myopie, ou myopie, est un problème croissant dans le monde. Il y a maintenant deux fois plus de personnes aux États-Unis et en Europe avec cette maladie qu'il y a 50 ans. En Asie de l'Est, 70 à 90 pour cent des adolescents et des jeunes adultes sont myopes. Selon certaines estimations, environ 2,5 milliards de personnes dans le monde pourraient être touchées par la myopie d'ici 2020.

Les lunettes et les lentilles cornéennes sont des solutions simples; un plus permanent est la chirurgie réfractive cornéenne. Mais, alors que la chirurgie de correction de la vision a un taux de réussite relativement élevé, c'est une procédure invasive, sujet à des complications post-chirurgicales, et dans de rares cas, une perte de vision permanente. En outre, les chirurgies de correction de la vision assistée par laser telles que la kératomileusis in situ au laser (LASIK) et la kératectomie photoréfractive (PRK) utilisent toujours la technologie ablative, qui peut amincir et dans certains cas fragiliser la cornée.

La chercheuse en ingénierie de Columbia, Sinisa Vukelic, a développé une nouvelle approche non invasive pour corriger de façon permanente la vision qui est très prometteuse dans les modèles précliniques. Sa méthode utilise un oscillateur femtoseconde, un laser ultrarapide qui délivre des impulsions de très faible énergie à un taux de répétition élevé, pour l'altération sélective et localisée des propriétés biochimiques et biomécaniques du tissu cornéen. La technique, qui modifie la géométrie macroscopique du tissu, est non chirurgical et a moins d'effets secondaires et de limitations que ceux observés dans les chirurgies réfractives. Par exemple, patients avec des cornées minces, yeux secs, et d'autres anomalies ne peuvent pas subir de chirurgie réfractive. L'étude, qui pourrait conduire à un traitement de la myopie, hypermétropie, astigmatisme, et astigmatisme irrégulier, a été publié le 14 mai dans Photonique de la nature .

"Nous pensons que notre étude est la première à utiliser ce régime de sortie laser pour le changement non invasif de la courbure cornéenne ou le traitement d'autres problèmes cliniques, " dit Vukelic, qui est chargé de cours dans une discipline au département de génie mécanique. Sa méthode utilise un oscillateur femtoseconde pour modifier les propriétés biochimiques et biomécaniques du tissu collagène sans causer de dommages cellulaires ni de perturbation des tissus. La technique permet une puissance suffisante pour induire un plasma de faible densité dans le volume focal défini, mais ne transmet pas suffisamment d'énergie pour endommager le tissu dans la région de traitement.

"Nous avons vu du plasma à basse densité dans l'imagerie multi-photos où il a été considéré comme un effet secondaire indésirable, " dit Vukelic. "Nous avons pu transformer cet effet secondaire en un traitement viable pour améliorer les propriétés mécaniques des tissus collagènes."

L'élément essentiel de l'approche de Vukelic est que l'induction d'un plasma de faible densité provoque l'ionisation des molécules d'eau dans la cornée. Cette ionisation crée une espèce réactive de l'oxygène, (un type de molécule instable qui contient de l'oxygène et qui réagit facilement avec d'autres molécules dans une cellule), qui à son tour interagit avec les fibrilles de collagène pour former des liaisons chimiques, ou des liaisons croisées. L'introduction sélective de ces réticulations induit des modifications des propriétés mécaniques du tissu cornéen traité.

Lorsque sa technique est appliquée au tissu cornéen, la réticulation altère les propriétés du collagène dans les régions traitées, et cela entraîne finalement des changements dans la macrostructure globale de la cornée. Le traitement ionise les molécules cibles dans la cornée tout en évitant la dégradation optique du tissu cornéen. Parce que le processus est photochimique, il ne perturbe pas les tissus et les changements induits restent stables.

"Si nous adaptons soigneusement ces changements, on peut ajuster la courbure cornéenne et ainsi changer le pouvoir réfractif de l'oeil, " dit Vukelic. " Il s'agit d'un changement fondamental par rapport au traitement au laser ultrarapide courant qui est actuellement appliqué à la fois dans la recherche et dans les milieux cliniques et repose sur la décomposition optique des matériaux cibles et la formation de bulles de cavitation qui s'ensuit. "

"La chirurgie réfractive existe depuis de nombreuses années, et bien qu'il s'agisse d'une technologie mature, le domaine a été à la recherche d'un viable, alternative moins invasive pendant longtemps, " dit Leejee H. Suh, Miranda Wong Tang, professeure agrégée d'ophtalmologie au Columbia University Medical Center, qui n'a pas participé à l'étude. "La modalité de nouvelle génération de Vukelic est très prometteuse. Cela pourrait être une avancée majeure dans le traitement d'une population mondiale beaucoup plus importante et la lutte contre la pandémie de myopie."

Le groupe de Vukelic construit actuellement un prototype clinique et prévoit de commencer les essais cliniques d'ici la fin de l'année. Il cherche également à développer un moyen de prédire le comportement cornéen en fonction de l'irradiation laser, comment la cornée pourrait se déformer si un petit cercle ou une ellipse, par exemple, ont été traitées. Si les chercheurs savent comment la cornée va se comporter, ils pourront personnaliser le traitement :ils pourront scanner la cornée d'un patient, puis utiliser l'algorithme de Vukelic pour apporter des modifications spécifiques au patient afin d'améliorer sa vision.

"Ce qui est particulièrement excitant, c'est que notre technique ne se limite pas aux milieux oculaires, elle peut être utilisée sur d'autres tissus riches en collagène, " ajoute Vukelic. " Nous avons également travaillé avec le laboratoire du professeur Gerard Ateshian pour traiter l'arthrose précoce, et les résultats préliminaires sont très, très encourageant. Nous pensons que notre approche non invasive a le potentiel d'ouvrir des voies pour traiter ou réparer les tissus collagènes sans endommager les tissus."