Dans le thalamus visuel, les neurones sont en contact avec les deux yeux mais ne répondent qu’à un seul

Le thalamus visuel est classiquement connu pour relayer les stimuli visuels provenant de la rétine vers le cortex cérébral. Des chercheurs de l’Institut de neurobiologie Max Planck montrent maintenant que bien que les neurones du thalamus visuel de la souris se connectent aux deux yeux, ils n’établissent de solides connexions fonctionnelles qu’avec une seule rétine. Ces résultats règlent en partie des résultats contradictoires d’études antérieures et démontrent à quel point il peut être important de compléter les données structurelles par des analyses fonctionnelles.

Nous avons deux yeux, mais ne percevons l’arbre devant nous qu’une seule fois. Notre cerveau a donc la tâche compliquée de combiner les informations des deux yeux de manière significative. Pour ce faire, les stimuli visuels voyagent d’abord de la rétine via les cellules ganglionnaires jusqu’au thalamus visuel. Là, les informations se retrouvent dans des zones clairement définies – en fonction du type et de l’œil d’origine des cellules ganglionnaires rétiniennes transportant les stimuli visuels. Les signaux de l’œil droit et gauche sont ainsi clairement séparés dans le thalamus visuel et transmis indépendamment au cortex visuel. Ce n’est que dans cette région du cerveau que les informations entrantes sont combinées – du moins selon une théorie de longue date.

Cependant, des études anatomiques récentes décrivent qu’un nombre surprenant de neurones du thalamus visuel de la souris est en contact avec les deux yeux. La séparation des canaux d’information « œil gauche » et « œil droit » n’est-elle pas vraie chez la souris ? Des scientifiques du département de Tobias Bonhoeffer ont souhaité faire la lumière sur cette question nouvellement posée. Ils ont ensuite développé une méthode optogénétique, afin de pouvoir activer successivement les cellules ganglionnaires des deux yeux avec une lumière de différentes couleurs et mesurer les réponses électriques correspondantes dans une cellule thalamique.

Cette analyse montre qu’en effet une multitude de neurones du thalamus visuel reçoivent des informations des deux rétines. Mais il est intéressant de noter qu’il n’y a que très peu de cellules dans lesquelles les intensités de signal des deux yeux sont similaires. Dans la plupart des cellules, un œil domine avec une force d’entrée beaucoup plus élevée. Les signaux faibles de l’œil non dominant n’ont pas déclenché de potentiel d’action dans l’expérience et semblent donc ne pas jouer un rôle majeur dans le traitement de l’information visuelle. « Avec ces résultats, nous pouvons expliquer les conclusions contradictoires des recherches précédentes », explique Tobias Rose, qui a dirigé l’étude. « Les neurones du thalamus visuel forment des connexions avec les deux yeux, mais sont fonctionnellement monoculaires ou, pour ainsi dire, borgnes. Cela signifie que seule la force du signal d’un œil est suffisamment élevée pour que les cellules répondent. »

La disposition spatiale des cellules rétiniennes et thalamiques et les possibilités de connexion qui en résultent ne peuvent à elles seules expliquer la monocularité fonctionnelle. Au lieu de cela, les scientifiques ont montré que même avec un accès égal aux deux yeux, les cellules thalamiques établissent des connexions fonctionnelles avec un seul œil. En conséquence, il y a une sélection claire de la source d’entrée. De plus, les sites de contact avec l’œil dominant semblent se renforcer, tandis que ceux de l’œil non dominant restent à l’état immature.

De futures études visent à révéler comment l’œil dominant est déterminé et si ce mécanisme s’applique également à différents types de cellules ganglionnaires de la rétine. Les sites de contact immatures sont un autre sujet de recherche intéressant. À première vue sans fonction évidente, la question se pose de savoir s’ils pourraient être activés en cas de besoin – et ainsi jouer un rôle, par exemple dans l’amblyopie, une forme de déficience visuelle.

Avec leur étude, les chercheurs prouvent que le thalamus visuel de la souris transfère en effet des informations visuelles dans des canaux séparés – vraisemblablement similaires aux humains. De plus, il devient clair que les ensembles de données anatomiques peuvent être interprétés avec prudence : ce n’est pas parce que les neurones sont en contact les uns avec les autres qu’ils communiquent beaucoup.