viii-2 : électrophysiologie visuelle chez des animaux - Lodel

Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
VIII-2 : ÉLECTROPHYSIOLOGIE VISUELLE CHEZ DES
ANIMAUX SELECTIONNES COMME MODELES DE
RETINOPATHIES HUMAINES
Allison L. Dorfman
Suna Jung
Anna Polosa
Julie Racine
Pia Wintermark
Pierre Lachapelle
Pour citer ce document
Allison L. Dorfman, Suna Jung, Anna Polosa, Julie Racine, Pia Wintermark et Pierre
Lachapelle, «VIII-2 : ÉLECTROPHYSIOLOGIE VISUELLE CHEZ DES ANIMAUX
SELECTIONNES COMME MODELES DE RETINOPATHIES HUMAINES», Oeil et physiologie
de la vision [En ligne], VIII-La vision et son exploration chez l'animal, mis à jour le
04/04/2014, URL :
http://lodel.irevues.inist.fr/oeiletphysiologiedelavision/index.php?id=244,
doi:10.4267/oeiletphysiologiedelavision.244
Plan
Introduction
Critères et modes de choix d’un animal modèle
Essais thérapeutiques associés
Sélection des modèles
Pour la rétinopathie induite du prématuré
Pour la rétinopathie pigmentaire et la DMLA
Mécanismes physiopathologiques : critères pour le choix du modèle
Le rat nouveau-né : modèle pour le stress oxydatif
Le cochon d’Inde : modèle pour la rétine humaine à cônes
Le cochon d’Inde albinos : modèle pour la CSNB de type I
Techniques d’explorations par électrophysiologie
L’ERG flash
Préparation de l’animal
Stimulations
Recueil du signal
L’ERG ON-OFF
Stimulations
Recueil du signal
Analyse ERG flash & ERG ON-OFF
ERG flash
ERG ON-OFF
L’ERG multifocal
Préparation de l’animal
Stimulations
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Recueil et traitement du signal
Réponses issues du système des cônes ou du système des bâtonnets
Potentiels évoqués visuels par flash (PEV flash) et recueil couplé ERG flash-PEV flash binoculaires
Méthode
Réponses ERG flash PEV flash binoculaires
Rétinopathie du prématuré
Rappel sur la vascularisation de la rétine humaine
Développement normal
Développement chez le prématuré
Le rat : modèle de ROP
Protocole d’induction de la rétinopathie par oxygène
Résultats à J+30
Variations histologiques de la rétine à J+30
Variations fonctionnelles de la rétine à J+30
Variations immuno-histo-chimiques
Synthèse
Rétinopathie induite par la lumière
Induction de la rétinopathie à la lumière
Exposition de l’animal à la lumière
Résultats chez le rat albinos
Mécanisme de la rétinopathie induite à la lumière
Déficience de la rhodopsine
Dégénérescence des bâtonnets suivie de celle des cônes
Déficience de type rod-cone comme chez l’humain
Animal modèle : cochon d’Inde albinos mutant
Comportement à la naissance : normal
ERGs à la naissance : anormaux
Evolution de l’ERG flash avec l’âge
Caractéristiques histologiques et histochimiques de la rétine
Points forts de ce modèle CSNB/Rod-cone dystrophy
Conclusion
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Texte intégral
Chaque co-auteur a également contribué à ce chapitre
Introduction
Les animaux modèles sont communément utilisés pour mieux comprendre la
pathogenèse de divers types de rétinopathies humaines, d’autant plus que les maladies
rétiniennes sont parmi les principales causes de cécité (Fletcher et al., 2011). Les
recherches menées dans notre laboratoire sont depuis longtemps axées sur la
caractérisation des processus physiopathologiques impliqués dans diverses maladies
rétiniennes et sur les mécanismes moléculaires complexes à l’origine de celles-ci.
Critères et modes de choix d’un animal modèle
Les études commencent souvent par une sélection attentive d’un animal modèle. Pour
être approprié, il faut en premier lieu, examiner le niveau de maturité de la rétine à la
naissance puis, entre autres, la taille de la portée, le coût et la durée de la gestation. Une
fois le modèle établi, il faut analyser de façon détaillée la vascularisation rétinienne par
l’utilisation des rétines étalées flat mounts, la cytoarchitecture rétinienne à l’aide de
coupes
ultra
minces
de
rétine,
de
cryosection
et
de
techniques
d'immunohistochimie, l’expression des protéines rétiniennes par l'utilisation de
techniques d’immunobuvardage, puis, évaluer la fonction rétinienne par ERG flash et ERG
multifocal et les capacités de transmission du signal rétinien le long des voies visuelles
par les potentiels évoqués visuels. L’ensemble de ces paramètres permet d’entrevoir la
séquence des évènements qui sont à l’origine de la rétinopathie donnée.
Essais thérapeutiques associés
Des essais thérapeutiques peuvent aussi être menés en parallèle à l’aide de nouvelles
substances administrées par voie intravitréenne, sous-cutanée, intrapéritonéale ou
topique. Leurs effets sont testés sur les paramètres mentionnés ci-dessus et participent à
la mise au point de traitement pour ces maladies rétiniennes.
Sélection des modèles
Au cours de la dernière décennie, notre laboratoire a mis l'accent sur deux modèles de
rongeurs différents pris en période néonatale et soumis, en période post natale, à un
stress oxydatif (Lachapelle et al., 1999), (Dembinska et al., 2001), (Dembinska et al.,
2002), (Dorfman et al., 2006), (Joly et al., 2006a), (Joly et al., 2006b), (Joly et al.,
2007), (Dorfman et al., 2008), (Dorfman et al., 2011).
Pour la rétinopathie induite du prématuré
La rétinopathie
modèle humain
ce qui se passe
d'oxygène pour
induite par l'oxygène (RIO) chez un rat nouveau-né est utilisée comme
de la rétinopathie du prématuré (RDP). Elle permet de mieux comprendre
chez les nourrissons nés prématurément et exposés à des niveaux élevés
compenser leur fonction pulmonaire immature.
Pour la rétinopathie pigmentaire et la DMLA
La rétinopathie induite par la lumière (RIL) ressemble à bien des égards aux
rétinopathies humaines, y compris la rétinite pigmentaire (RP) et la dégénérescence
maculaire liée à l'âge (DMLA).
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Mécanismes physiopathologiques : critères pour le choix
du modèle
La rétinopathie induite par l’oxygène est souvent considérée comme une maladie
vasoproliférative avec déficiences structurelles et fonctionnelles qui se produisent
principalement dans la rétine interne (Reynaud & Dorey, 1994), (Penn et al., 1994),
(Madan & Penn, 2003), (Hardy et al., 2005), (Hardy et al., 2005).
La rétinopathie induite par la lumière se caractérise, quant à elle, par une
dégénérescence de la rétine externe, principalement au niveau de la couche des
photorécepteurs, en rapport avec une rhodopsine déficiente. Il en résulte des dommages
structurels et fonctionnels majeurs (Noell et al., 1966), (Penn & Thum, 1987), (Penn et
al., 1989), (Li et al., 2001), (Li et al., 2003).
Le rat nouveau-né : modèle pour le stress oxydatif
Le rat est une espèce nidicole dont la rétine est immature à la naissance à terme. C’est
donc un bon modèle pour le suivi de la maturation rétinienne depuis le début de
l'exposition à des stress oxydatifs exogènes soit par des niveaux élevés d'oxygène
(comme modèle de la rétinopathie du prématuré induite par l’oxygène) soit par des
niveaux intenses de lumière pour induire une rétinopathie à la lumière, modèle de
rétinopathie pigmentaire ou DMLA. Il est ainsi possible de suivre l’évolution de ces rétines
sous
ces
stress
oxydatifs
et
d’en
caractériser
les
différents
processus
physiopathologiques qui conduisent à l’involution de la rétine externe ou interne.
Le cochon d’Inde : modèle pour la rétine humaine à cônes
Contrairement au rat nidicole, le cochon d’Inde est une espèce précociale dont la rétine
est mature à terme. C’est un bon modèle pour l'étude de l'ERG humain. En utilisant le
cochon d’Inde albinos Hartley, nous avons non seulement montré que, à la naissance, sa
rétine a une structure et un fonctionnement rétinien semblables à ceux du cochon d’Inde
adulte avec une maturation rétinienne similaire à celle de l’humain (Racine et al., 2008),
mais aussi que son ERG photopique a les mêmes caractéristiques que l’ERG photopique
humain (Rosolen et al., 2004), (Racine et al., 2005).
D'autres modèles ont été découverts alors qu’ils se sont produits de façon spontanée.
Le cochon d’Inde albinos : modèle pour la CSNB de type I
En 2003, au cours de tests électrophysiologiques pratiqués en routine sur le cochon
d’Inde, nous avons découvert dans une population de cobayes Hartley albinos, des
animaux qui présentaient, à l’état naturel, un trouble rétinien similaire à la cécité
nocturne (Racine et al., 2003).
C’est par un accouplement consanguin accidentel entre un mâle et une femelle issus
d’une même portée que le premier cochon d’Inde mutant a été conçu. De cette union,
sont nés 4 bébés dont un seul présentait des électrorétinogrammes anormaux. Grâce à
un accouplement sélectif, nous avons pu reproduire ce phénotype encore 80 fois et ce,
sur plus de 14 générations. Sur 81 cochons d’Inde affectés, 35 étaient des mâles, 43 des
femelles et 3 autres ont été euthanasiés avant l’identification de leur sexe.
En examinant le pédigré sur 14 générations, il apparaît que cette anomalie est transmise
sur un mode autosomique récessif avec des caractéristiques qui ressemblent étroitement
aux formes humaines d’héméralopie congénitale essentielle stationnaire (CSNB).
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Techniques d’explorations par électrophysiologie
Nous présentons ici quelques techniques électrophysiologiques actuellement utilisées
dans notre laboratoire qui nous permettent d’évaluer la fonction rétinienne et le devenir
du signal rétinien le long des voies visuelles. Elles sont importantes pour caractériser ces
signaux. Elles sont applicables aux rats, modèles de la rétinopathie du prématuré (induits
par l’oxygène) ou modèles de rétinopathie pigmentaire et DMLA (induits par la lumière)
ainsi qu’au cochon d’Inde, modèle spontané d’héméralopie congénitale essentielle.
Toutes les expérimentations animales réalisées dans notre laboratoire sont approuvées par l'Institut de
recherche de l'Hôpital de l'Université McGill de Montréal pour enfants et conformes aux recommandations du
conseil canadien de protection des animaux. Elles sont menées en conformité avec les recommandations de
l’ARVO pour l'utilisation des animaux en recherche visuelle et ophtalmologique.
L’ERG flash
L’électrorétinogramme flash (ERG flash) est une réponse globale des cellules rétiniennes
à une stimulation lumineuse brève. Les signaux recueillis peuvent l’être de manière non
invasive ; c’est donc une technique précieuse non seulement chez l'homme mais aussi
chez les animaux. Elle permet de caractériser le fonctionnement physiologique de la
rétine normale et pathologique (Hebert & Lachapelle, 2003).
Préparation de l’animal
Les enregistrements des ERG flash standards plein champ sont réalisés chez le rat et le
cochon d’Inde anesthésiés -sous un éclairage de faible lumière rouge- par une injection
intramusculaire de kétamine (85 mg/kg) et de xylazine (5 mg/kg) à la suite d'une
période de 12 heures d'adaptation à l'obscurité. Leurs pupilles sont ensuite dilatées avec
1 à 2 gouttes de Mydriacyl 1% ; l'animal est alors placé sur le côté, dans une chambre
d'enregistrement de notre conception, qui inclut à la fois le stimulateur flash et la lumière
du fond adaptant (figure VIII-2-1).
Stimulations
Pour la courbe luminance-réponse
Les courbes de luminance-réponse scotopiques sont évoquées par des flashs de lumière
achromatique couvrant une gamme de 6 unités logarithmique par pas de 0,3 unité
logarithmique, allant de -6,3 à 0,6 log cd.s.m-2.
La réponse (c'est-à-dire l’ERG flash) est obtenue après stimulation (en moyenne) de trois
à cinq flashs, délivrés à un intervalle de 9.60 secondes.
L'utilisation de flashs d’intensité croissante dans une ambiance scotopique va générer
une onde-b d’amplitude progressivement croissante. Le « rod Vmax » est l’amplitude
maximale de la réponse du système des bâtonnets que l'on obtient en absence de toute
contribution des cônes ; elle se produit pour une intensité inférieure ou égale à 2,4 log
cd.sec.m-2 (Naka & Rushton, 1966).
En augmentant encore l'intensité du flash au-delà de ce point, on observe une nouvelle
aumgnentation d'amplitude de l'onde-b : à la réponse du système des bâtonnets,
s’ajoute celle du système des cônes. Chez les rongeurs, l'onde-a n’apparaît qu’à la suite
d’une stimulation flash suffisamment intense pour que les deux systèmes (des bâtonnets
et des cônes) répondent conjointement donnant une réponse dite mixte (ou mixedresponse), généralement pour une intensité de 2,4 log cd.sec.m-2.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Pour la réponse photopique
Les réponses du système des cônes sont obtenues dans des conditions d’ambiance
photopique ; elles sont évoquées par la répétition d’environ 20 flashs de lumière
achromatique de 0,9 log cd.s.m-2, délivrés à un intervalle d’une seconde alors que la
rétine de l’animal a été préalablement adaptée à un fond lumineux de 30 cd.m-2 durant
plus de 15 minutes : elles sont ensuite sommées et moyennées pour obtenir l’ERG
photopique. Contrairement aux réponses enregistrées dans ces conditions chez les
humains, les souris et les cochons d’Inde par exemple, la réponse photopique enregistrée
chez le rat ne présente pas d’onde-a, mais se compose uniquement d’une onde-b
(Rosolen et al., 2004), (Racine et al., 2005).
Recueil du signal
Appareillage utilisé
Le système AcqKnowledge (Biopac MP 100 WS; BIOPAC System Inc., Goleta, CA, USA)
est utilisé pour l’acquisition des signaux. Dans notre laboratoire, l’enregistrement se fait
simultanément pour l’ERG flash (X10.000, bande passante 1-1000 Hz, 6 dB
d'atténuation, préamplificateurs analogiques P511 Grass Instruments) et les potentiels
oscillatoires (OPs) (X50.000, bande passante 100-1000 Hz, 6 dB d'atténuation,
préamplificateurs analogiques P511 Grass Instruments).
Electrodes
L’ERG flash plein champ est enregistré chez les rongeurs entre une électrode active
posée à la surface de la cornée et une électrode de référence placée dans la bouche ;
l’électrode de masse est insérée dans la queue (figure VIII-2-1B et 1D, respectivement).
Electrode active
Nous utilisons une fibre DTL (Dawson et al., 1979) (fil de nylon revêtu d'argent
conducteur 27/7 X-Static ; Sauquoit Industries, Scranton, PA) comme électrode active
posée à la surface de la cornée et maintenue en place par une solution gélatineuse de
2% de méthylcellulose (solution Gonioscopic ; Alcon Laboratories, Fort Worth, TX) qui
prévient aussi le dessèchement cornéen.
Electrodes de référence et de masse
Chez le rat et le cochon d’Inde, l'électrode de référence est une cupule placée dans la
bouche (modèle E6GH, Grass Instruments, Quincy, MA). L’électrode de masse est insérée
en sous-cutanée dans la queue chez le rat ou dans la nuque chez le cochon d’Inde
(modèle E2 ; Grass Instruments).
L’ERG ON-OFF
Stimulations
Les ERG ON-OFF sont générés en réponse à des échelons de lumière achromatique de
125 cd.m-2 (lampe halogène, 12 V, 100 W) de longue durée (200 ms ou plus), délivrés
sur un fond de niveau lumineux 15 cd.m-2 (fond de niveau lumineux photopique). Ces
échelons lumineux sont générés par un déclencheur électromagnétique (obturateur
électronique Uniblitz, Vincent Associates, Rochester, NY).
Recueil du signal
Comme l’ERG flash, les ERG ON-OFF sont recueillis chez notre cochon d’Inde modèle
avec le système Acqknowledge Biopac MP 100 (Biopac MP 100 WS, BIOPAC System Inc.,
Goleta, CA, USA, bande passante : 1-1000 Hz, X10 000, préamplificateur Grass P511K).
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Analyse ERG flash & ERG ON-OFF
Après l'enregistrement des ERG, leurs paramètres sont analysés c'est-à-dire qu’on
mesure les amplitudes et temps de culmination de chaque onde.
ERG flash
Onde-a, onde-b
L'amplitude de l’onde-a, négative, est mesurée entre la ligne de base et son minimum
(négatif), tandis que l'amplitude de l'onde-b est mesurée entre le minimum de l’onde-a
et le maximum de l'onde-b.
Photopic negative-response
La Photopic negative-response (PhNR) est calculée de la ligne de base et la dépression
négative qui suit l'onde-b.
ERG ON-OFF
Onde-a, onde-b-ON
Une moyenne de 20 réponses est recueillie avec un intervalle entre stimulus de 1.024
secondes. L'onde-a de l’ERG ON-OFF est mesurée de la ligne de base et le premier
minimum négatif et l'onde-b-ON du minimum négatif au sommet de la première onde
positive de l'ERG.
Onde-OFF
Les petites oscillations de la réponse OFF sont mesurées entre de la dépression
précédente jusqu'à leur sommet et sont ensuite additionnées : c’est la réponse OFF
(Racine et al., 2003).
L’ERG multifocal
Comme décrit ci-dessus, l'ERG flash est une technique utile pour évaluer la réponse
globale rétinienne après stimulation de toute sa surface par des flashs.
L’ERG multifocal ou ERG mf est une autre méthode qui permet la représentation de
l’ensemble de réponses obtenues après une succession de stimulations localisées, le tout
couvrant les 40 à 50 degrés centraux (Hood, 2000).
Les ERG mf sont régulièrement enregistrés sur les animaux modèles utilisés dans notre
laboratoire.
Préparation de l’animal
Brièvement, après l’anesthésie, les animaux sont placés sur une table d'enregistrement
dans une pièce faiblement éclairée (figure VIII-2-2).
La caméra de stimulation du fond de l’oeil (VerisTM Eye Monitoring System Stimulator) est
positionnée de façon à ce que le centre de la matrice de stimulation soit aligné avec le
centre de la pupille, comme observé sur le moniteur de l’ordinateur.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Stimulations
La matrice de stimulation visuelle est composée de 37 hexagones de taille égale (Veris,
5.1 Electro-Diagnosis Imaging, San Mateo, CA). Chaque hexagone alterne de façon
indépendante et pseudo-aléatoire (séquence-m) à une fréquence de 75 Hz, entre une
faible luminance (noire ~ 0 cd.m-2) et une luminance élevée (achromatique ~ 200 cd.m2
), sur un fond adaptant photopique de 100 cd.m-2. La durée totale de la séquence-m est
de 4 minutes.
La luminance moyenne de la stimulation globale est toujours constante car, à n’importe
quel moment, la moitié des hexagones est achromatique tandis que l’autre moitié est
noire.
Recueil et traitement du signal
Électrodes
Les ERG issus de chaque œil (monoculaires) sont ensuite enregistrés entre une électrode
active qui est une boucle en tungstène en contact avec le limbe cornéen (figure VIII-22B) et une électrode de référence. L’électrode de référence et celle de masse sont
placées de façon identique à celles utilisées pour l'enregistrement de l’ERG flash comme
décrit ci-dessus (figure VIII-2-2C et 2D, respectivement).
Traitement du signal
Le signal est amplifié 100.000 fois avec une bande passante de 10-100 Hz, pendant une
durée d'enregistrement de 4 minutes. L'analyse des données est limitée au kernel 1 ou
de premier ordre.
Réponses issues du système des cônes ou du système des
bâtonnets
L’onde standard de l'ERG mf est constituée d'une composante négative initiale (N1),
suivie d'une déflexion positive (P1) et d’une seconde composante négative (N2).
Dans la pratique clinique, les ERG mf sont généralement utilisés pour évaluer la fonction
du système des cônes, en particulier ceux qui sont situés dans la zone maculaire c'est-àdire la rétine centrale.
Cependant, des ajustements dans les paramètres du stimulus (c'est-à-dire une fixation
excentrée, une séquence-m plus lente, etc.) permettent l’enregistrement des réponses
du système des bâtonnets situés en périphérie (Hood et al., 1998), (Nusinowitz et al.,
1999), (Ball & Petry, 2000).
Potentiels évoqués visuels par flash (PEV flash) et
recueil couplé ERG flash-PEV flash binoculaires
Les potentiels évoqués visuels sont couramment utilisés pour évaluer l'intégrité
fonctionnelle de la voie visuelle post-rétinienne, à condition d’avoir vérifié que le système
des cônes fonctionne normalement. Par conséquent, il est important d’associer à tout
enregistrement de PEV, un ERG flash (séquence photopique) afin d'exclure un
dysfonctionnement rétinien qui pourrait être la source de PEV anormaux.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Initialement, les enregistrements des ERG flash et PEV flash effectués dans notre
laboratoire étaient réalisés par stimulation monoculaire et recueil des réponses
monoculaires (Sirinyan et al., 2006). Récemment, nous avons effectués des stimulations
binoculaires avec, pour l’ERG flash, recueil simultané des réponses mais issues
séparément de chaque œil. Nous avons dénommé ce type de recueil : ERG flash
binoculaires.
Note : Les PEV flash binoculaires correspondent, comme chez l’homme, à la réponse évoquée visuelle corticale
issue des signaux générés par les deux yeux en même temps.
Cette méthode est particulièrement intéressante pour l’ERG flash, surtout pour les
modèles qui présentent des pathologies monoculaires ou en cas d’injections monoculaires
d'agents pharmacologiques. Il est ainsi possible d’enregistrer simultanément les réponses
issues de chaque œil séparément et comparer les résultats électrophysiologiques entre
l’œil atteint ou traité et ceux de l’œil sain ou témoin.
Méthode
Ces enregistrements binoculaires sur les rongeurs sont effectués en utilisant un système
équipé d’un stimulateur Ganzfeld. Les techniques sont comparables à celles utilisées pour
les enregistrements des ERG flash (monoculaires) décrites ci-dessus, avec de légères
modifications.
Préparation de l’animal
Suite à l’anesthésie et à la dilatation des pupilles (telles que décrites ci-dessus) les
animaux sont placés sur une plateforme en position couchée (figure VIII-2-3A).
Electrodes de recueil pour l’ERG flash binoculaire
Comme décrit ci-dessus pour l’ERG flash monoculaire, on utilise, pour l’ERG flash
binoculaire, deux électrodes actives DTL placées sur chacune des cornées et maintenues
par du méthylcellulose à 2% (solution Gonioscopic ; Alcon Laboratories, Fort Worth, TX)
qui évite le dessèchement de la cornée (figure VIII-2-3D). On peut également ajouter
une lentille de contact transparente sur chacune des cornées (Saszik et al., 2002) pour
assurer un meilleur contact entre l’électrode fil DTL et les cornées, mais ce n'est pas
absolument nécessaire.
Il y a une seule électrode de référence - cupule en or- placée sous la langue de l’animal.
L’électrode de masse est une aiguille insérée en sous cutanée dans sa queue (figure VIII2-3B et 3C).
Electrodes de recueil pour les PEV flash
On utilise soit une électrode active de type aiguille insérée en sous-cutanée et placée sur
la ligne médiane en regard du cortex occipital, soit deux électrodes aiguilles placées de
part et d’autre de la ligne médiane en regard de chaque zone occipitale, entre l’oreille et
la ligne médiane (figure VIII-2-3E). Une fois que toutes les électrodes sont placées et
sécurisées, la plateforme est glissée à l’intérieur de la coupole Ganzfeld de sorte à ce que
la tête de l’animal soit totalement à l’intérieur de la coupole.
L’animal peut aussi être préparé pour les enregistrements simultanés des ERG flash et
PEV flash.
Appareillage et stimulations
Le système utlisé pour ces enregistrements simultanés (ERG flash et PEV flash
binoculaires) est le LKC UTAS-E3000 (LKC Systems Inc., Gaitherburg, MD, USA) avec le
logiciel EMWIN pour Windows™.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Les caractéristiques des stimulations utilisées pour l’ERG flash binoculaire sont les
mêmes que celles décrites ci-dessus pour les ERG flash monoculaires. Les
caractéristiques des stimulations utilisées pour les PEV flash binoculaires sont des flashs
de lumière achromatique (0.9 log cd.s.m–2) délivrés sur un fond lumineux adaptant de 30
cd·m–2 et répétés 100 fois, toutes les secondes. Les PEV flash résultent d’un traitement
des signaux avec sommation/moyennage de 100 réponses filtrées avec une bande
passante entre 5 et 30 Hz.
Réponses ERG flash PEV flash binoculaires
ERG flash binoculaire/monoculaire
Les ERG flash scotopiques (figure VIII-2-4A) ou photopiques (figure VIII-2-4B)
binoculaires et monoculaires sont comparables voire superposables : similitude des
morphologies, amplitudes et temps de culmination des ondes.
PEV flash binoculaires
Un PEV flash enregistré avec une seule électrode médiane est montré sur la figure VIII2-4C ; il présente une onde positive culminant vers 100 ms (dite onde P100). Son
amplitude est mesurée entre le creux de la première onde négative (N) qui précède
immédiatement l’onde P100 et le sommet de l’onde P100.
Les ERG flash et PEV flash binoculaires peuvent être enregistrés de manière fiable et
reproductible chez les rongeurs en utilisant le stimulateur Ganzfeld. Pour que les
résultats soient optimaux, il faut veiller à bien mettre en place l’ensemble des électrodes
actives et de référence et bien positionner la tête de l'animal, ces facteurs pouvant
modifier considérablement l'amplitude des ondes.
Remarque : PEV flash monoculaires
Des PEV flash monoculaires peuvent aussi être enregistrés à l’aide de deux électrodes
actives placées de chaque côté du cortex occipital tandis que l’œil droit puis l’oeil gauche
sont stimulés successivement. Couplé à l’enregistrement des ERG flash monoculaires,
cette technique peut être utile pour l’étude des animaux modèles dont les deux yeux
peuvent fonctionner ou évoluer différemment. Elle permet une comparaison directe des
résultats entre les deux yeux, de manière rapide et efficace.
Rétinopathie du prématuré
Cette rétinopathie est habituellement binoculaire et peut, dans les cas les plus sévères,
conduire à la cécité. Son origine implique la vascularisation rétinienne (Patz & Palmer,
1989), (Patz A. & Payne J.W., 1998), (Moore, 1990), (Smith, 2002), (Hutcheson, 2003),
(Chen & Smith, 2007).
Rappel sur la vascularisation de la rétine humaine
Développement normal
Le développement de la vascularisation rétinienne commence chez le fœtus humain au
cours du quatrième mois de gestation (Ashton, 1970) à partir du disque optique et migre
vers le pôle postérieur ; elle se propage ensuite progressivement en périphérie vers l'ora
serrata. La prolifération et la maturation subséquente de ces vaisseaux est complète à 36
semaines de gestation en rétine nasale et entre la 40ième et 45ième semaine de gestation
en rétine temporale (Michaelson, 1948). Par conséquent, la vascularisation de la rétine
temporale d’un bébé né à terme, peut être encore immature.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Développement chez le prématuré
Chez les prématurés, la rétine est incomplètement vascularisée à leur naissance,
particulièrement la rétine périphérique qui est largement avasculaire. Ces prématurés
sont souvent immédiatement placés dans des incubateurs avec un niveau élevé
d’oxygène pour compenser leur fonction pulmonaire immature et leur pression d’oxygène
relativement faible.
L’environnement hyperoxique résultant conduit à une vasoconstriction et vasooblitération des vaisseaux sanguins de la rétine existante et qui ne se sont pas encore
complètement développés vers la rétine périphérique (Chen & Smith, 2007), (Smith,
2003), (Smith, 2004). Après retour à l’air ambiant, c'est-à-dire à une situation de
normoxie, la rétine est confrontée à une hypoxie relative, à l’origine d’une angiogenèse
anormale, située en grande partie à la périphérie rétinienne mais aussi en dehors de la
rétine, dans le vitré. Les complications sont fréquentes avec hémorragies et décollements
rétiniens qui peuvent conduire à la cécité dans les cas de rétinopathies les plus graves
(Saugstad, 2006), (Chen & Smith, 2007).
Le rat : modèle de ROP
Le rat est une espèce nidicole ; il nait avec les yeux fermés et un système visuel
immature (Braekevelt & Hollenberg, 1970), (Weidman & Kuwabara, 1969). De plus, il a
été montré que l’état de maturation de la rétine du rat nouveau-né correspond à celui
d'un fœtus humain de 24-26 semaines de gestation (Weidman & Kuwabara, 1968),
(Ricci, 1990).
Le rat albinos Sprague Dawley est un excellent modèle utilisé couramment pour l’étude
du retentissement de l’exposition hyperoxique postnatale sur la structure et la fonction
rétinienne. Il permet de mieux comprendre les anomalies structurelles et fonctionnelles
de la rétinopathie humaine (induite par l’oxygène) du prématuré, qui affecte les
prématurés nés avant la 29ème semaine de gestation et pesant moins de 1000 g à la
naissance (Robinson & O'Keefe, 1993), (Hebbandi et al., 1997), (Patz A. & Payne J.W.,
1998).
Protocole d’induction de la rétinopathie par oxygène
Hyperoxie à la naissance ou J0
Le protocole expérimental utilisé pour créer l’animal modèle de la ROP consiste à exposer
les rongeurs nouveau-nés à des niveaux d’oxygène élevés (80% d’O2 ou hyperoxie).
Dans notre laboratoire, les rats nouveau-nés (albinos et pigmentés) sont exposés avec
leur mère à 80% d’oxygène (mélange d’O2 de qualité médicale et d’air ambiant), mesuré
par un compteur d’oxygène MaxO2 (Ceramatec). Cette exposition est interrompue trois
fois par jour, durant une demi heure où les conditions redeviennent normales c'est-à-dire
normoxiques (21% d’O2). Cette alternance hyperoxie-normoxie représente fidèlement les
fluctuations en teneur d’oxygène de l’atmosphère qui se produisent dans l'unité
néonatale de soins intensifs.
Normoxie à J+14
Après cessation de l’exposition à l’oxygène, les rats nouveau-nés sont replacés dans des
conditions normales d’oxygène jusqu’à ce que des études histologiques et fonctionnelles
(par ERG) soient effectuées à J+30 comme celles présentées ci-dessous.
11
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Résultats à J+30
Les comparaisons se font entre un groupe de rats témoins, élevés dans l'air ambiant et
un groupe de rats soumis à une hyperoxie durant 14 jours comme décrit ci-dessus.
Variations histologiques de la rétine à J+30
On constate que la couche des photorécepteurs est intègre et que la variation cytoarchitecturale la plus importante, due à la rétinopathie induite par l’oxygène, se situe au
niveau de la couche plexiforme externe (CPE). On observe que la couche plexiforme
externe est amincie par diminution des cellules horizontales et par diminution, voire
disparition, de leurs contacts synaptiques entre la couche de photorécepteurs et la rétine
interne (figure VIII-2-5A et B) (Lachapelle et al., 1999), (Dembinska et al., 2001),
(Dorfman et al., 2006), (Dorfman et al., 2008); ces modifications sont essentiellement
localisées à la zone centrale. La rétine périphérique présente des cellules de morphologie
normale avec des contacts synaptiques normaux (Dorfman et al., 2011).
Variations fonctionnelles de la rétine à J+30
ERG au flash
La réponse mixte des deux systèmes bâtonnets et cônes (enregistrée en ambiance
scotopique mixed-response) présente une amplitude de l’onde-a similaire à celle
enregistrée chez le groupe témoin (approximativement 80% de l’amplitude normale),
alors que l’amplitude de l’onde-b est significativement diminuée (figure VIII-2-5C et 5D –
mixed-response).
Ces résultats fonctionnels coïncident avec les constatations histologiques : la couche des
photorécepteurs étant intacte, son fonctionnement est sensiblement normal (onde-a
normale), alors que les anomalies constatées au niveau de la couche plexiforme externe
et de leurs synapses sont probablement à l’origine de la déficience de transmission du
signal vers la rétine interne (onde-b diminuée) (Lachapelle et al., 1999), (Dembinska et
al., 2001), (Dorfman et al., 2006), (Dorfman et al., 2008), (Dorfman et al., 2011).
La réponse du système photopique présente une onde-b d’amplitude diminuée par
rapport à celle enregistrée sur le groupe témoin (figure VIII-2-5C et 5D)
ERG multifocal
Jusqu’à récemment, seul l’ERG flash était enregistré pour tester le fonctionnement
rétinien de divers animaux modèles de maladies rétiniennes. Il correspond à l’évaluation
du fonctionnement de toute la surface rétinienne. L’introduction de l’ERG mf dans les
cliniques et laboratoires permet d’enregistrer la réponse de la zone centrale de la rétine,
avec mise en évidence possible de zones localisées de dysfonctionnements (Sutter &
Tran, 1992), (Ball & Petry, 2000), (Hood, 2000).
Chez nos rats modèles de RDP, nous avons montré que les réponses des régions
centrales sont d’amplitudes moindres que celles enregistrées chez les rats témoins alors
que les réponses des zones périphériques restent dans les limites de la normale (figure
VIII-2-5E et figure VIII-2-5F).
Cet aspect fonctionnel avec déficience localisée à la zone centrale ou fovéale correspond
bien aussi à ce qui a été trouvé à l’histologie.
Cette technique d’ERG mf apporte de précieux renseignements. Elle est de mise en
œuvre facile chez le rongeur et sera probablement perfectionnée à l’avenir.
12
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Variations immuno-histo-chimiques
On observe un amincissement significatif des couches plexiformes confirmé par une
diminution de la coloration de la synaptophysine (Dorfman et al., 2011) avec
perturbation de l’organisation des cellules rétiniennes internes où des synapses
aberrantes sont observées tandis que l’organisation de la couche des photorécepteurs
reste sensiblement intacte.
Synthèse
Les résultats obtenus avec les différentes techniques électrophysiologiques décrites cidessus nous ont permis d'identifier la rétine interne comme étant la région
principalement affectée dans la rétinopathie induite à l’oxygène (RIO) -et probablement
dans la rétinopathie du prématuré (RDP)- compte tenu de l'amplitude relativement stable
de l’onde-a (issues des photorécepteurs) et de la diminution significative de l'amplitude
de l’onde-b (générée au niveau de la rétine interne par les cellules bipolaires et avec une
participation –tardive- des cellules de Müller). Nos résultats obtenus avec la cytoarchitecture rétinienne et avec l’immunohistochimie corroborent nos résultats
fonctionnels.
Rétinopathie induite par la lumière
La rétinopathie induite par la lumière (RIL) est couramment utilisée comme modèle de
maladies dégénératives de la rétine qui présentent des dysfonctionnements au niveau de
la couche des photorécepteurs tel que la rétinite pigmentaire (RP) et la dégénérescence
maculaire liée à l’âge (DMLA).
Induction de la rétinopathie à la lumière
Exposition de l’animal à la lumière
Le modèle de rétinopathie à la lumière est créé en exposant de jeunes rats ou des rats
adultes à un environnement lumineux d’une intensité donnée, mesurée au niveau de
l’œil.
La lumière d’exposition se compose de tubes fluorescents, type lumière du jour, placés
au dessus et de chaque côté de leur cage. Différents paramètres comme l’intensité de la
lumière, ses longueurs d’onde et la durée de l’exposition, sont combinés de façon
variable sur des animaux d’âges différents : il en résulte des rétinopathies de sévérités
différentes (O'Steen & Anderson, 1972), (O'Steen et al., 1974), (Ham et al., 1976),
(Ham et al., 1979), (White & Fisher, 1987), (Organisciak et al., 1989), (Organisciak et
al., 2003), (Grimm et al., 2000a), (Grimm et al., 2000b), (Joly et al., 2006a), (Joly et
al., 2006b).
Après l’exposition à ces paramètres contrôlés de lumière, les animaux sont remis dans
des conditions normales, à savoir dans un cycle de 12 heures d’obscurité alternant avec
12 heures d’un éclairement à 80 lux en attendant la prochaine séance de tests.
13
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Résultats chez le rat albinos
Effet de la lumière chez le rat adulte : phototoxicité
Jusqu’ici, la plupart des travaux effectués dans le domaine de la rétinopathie induite par
la lumière ont été réalisés chez rat albinos adulte (Noell et al., 1966), (Penn & Thum,
1987), (Organisciak et al., 1989), (O'Steen et al., 1974), (Organisciak & Winkler, 1994),
(Organisciak et al., 2003). Dans la majorité des cas, cette exposition à la lumière s’est
révélée extrêmement phototoxique pour la rétine de l’animal adulte.
Effet de la lumière chez le jeune rat
Afin de mieux suivre la progression de la rétinopathie induite par la lumière, nous avons
étudié au cours de la dernière décennie l’effet d’une lumière intense chez de jeunes rats
dont les rétines n’étaient pas encore matures au début de l’exposition. Nous avons
montré que les rétines du groupe des jeunes rats présentent une plus grande résistance
à la lumière que celles du groupe de rats adultes donc plus âgés (Joly et al., 2006a),
(Joly et al., 2006b), (Joly et al., 2007). Cette meilleure résistance des rétines juvéniles
par rapport aux rétines adultes a été en partie associée à une plus grande expression des
facteurs neurotrophiques comme le CNTF ou le FGF2 (Joly et al., 2007).
Nous présentons ci-dessous les résultats histologiques et fonctionnels recueillis chez de
jeunes rats Sprague Dawley, modèles de rétinopathie induite par la lumière, après une
exposition à un éclairement de 10.000 lux durant 12 heures alternant avec 12 heures
d’obscurité de J 14 à J 28 c'est-à-dire 14 jours après leur naissance et ce, durant 14
jours.
Variations histologiques de la rétine du jeune rat
L’histologie rétinienne montre qu’immédiatement après la cessation de l’exposition à la
lumière, soit à J 30, les photorécepteurs présentent un amincissement de leur segment
externe (OS) et de leur segment interne (IS), tandis que la rétine interne demeure
relativement comparable à celle des rats témoins (figure VIII-2-6A et 6B). On observe de
plus, des modifications plus importantes en rétine supérieure qu’en rétine inférieure
(figure VIII-2-6B).
Variations fonctionnelles de la rétine du jeune rat
Les ERG flash (mixed-response) sont caractérisés par une diminution importante de
l’amplitude de l’onde-a tandis que celle de l’onde-b reste d’amplitude comparable à celle
du rat témoin. Les amplitudes de ERG flash photopique sont diminuées mais dans une
moindre mesure que celles des mixed-responses (figure VIII-2-6C et 6D).
Ces résultats suggèrent que la couche des photorécepteurs présente un certain degré de
dysfonctionnement après une exposition à une lumière intense tandis que la rétine
interne continue à fonctionner de façon sensiblement normale. Ils montrent aussi que le
système photopique résiste mieux à une lumière intense que le système scotopique, ce
qui est cohérent avec nos résultats histologiques.
Mécanisme de la rétinopathie induite à la lumière
Déficience de la rhodopsine
Depuis l’introduction du modèle de rétinopathie induite par la lumière par Noell (Noell et
al., 1966), la compréhension des mécanismes impliqués dans la genèse de ce type de
rétinopathie a progressé.
14
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
On sait maintenant que la rétinopathie induite par la lumière correspond à une
dégénérescence initiale des segments externes des bâtonnets en rapport avec une
déficience de la rhodopsine. On se rappelle en effet que la transduction est initiée par la
rhodopsine qui se situe sur les disques contenus dans les segments externes des
bâtonnets (Noell et al., 1966), (Kuwabara & Gorn, 1968), (Grignolo et al., 1969),
(O'Steen et al., 1972), (Wiegand et al., 1983), (Williams & Howell, 1983), (De La Paz &
Anderson, 1992), (Grimm et al., 2000b).
Le spectre d’action des dommages lumineux correspond au spectre d’absorption de la
rhodopsine (Williams & Howell, 1983).
Les premiers signes néfastes d’une exposition lumineuse intense ont lieu au niveau de la
partie la plus distale du segment externe du photorécepteur (Kuwabara & Gorn, 1968),
(Grignolo et al., 1969), (O'Steen & Anderson, 1972).
Altérations observées
En effet, suite à une stimulation lumineuse intense à l’origine du stress oxydatif, on
observe des changements morphologiques importants ° au niveau du segment externe à
savoir : une désorganisation et une rupture des structures lamellaires des saccules qui
contiennent les pigments visuels, l’apparition de vacuoles et de tubules, mais aussi ° au
niveau des segments internes qui s’atrophient avec dysfonctionnement des
mitochondries. Ces modifications peuvent compromettre de façon significative le
métabolisme des photorécepteurs ainsi que la transmission du signal (Reme et al.,
1999), (Reme, 2005). Finalement, la condensation de la chromatine au niveau des
noyaux des photorécepteurs a été identifié comme étant le mécanisme principal
conduisant à la mort cellulaire dans ce type de rétinopathie (Abler et al., 1996), (Reme,
1995), (Hafezi et al., 1997), (Wenzel et al., 2005).
Altérations dépendant de la dose de rhodopsine
Les atteintes liées à l’exposition lumineuse résumées ci-dessus sont dose dépendantes :
plus il y a de rhodopsine, plus les dommages sont importants. En effet, il a été montré
que les animaux adaptés préalablement à l’obscurité avant l’exposition à la lumière,
étaient affectés de façon plus sévère que ceux qui étaient maintenus ou élevés dans des
conditions lumineuses avec cycles d’alternance d’obscurité et de lumière, même si le
niveau lumineux de la période d’éclairement était plus fort que celui mis en œuvre après
la préadaptation à l’obscurité. Cette préadaptation à l’obscurité permet une régénération
maximale de la rhodopsine rétinienne ce qui augmente la susceptibilité de la rétine aux
dommages lumineux (Birch & Jacobs, 1980), (Organisciak et al., 1998).
Altérations dépendant de sa vitesse de régénération
De façon similaire, plus la rhodopsine est régénérée rapidement, plus les dommages
résultants sont importants. En effet, différentes études ont montré que les animaux dont
le métabolisme de régénération de la rhodopsine est lent -comme c’est par exemple le
cas lors de mutations de la protéine RPE65- présentent des effets à l’exposition à la
lumière moindres que ceux dont le métabolisme est plus rapide (Grimm et al., 2000b),
(Wenzel et al., 2001).
On rappelle que la protéine RPE65 de l’épithélium pigmentaire est impliquée dans la phagocytose des segments
externes et donc nécessaire à la régénération du pigment visuel.
15
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Dégénérescence des bâtonnets suivie de celle des cônes
Les deux types des photorécepteurs ne présentent pas la même susceptibilité face aux
dommages lumineux. Comme montré ci-dessus, la rétinopathie induite à la lumière est
liée au contenu en rhodopsine, elle touche donc plus sévèrement les bâtonnets. De plus,
les bâtonnets sont structurellement plus longs présentant ainsi une surface lipidique plus
importante que les cônes et ils contiennent davantage de pigment visuel. Ces facteurs les
prédisposent à un stress oxydatif beaucoup plus important que les cônes.
Par contre, alors que les cônes sont initialement plus résistants, differentes études ont
montré que toute déficience des bâtonnets va entraîner de façon plus ou moins
progressive celle des cônes (Cicerone, 1976), (Leveillard et al., 2004), (Tanito et al.,
2007) ce que nos résultats fonctionnels mettent bien aussi en évidence.
Déficience de type rod-cone comme chez l’humain
Animal modèle : cochon d’Inde albinos mutant
Comme mentionné ci-dessus, les tests électrophysiologiques de routine ont conduit notre
groupe à sélectionner une cohorte de cochons d’Inde Hartley albinos mutants, présentant
les caractéristiques électrophysiologiques de l’héméralopie congénitale essentielle (CSNB)
et transmise sur 14 générations (figure VIII-2-7).
Comportement à la naissance : normal
À la naissance, les cochons d’Inde Hartley mutants sont d’aspects identiques à tous les
autres cochons d’Inde Hartley albinos; leurs comportements sont similaires, ce qui rend
impossible leur séparation des cochons d’Inde normaux à leur simple inspection. Ce ne
sont que leurs résultats électrophysiologiques qui permettent de les distinguer.
ERGs à la naissance : anormaux
ERG flash
Leurs ERGs scotopiques ne sont pas discernables. Les réponses mixtes sont similaires en
morphologie et amplitude aux réponses évoquées en condition photopique (ERG
photopique), ce qui suggère que seul le système des cônes participe à cette réponse
mixte (figure VIII-2-8). On en conclut que ce type de réponse est compatible avec un
dysfonctionnement majeur du système des bâtonnets, comme dans le cas d’une cécité
nocturne de type I.
ERG ON-OFF
L’ERG ON-OFF chez les cochons d’Inde mutants est de morphologie anormale : l’onde-bON est de type électronégatif et l’onde-OFF est d’amplitude un peu diminuée. La voie ON
du système photopique présente donc un degré dysfonctionnement plus important que la
voie OFF.
Synthèse
Les cochons d’Inde mutants présentent à la naissance un dysfonctionnement rétinien qui
porte essentiellement sur la voie ON des bâtonnets (absence de la réponse du système
des bâtonnets) mais aussi sur la voie ON du système des cônes avec peu de modification
du fonctionnement de la voie OFF (figure VIII-2-8).
16
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Les anomalies fonctionnelles mises en évidence par l’ERG flash et l’ERG ON-OFF sur cet
animal modèle de cochon d’Inde albinos Hartley sont similaires à celles enregistrées au
cours de l’héméralopie congénitale essentielle stationnaire de type I, autosomique
récessive chez les humains (VII-2-41 et VII-2-44)
Evolution de l’ERG flash avec l’âge
L’évolution du fonctionnement rétinien avec l’âge a été suivie par enregistrements d’ERG
flash réguliers.
De J 1 à J 450, les ERG flash montrent des amplitudes, aussi bien du système scotopique
que photopique, qui diminuent progressivement avec augmentation de leurs temps de
culmination (figure VIII-2-9). On observe donc une progression du dysfonctionnement
rétinien. Cette rétinopathie initialement présumée stationnaire doit en fait être qualifiée
de dégénérative.
Caractéristiques histologiques et histochimiques de la rétine
La structure rétinienne a aussi été étudiée par histologie et immunohistochimie afin de
mieux caractériser la structure cellulaire rétinienne de ces cochons d’Inde mutants.
Résultats histologiques
L’analyse de la structure rétinienne montre une absence de segments externes pour les
bâtonnets associés à de petits segments externes pour les cônes, qui restent toutefois
visibles, mais qui sont déplacés vers la zone des segments internes des photorécepteurs.
Avec l’évolution (augmentation de l’âge), leurs nombres et leurs tailles diminuent,
associés à un amincissement de la couche nucléaire externe et de celle des cellules
ganglionnaires.
L’évolution fonctionnelle évaluée par l’ERG flash
histologiques progressives.
est parallèle à ces évolutions
Résultats histochimiques
L’analyse immunohistochimique effectuée sur ces rétines mutantes montre °que les
pigments rétiniens présentent une forte immunoréactivité de la rhodopsine,
essentiellement au niveau de la couche nucléaire externe, contrairement à ce qui est
observé chez les animaux contrôle où la rhodopsine reste localisée au niveau des
segments externes ; par contre, °les pigments de cônes restent intacts dans les
segments externes. De plus, elle montre que le réseau synaptique des cônes est normal
(figure VIII-2-10).
En résumé, nos résultats suggèrent que la forme progressive de l’héméralopie
congénitale du cochon d’Inde se caractérise autant par des déficits structurels que
fonctionnels.
Points forts de ce modèle CSNB/Rod-cone dystrophy
Tous les résultats obtenus au cours de ces dernières années sur notre colonie de cochons
d’Inde mutants montrent qu’à la naissance leurs comportements fonctionnels et
structurels rétiniens sont très similaires à ceux trouvés dans l’héméralopie congénitale
stationnaire humaine de type I ou forme complète. Cependant l’évolution des résultats
de ce modèle avec l’âge est différente de celle constatée dans la CSNB de type I chez
l’homme. Elle se rapproche davantage de ceux enregistrés au cours d’une dystrophie
rétinienne de type rod-cone où l’évolution se fait vers une atteinte initiale prépondérante
du système des bâtonnets puis déficience progressive du système des cônes.
17
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Ce modèle reste donc intéressant d’une part par l’apparition spontanée d’un modèle de
cécité nocturne chez le cochon d’Inde, fait unique et, d’autre part, comme modèle valable
pour les études des mécanismes physiopathologiques de rétinopathies humaines. Il sera
probablement utilisé à l’avenir.
Conclusion
Quels que soient les mécanismes par lesquels les maladies de la rétine surviennent, que
ce soit par un stress environnemental tel qu’un niveau d’oxygène élevé ou une lumière
intense par exemple, des mutations génétiques comme l’apparition spontanée d’une
héméralopie congénitale chez le cochon d’Inde ou simplement le vieillissement normal,
les outils et les techniques visant à mieux comprendre et à surveiller la vulnérabilité de la
rétine sont inestimables.
Les animaux modèles étudiés, développés et sélectionnés avec soin, sont une aide
précieuse pour suivre l’évolution de l’architecture rétinienne, comme d’autres paramètres
(système vasculaire par exemple) ainsi que celle du fonctionnement rétinien.
Ils sont à la base et un préalable incontournable et indispensable à toutes études
thérapeutiques en vue d’application à des soins de rétinopathies humaines.
18
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Figures
Figure VIII-2-1. Enregistrement d’un ERG flash monoculaire. Lumière délivrée par une
lampe de large surface. Electrode acitve : fil DTL, de référence : dans la bouche, de
masse : piquée dans la queue.
Figure VIII-2-2. Enregistrement d’un ERG multifocal. Stimulation par 37 hexagones
projetés au centre de la pupille. Electrode active : fil de tungstène, de référence : dans la
bouche, de masse : piquée dans la queue.
19
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Figure VIII-2-3. Enregistrement d’un ERG flash et PEV flash binoculaires. Lumière
délivrée par une coupole dans laquelle la tête de l’animal est insérée. Electrodes actives
pour ERG : fil DTL sur chaque œil. Electrodes actives pour PEV flash binoculaires en Oz,
O3 et O4. Electrode de référence : une dans la bouche, de masse : piquée dans la queue.
Figure VIII-2-4. Stimulation binoculaire. ERG flash binoculaire scotopique A et
photopique B : enregistrement simultané des réponses séparées issues des deux yeux :
droit (OD) et gauche (OS), les réponses OD OS sont superposables. C : PEV flash
binoculaires recueillis en Oz.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Figure VIII-2-5. Coupe histologique de rétine A : rat témoin (control) et B : rat à J+30,
soumis à une hyperoxie durant 14 jours. Modifications essentiellement en couche interne
et zone centrale. ERG flash : C mixed-response; D photopic-response, comparaison
témoin-animal RIO. ERG multifocal : E témoin : réponse normale ; F rat RIO : réponse
d’amplitudes diminuées au centre.
Figure VIII-2-6. Coupe histologique de rétine A : rat témoin (control) et B : rat soumis à
la lumière (RIL) entre J 14 et J 28. Les photorécepteurs présentent un Amincissement
des segments externes (OS) et internes (IS) des photorécepteurs. ERG flash mixedresponse et photopique : C : rat témoin ; D : rat RIL.
21
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Figure VIII-2-7. Arbre généalogique sur 14 générations de la famille de cochons d’Inde
Hartley albinos mutants (CSNB dépistée par ERG) montrant le mode de transmission de
la mutation.
Figure VIII-2-8. ERG flash : cochon d’Inde normal et mutant : dysfonctionnement majeur
du système des bâtonnets. ERG ON-OFF : atteinte majeure de la voie ON des cônes.
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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
Figure VIII-2-9. Evolution dans le temps des ERG flash d’un cochon d’Inde mutant
modèle de CSNB : majoration des dysfonctionnements dans le sens d’une rod-cone
dystrophy.
Figure VIII-2-10. Coupes représentatives de microscopie optique (épaisseur rétinienne:
0.7μm; grossissement: 40X) et de lames d’immunoréactivité de cônes bleus, de cônes
verts/rouges, de la rhodopsine et de la synaptophysine (épaisseur rétinienne: 14 μm;
grossissement: 40X) obtenues chez un cochon d’Inde contrôle (A) et mutant (B) à J30.
Calibration horizontale: 15 μm. RPE: l'épithélium pigmentaire de la rétine, OS: segment
externe des photorécepteurs, IS: segment interne des photorécepteurs, ONL: couche
nucléaire externe, OPL: couche plexiforme externe, INL: couche nucléaire interne, IPL:
couche plexiforme interne, GCL: couche de cellules ganglionnaires.
23
Œil et Physiologie de la Vision - VIII-2
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