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Des lentilles de contact pour daltoniens mises au point à l’Université de Tel-Aviv

Le Dr. Tal Ellenbogen du Département de physique électronique de la Faculté d’ingénierie de l’Université de Tel-Aviv et la doctorante Sharon Karepov du Département d’ingénierie biomédicale, ont développé des lentilles de contact capables de corriger la vision des couleurs chez les daltoniens. Selon les chercheurs, la méthode utilisée, basée sur l’incorporation de dispositifs optiques ultra-fins dans des lentilles de contact standard, permettra de personnaliser le processus pour l'adapter à toute une gamme de déficiences visuelles, et possède en outre un potentiel pour transformer toute une variété de matériaux incurvés.

Daltonisme 2 picLa recherche a été récemment publiée dans la revue Optics Letters.

Ce que nous appelons communément le daltonisme fait référence à divers types d’anomalies qui affectent la manière dont notre système visuel identifie les différentes longueurs d'ondes lumineuses. La rétine de notre œil contient trois types de cellules coniques sensibles à la lumière, qui absorbent les ondes lumineuses et y répondent par un influx nerveux parvenant au cerveau. Ces cônes contiennent des pigments qui se décomposent lorsqu’ils sont exposés à une partie spécifique du spectre lumineux. Certains répondent mieux aux longueurs d'onde courtes (elles sont appelées S pour short), tandis que les deux autres réagissent aux plus longues : l'une est plus sensible à la lumière qui se situe autour de la partie verte à jaune du spectre (M) et l’autre à la partie allant du jaune au rouge (L).

Une correction de la vue personnalisée 

Une anomalie d’un ou plusieurs de ces types de cellules coniques peut entraîner diverses sortes de déficiences de la vision des couleurs. Le plus souvent, il s’agit d’une difficulté à distinguer les couleurs dans les longueurs d'onde rouge et verte, ce qui signifie que les problèmes proviennent des cônes M ou L. Par exemple, dans le type de daltonisme le plus courant, la deutéranomalie, les signaux provenant des cellules sensibles au spectre vert-jaune (M) sont émoussés. En conséquence, le cerveau est submergé par les réponses des cellules sensibles au spectre jaune-rouge (L).

Sharon karepov"Les problèmes de distinction entre le rouge et le vert perturbent des comportements routiniers simples, comme de décider si une banane est mûre", explique Sharon Karepov. "Des lunettes qui filtrent ces ondes lumineuses pour réduire le risque de confusion entre les deux types de cônes sont disponibles dans le commerce, mais leurs verres sont beaucoup plus volumineux que ceux des lentilles de contact״.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs se sont appuyés sur les propriétés optiques des métasurfaces, surfaces ultra-fines fabriquées artificiellement, dotées d’îlots nanométriques ayant la capacité de manipuler les ondes électromagnétiques à des longueurs d’onde submicrométriques (inférieures à un millième de millimètre) et donc de modifier la façon dont la lumière se reflète dans un matériau ou bien passe au travers.

D'un substrat plat à une surface incurvée

"Nos lentilles de contact utilisent des méta-surfaces basées sur des ellipses dorées de taille nanométrique, pour créer un accessoire personnalisé, compact et durable capable de remédier aux déficiences chromatiques", explique Sharon Karepov. L'utilisation d'une méta-surface au lieu d'un agent filtrant permet de modifier beaucoup plus facilement les propriétés du matériau en fonction des besoins individuels. Cependant, les techniques actuelles pour les produire ne permettent de les graver que sur des surfaces planes. Les chercheurs ont donc décidé de fabriquer des méta-surfaces traditionnelles, et de trouver une méthode pour transférer le film mince (40 nanomètres) sur une lentille incurvée. "Nous avons développé une technique pour transférer des métasurfaces de leur substrat plat initial vers d'autres surfaces telles que des lentilles de contact", a déclaré Karepov. Les chercheurs ont testé la réaction optique de la métasurface après chaque étape du processus de fabrication. Leurs mesures ont montré que les propriétés de manipulation de la lumière de la métasurface n’ont pas changé après le transfert sur la surface courbe, indiquant la réussite de la procédure.

Les simulations en laboratoire utilisant le test dit d’Ishihara (test chromatique pour déceler les déficiences des teintes rouges et vertes), suggèrent que les lentilles améliorent par dix la distinction des couleurs et rétablissent presque entièrement le contraste visuel perturbé par la deutéranomalie.

Bien que la lentille doive encore faire l’objet de tests cliniques avant sa commercialisation, les chercheurs pensent que les fabricants pourraient intégrer la métasurface pendant la phase de moulage de la fabrication des lentilles de contact ou les fusionner thermiquement avec une lentille de contact rigide.

Outre les lentilles de contact personnalisables offrant un moyen pratique et confortable d'aider les personnes souffrant de différentes formes de daltonisme, les chercheurs pensent également que le processus de transfert de méta-surface qu’ils ont mis au point possède un potentiel pour transformer toute une gamme de matériaux incurvés, et ils prévoient de continuer à étudier et à améliorer ce processus afin de le tester pour d'autres applications. "Ce nouveau processus de fabrication ouvre également la voie à l'intégration de méta-surfaces dans d'autres substrats non plats", explique Sharon Karepov.

 

Daltonisme 3 pic

 

Illustration : Effet d'une lentille de contact à méta-surface sur la vue d’une personne atteinte de deutéranomalie. A gauche : vue originale, au milieu : vue pour une personne atteinte de deutéranomalie, à droite : vue avec une deutéranomalie corrigée par la lentille. (Crédit: Sharon Karepov, Université de Tel Aviv)