnent dans ces cas. Par exemple, l'Argus II (un implant épiretinien) a reçu l'approbation de la FDA pour la rétinite pigmentaire en 2013 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ces dispositifs peuvent restaurer une perception lumineuse de base et la détection de mouvement (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, le glaucome est différent : les CGR et le nerf optique sont détruits, de sorte qu'un signal provenant d'un implant rétinien n'a nulle part où aller (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dans des tests novateurs comme l'essai précoce d'ORION, l'objectif est de « contourner complètement l'anatomie oculaire malade » en envoyant des signaux électriques directement au cortex visuel du cerveau (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

En bref, les implants rétiniens nécessitent des neurones rétiniens survivants et un nerf optique intact (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ils sont conçus pour les maladies de la rétine externe (perte de photorécepteurs) où les CGR existent toujours (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Inversement, les implants corticaux ciblent les patients atteints de dégénérescence rétinienne interne sévère ou de lésions du nerf optique (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pour le glaucome avancé (sans CGR), les approches corticales sont la seule option prothétique réaliste (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Implants intrarétiniens

Les prothèses intrarétiniennes (souvent appelées « yeux bioniques ») utilisent une caméra externe (généralement montée sur des lunettes) pour capturer des images et les convertir en impulsions électriques. Ces impulsions sont délivrées via un réseau de microélectrodes placé sur ou sous la rétine (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les implants épiretinens (comme l'Argus II) sont placés sur la surface rétinienne, adjacents aux CGR, tandis que les implants sous-rétiniens se trouvent sous la rétine, parmi les photorécepteurs. Il existe également des conceptions suprachoroïdiennes (électrodes entre la rétine et la sclère). Dans tous les cas, l'objectif est de stimuler électriquement les neurones rétiniens restants.

Exigences et Candidats

Les candidats aux implants rétiniens doivent avoir perdu la vision des photorécepteurs, mais conserver une rétine interne intacte (cellules ganglionnaires et bipolaires) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les candidats typiques sont ceux atteints de rétinite pigmentaire au stade terminal ou d'atrophie géographique (dégénérescence maculaire avancée), et non les patients atteints de glaucome. Les patients atteints de glaucome n'ont pas de CGR viables, de sorte que les prothèses rétiniennes ne peuvent généralement pas fonctionner pour eux (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Procédure Chirurgicale et Risques

L'implantation d'un dispositif rétinien nécessite un chirurgien vitréo-rétinien. Des procédures comme une vitrectomie par la pars plana (retrait du gel vitréen) et la fixation du réseau d'électrodes sont nécessaires (www.sciencedirect.com). Comparée à la chirurgie cérébrale, la chirurgie rétinienne est moins complexe. Les implants épiretinens sont « moins compliqués et [comportent] des niveaux de risque plus faibles lors de l'implantation » que les dispositifs corticaux (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Néanmoins, des complications oculaires graves peuvent survenir. Lors d'un essai de l'Argus II sur 30 patients, par exemple, la moitié des participants ont connu des événements indésirables liés au dispositif ou à la chirurgie sur 5 ans (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les problèmes les plus courants étaient l'érosion conjonctivale (œil rose) et l'hypotonie oculaire (pression oculaire anormalement basse) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Globalement, environ 40 % des sujets ont eu un événement indésirable grave (dont la moitié étaient réversibles) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Des revues systématiques confirment que les implants épiretinens ont tendance à entraîner plus de complications que les conceptions sous- ou suprachoroïdiennes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Résolution Spatiale et Performance Visuelle

Les implants rétiniens actuels produisent une vision à très faible résolution. Par exemple, le réseau 6×10 (60 électrodes) de l'Argus II est analogue à une caméra de 6×10 pixels. En pratique, la plupart des sujets ne peuvent percevoir que des motifs très basiques de lumière et d'obscurité. Des études rapportent que les utilisateurs d'implants épiretinens peuvent localiser des formes à contraste élevé et détecter des mouvements mieux avec le dispositif activé (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dans une revue systématique, la performance à une tâche de « localisation de carré » à contraste élevé s'est améliorée de 89 % avec l'implant actif (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Néanmoins, l'acuité visuelle avec ces dispositifs reste extrêmement faible – même les meilleurs cas enregistrés n'étaient que d'environ 20/460 à 20/550 en termes de Snellen (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (bien en deçà du seuil de 20/200 pour la cécité légale).

Les implants sous-rétiniens (comme le système Alpha IMS/AMS) ont atteint une densité légèrement supérieure (des centaines de pixels photodiodes au lieu de dizaines d'électrodes). Un résumé récent a fait état d'une acuité de grille allant jusqu'à 3,33 cycles par degré (équivalent à une vision d'environ 20/460) et d'une certaine capacité à reconnaître des mouvements simples et de grandes lettres (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, même ceux-ci ne représentent qu'une vision rudimentaire.

Entraînement et Adaptation

Les utilisateurs d'implants rétiniens nécessitent un entraînement et une rééducation approfondis pour interpréter les signaux visuels inhabituels. Les patients des essais cliniques suivent généralement des mois d'entraînement avec des thérapeutes de la vision. Par exemple, les participants à l'essai Argus II ont été « méticuleusement sélectionnés » et ont reçu une formation approfondie sur l'utilisation de l'appareil (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ils ont appris des tâches comme localiser un carré lumineux, détecter un mouvement et reconnaître des formes de base. Cependant, cet environnement de laboratoire stimulant pourrait ne pas refléter l'utilisation réelle ; une étude a révélé que les utilisateurs commerciaux se fient souvent moins à l'implant au quotidien, en raison de problèmes d'utilisabilité (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Résultats Fonctionnels et Qualité de Vie

Même avec des milliers de dollars de technologie, la vision restaurée est très limitée. Les objectifs réalistes pour les implants rétiniens incluent la navigation et l'orientation et la localisation grossière d'objets, plutôt que la lecture ou la reconnaissance faciale. Lors des essais Argus II, les patients ont obtenu des résultats nettement meilleurs sur les tâches d'orientation et de mobilité avec l'implant activé (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Beaucoup pouvaient détecter des portes ou des fenêtres, suivre des lignes lumineuses au sol et localiser de grands objets. Dans la vie quotidienne, les utilisateurs rapportent des améliorations de la mobilité et de l'indépendance. Une revue systématique a révélé que les bénéficiaires d'implants rétiniens signalaient une meilleure orientation et mobilité, les aidant dans leurs tâches quotidiennes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, la vision reste loin de la normale : les auteurs de l'étude avertissent que même avec l'appareil, l'acuité est restée inférieure à 20/200 (cécité légale) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Implants corticaux

Les prothèses visuelles corticales adoptent une approche très différente : elles contournent l'œil et stimulent directement le cerveau. Des électrodes sont placées sur ou dans le cortex visuel (la région du cerveau située à l'arrière de la tête qui traite la vue). Une caméra et un processeur externes convertissent les images en schémas de stimulation électrique envoyés sans fil à ces électrodes corticales. Puisque le signal contourne la rétine et le nerf optique, cette méthode fonctionne même lorsque ces structures sont détruites.

Fonctionnement

Par exemple, le système ORION de Second Sight utilise une grille d'électrodes placée sur le cortex occipital (créant des phosphènes – des points lumineux – dans le champ visuel du patient) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Une autre conception (l'ICVP de l'Illinois) utilise des réseaux d'électrodes pénétrantes dans le cortex (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Lors d'un essai, un réseau Utah de 96 électrodes a été implanté dans le cortex visuel d'un volontaire aveugle. La stimulation électrique y a produit de simples points lumineux bleu-blanc clignotants qui suivaient le champ visuel. De manière impressionnante, le patient a pu distinguer les contours des objets et même identifier différentes lettres par leurs tracés (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ces premiers résultats montrent qu'un implant cortical peut effectivement créer une vision structurée dans un cerveau humain.

Critères de Candidature

Les implants corticaux sont destinés aux personnes atteintes de cécité complète et incurable et sans vision utile. En pratique, les protocoles d'essai exigent aucune perception de la lumière dans les deux yeux (www.ninds.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Par exemple, un essai clinique Orion accepte les patients qui sont bilatéralement aveugles (simple perception lumineuse ou pire) en raison de dommages n'importe où le long de la voie visuelle (maladie rétinienne, lésion du nerf optique, glaucome, etc.) (www.ninds.nih.gov). Toute vision résiduelle rendrait quelqu'un inéligible, car une chirurgie cérébrale invasive pourrait compromettre cette vision résiduelle (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). En fait, les études soulignent que les personnes éligibles aux implants rétiniens (celles dont la rétine interne est intacte) sont généralement de mauvais candidats pour les implants corticaux (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ainsi, les dispositifs corticaux représentent la dernière option de restauration de la vision chez les individus totalement aveugles.

Risques Chirurgicaux

Les prothèses corticales nécessitent une neurochirurgie (craniotomie) pour implanter des électrodes sur le cerveau. C'est évidemment plus invasif que la chirurgie oculaire. Les risques potentiels incluent un AVC, une infection ou des dommages neurologiques. En pratique, de petits essais de faisabilité ont démontré la sécurité chirurgicale jusqu'à présent, mais les tailles d'échantillon sont minimes. Par exemple, un essai ORION initial a implanté son réseau de 60 électrodes chez six sujets aveugles sans aucun événement indésirable grave lié à l'implant (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). (Les six ont rapporté voir des phosphènes avec l'appareil activé.) Cependant, les experts avertissent que la chirurgie cérébrale doit être abordée avec une grande prudence, c'est pourquoi seuls les candidats totalement aveugles sont considérés (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Résolution Spatiale et Performance Visuelle

La résolution spatiale des implants corticaux est également très faible à l'heure actuelle. Les dispositifs existants comportent au maximum quelques dizaines d'électrodes. ORION, par exemple, a utilisé 60 électrodes sur le cortex (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Même avec des dizaines d'électrodes, l'« image » perçue par un patient est extrêmement granuleuse. Lors de l'essai susmentionné avec 96 électrodes, les patients ne pouvaient percevoir que des motifs très simples (lignes, lettres simples). Atteindre des détails plus fins nécessiterait des centaines ou des milliers d'électrodes réparties sur plusieurs zones du cortex — une technologie qui n'existe pas encore pour les humains.

L'entraînement est tout aussi intensif. Comme pour les systèmes rétiniens, les patients corticaux doivent apprendre à interpréter leurs informations visuelles anormales. Les premiers rapports suggèrent que les patients peuvent apprendre à reconnaître de grandes formes et lettres au fil du temps, mais cela nécessite une longue rééducation. Il n'y a pas encore de données publiées sur les régimes d'entraînement formels pour les implants corticaux, mais par analogie avec les essais rétiniens, nous nous attendons à ce que des années de formation spécialisée soient nécessaires pour atteindre une utilité pratique.

Résultats Fonctionnels

Aucune prothèse corticale n'a encore produit un niveau de vision proche de la normale. Jusqu'à présent, les objectifs sont conservateurs : navigation et localisation d'objets. Les essais se concentrent sur des tâches comme l'identification de grands objets lumineux, la détection de mouvement et l'évitement d'obstacles. Comme l'a noté une revue, les prothèses visuelles peuvent être d'une grande aide pour l'orientation et la navigation, des tâches où les technologies actuelles pour aveugles (comme les applications pour smartphones) sont encore insuffisantes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dans des environnements expérimentaux, des animaux aveugles équipés de prothèses de stimulation cérébrale ont réussi à naviguer dans des labyrinthes à l'aide de repères artificiels. Dans les essais humains, le seul patient ayant identifié des lettres via ORION n'a reconnu que des caractères très grands et isolés (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

En résumé, les premières études sur les implants corticaux montrent que les patients peuvent percevoir des motifs lumineux simples et les utiliser pour deviner des formes ou des lettres. Cela suggère des avantages possibles pour des tâches comme la localisation de portes ou la détection de contours. Cependant, la reconnaissance fine d'objets (par exemple, des visages ou du texte) reste bien au-delà des capacités actuelles. Les mesures de qualité de vie pour les implants corticaux n'ont pas encore été rapportées ; les essais en cours prévoient d'inclure les résultats rapportés par les patients et des tests fonctionnels (www.ninds.nih.gov) pour voir si des améliorations dans la vie quotidienne se produisent.

Résumé Comparatif

• Complexité chirurgicale : Les implants rétiniens impliquent une chirurgie oculaire (vitrectomie et placement d'électrodes rétiniennes). Les implants corticaux nécessitent une chirurgie cérébrale (craniotomie et réseau d'électrodes corticales). La chirurgie épiretinienne est relativement routinière pour les spécialistes de la rétine, tandis que l'implantation corticale comporte un risque neurologique intrinsèquement plus élevé. Une revue récente note que même une vision résiduelle légère serait perdue en cas d'opération du cerveau (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), soulignant le risque de la chirurgie corticale.

• Résolution spatiale : Les deux approches offrent actuellement une vision à très faible résolution. Les dispositifs rétiniens utilisent de l'ordre de 60 à 150 électrodes ou pixels, ne produisant que des motifs lumineux grossiers (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les réseaux corticaux comptent également des dizaines à quelques centaines d'électrodes. Aucune approche ne peut produire plus que des formes très rudimentaires. L'acuité visuelle rapportée dans les dispositifs rétiniens dépasse rarement ~20/500 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). L'acuité corticale est encore plus difficile à définir, mais devrait être aussi faible étant donné le faible nombre d'électrodes.

• Entraînement/adaptation : Tous les patients implantés nécessitent une rééducation approfondie. Les participants aux essais cliniques reçoivent une formation intensive et guidée pour apprendre comment les phosphènes correspondent à leur environnement (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cela est vrai pour les implants rétiniens et corticaux. En pratique, de nombreux utilisateurs trouvent l'entraînement constant fastidieux, ce qui peut limiter la fréquence d'utilisation réelle de l'appareil (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

• Qualité de vie : Les implants rétiniens ont démontré des bénéfices modestes en termes de qualité de vie. Les utilisateurs rapportent souvent une meilleure orientation, une navigation plus facile dans des espaces familiers et une aide pour les tâches quotidiennes qui reposent sur la détection de la lumière par rapport à l'obscurité ou de grandes formes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Aucun implant cortical n'a encore prouvé une amélioration claire de la QOL, mais les chercheurs intègrent des mesures de QOL et de fonction quotidienne dans les essais en cours (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.ninds.nih.gov).

• Résultats réalistes : Aucune des deux approches ne restaurera une vision normale. Les patients ne doivent s'attendre qu'à des sensations visuelles très basiques. Les objectifs pratiques incluent la détection de portes ou de fenêtres, la distinction entre pièces éclairées et obscures, la localisation de grands obstacles ou la reconnaissance de très grandes lettres ou formes. La navigation (traverser une pièce sans heurter d'objets) est un cas d'utilisation réaliste à court terme (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). La lecture ou la reconnaissance faciale restent au-delà des capacités actuelles.

• Sélection des candidats : En pratique, les patients qui sont encore des candidats potentiels aux implants rétiniens (ayant une rétine interne intacte) ne seront pas orientés vers des essais corticaux (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Inversement, les essais corticaux exigent des patients atteints de cécité totale (sans vision résiduelle) de toute cause (y compris le glaucome) (www.ninds.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pour l'instant, un candidat typique pour un implant cortical est quelqu'un qui ne peut pas du tout bénéficier de dispositifs rétiniens (par exemple, couche de CGR détruite ou nerf optique sectionné).

Chronologie et Statut Réglementaire

Le développement des prothèses rétiniennes a commencé il y a plus de 20 ans. L'Argus II (Second Sight) est une étape majeure : l'approbation de la FDA est intervenue en 2013 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (après un marquage CE antérieur en Europe). L'Argus II est resté le seul système commercialement approuvé dans le monde jusqu'à ce que la société en arrête la production en 2019 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). À peu près à la même époque, certains dispositifs sous-rétiniens ont obtenu l'approbation CE en Europe – par exemple les systèmes Alpha IMS (2013) et AMS (2016) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – mais aucun n'est approuvé par la FDA. De nombreux dispositifs rétiniens sont maintenant abandonnés ou en transition, avec seulement quelques-uns (comme le PRIMA de Pixium et l'implant suprachoroïdien de Bionic Vision) en cours d'essais (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Les prothèses corticales sont beaucoup plus jeunes en termes de développement. Le premier implant cortical humain (Brindley-Dobelle dans les années 1970) était purement expérimental. Aujourd'hui, Second Sight (maintenant appelée Cortigent/Vivani) a mené un nouvel effort : leur système ORION a commencé un essai précoce de faisabilité en 2017 (www.cortigent.com), et en 2022, ils ont fusionné avec Vivani Medical pour travailler sur une mise à niveau d'ORION II (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Aucun dispositif cortical n'a encore obtenu d'approbation réglementaire. Les études actuelles (comme celle d'Orion et l'étude ICVP de l'Illinois (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)) sont répertoriées comme des essais de faisabilité précoces (par exemple NCT03344848), avec l'objectif d'évaluer la sécurité et la fonction de base.

Jalons clés à ce jour : Essais de l'Argus II (rétine) 2007–2009, approbation de la FDA 2013, arrêt 2019 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Alpha IMS sous-rétinien CE 2013, AMS amélioré CE 2016 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les premiers essais d'Orion (cortical) ont débuté vers 2017, avec des études de suivi en cours (aucune approbation à ce jour) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov,eye%20anatomy%20and%20to%20transmit)). À venir : Des essais de phase I d'autres systèmes corticaux (CORTIVIS en Espagne, ICVP aux USA) recrutent des participants (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.ninds.nih.gov). Au cours de la prochaine décennie, les développeurs espèrent augmenter le nombre d'électrodes et améliorer l'interface cerveau-machine pour optimiser les résultats, mais pour l'instant, les prothèses rétiniennes et corticales restent très expérimentales.

Conclusion

Pour la plupart des patients atteints de glaucome avec des dommages au nerf optique au stade terminal, les implants rétiniens ne sont pas une option car la voie neurale est coupée. Les prothèses visuelles corticales représentent donc la seule stratégie viable de vision artificielle. Les premières études montrent que les dispositifs corticaux peuvent générer des motifs lumineux simples même lorsque l'œil est aveugle (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Cependant, les approches rétiniennes et corticales n'offrent actuellement qu'une vision rudimentaire. Les implants rétiniens ont un historique clinique légèrement plus long (certaines approbations FDA/CE dans d'autres maladies) et des améliorations démontrables, bien que limitées, en matière de mobilité et d'orientation (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Les implants corticaux sont au stade de faisabilité : ils évitent le nerf optique mais doivent surmonter les défis de la chirurgie cérébrale, de la cartographie des signaux et de l'entraînement des patients. Les objectifs réalistes pour chaque approche sont la navigation de base et la localisation d'objets, et non une vision très détaillée. Délais : les dispositifs rétiniens sont en essai depuis 15 à 20 ans (avec quelques produits commerciaux qui ont émergé puis disparu) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), tandis que les systèmes corticaux ne commencent que maintenant les tests sur l'homme. L'approbation réglementaire aux États-Unis/UE pour les implants corticaux est encore loin.

En résumé, pour le glaucome sévère sans nerf optique, les implants corticaux offrent de l'espoir. Mais les patients et les médecins doivent comprendre les limitations actuelles : même les dispositifs de « vision bionique » les plus avancés ne restaurent qu'une perception lumineuse marche/arrêt et des formes simples. La recherche en cours vise à augmenter le nombre d'électrodes, à améliorer la biocompatibilité et à affiner le traitement du signal, mais à l'heure actuelle, la vision fonctionnelle de toute prothèse sera extrêmement basique. Les patients doivent avoir des attentes réalistes (par exemple, distinguer une porte d'un mur, pas lire du texte) et être préparés à une rééducation intensive. Les futurs jalons à surveiller incluent l'achèvement des essais en cours sur les implants corticaux et toute approbation de dispositifs de nouvelle génération.