Des modèles expérimentaux fiables et reproductibles sont nécessaires pour étudier la pathologie derrière les maladies oculaires angiogéniques et pour développer de nouvelles thérapeutiques à ces maladies dévastatrices. L’angiogenèse pathologique est la marque de fabrique de la dégénérescence maculaire liée à l’âge humide (DMLA) et de nombreuses maladies rétiniennes ischémiques dont la rétinopathie de la prématurité (ROP), la rétinopathie diabétique proliférante (DP) et l’occlusion rétinienne des veines (RVO)1,2,3,4. Les rétines humaines et rongeurs suivent un modèle de développement similaire, car la rétine humaine et la rétine des rongeurs sont parmi les derniers tissus vascularisés. Avant que la vascularisation rétinienne se soit complètement développée, la rétine reçoit son approvisionnement en éléments nutritifs de la vascularisation hyaloïde, qui, à son tour, régresse lorsque la vascularisation rétiniennecommence à se développer 1,2. Chez l’homme, le développement vasculaire rétinien est achevé avant la naissance, tandis que chez les rongeurs la croissance de la vascularisation rétinienne se produit après la naissance. Puisque le développement vasculaire rétinien se produit postnatally chez les rongeurs, il fournit un système modèle idéal pour étudier l’angiogenèse2,3. Les rongeurs nouveau-nés ont une rétine avasculaire qui se développe progressivement jusqu’à ce que le développement complet de la rétine vasculaire soit atteint à la fin de la troisième semainepostnatale 4. Les vaisseaux sanguins croissants de la souris néonatale sont en plastique, et ils subissent une régression pendant le stimulus hyperoxie5.
Rop est la principale cause de cécité infantile dans les pays occidentaux, car il affecte près de 70% des prématurés ayant un poids à la naissance de moins de 1250 g6,7. Le ROP survient chez les prématurés nés avant que les vaisseaux rétiniens ne terminent leur croissance normale. Rop progresse en deux phases: dans la phase I, la naissance prématurée retarde la croissance vasculaire rétinienne où, après la phase II, la vascularisation inachevée de la rétine en développement provoque l’hypoxie, ce qui induit l’expression de facteurs de croissance angiogéniques qui stimulent la croissance nouvelle et anormale des vaisseauxsanguins 8. Le modèle OIR a été un modèle largement utilisé pour étudier la pathophysiologie du ROP et d’autres rétinopathies ischémiques ainsi que pour tester de nouveaux candidatsmédicaments 2,3,9. Il est largement considéré comme un modèle reproductible pour la réalisation d’études de preuve de concept pour les médicaments antiangiogéniques potentiels pour les maladies oculaires ainsi que non oculaires. Les deux modèles de rongeurs, c’est-à-dire la souris et le rat OIR diffèrent dans leur modèle d’induction et de phénotype de la maladie. Le modèle de rat imite le phénotype ROP avec plus de précision, mais le modèle de souris fournit un modèle plus robuste, rapide et reproductible pour la néovascularisation rétinienne (NV). Dans le modèle de souris, NV se développe à la rétine centrale. Cette lecture pathologique est importante dans les études pharmacologiques d’efficacité pour de nombreuses rétinopathies ischémiques, telles que la RDP, le VR et la DMR exsudative, ainsi que pour les maladies angiogéniques non oculaires comme le cancer. En outre, la disponibilité de souris génétiquement manipulées (transgéniques et knockout) fait du modèle OIR souris une option plus populaire. Cependant, ni la souris ni le rat OIR modèle crée la fibrose rétinienne, qui est typique dans les maladies humaines.
La compréhension que des niveaux élevés d’oxygène contribuent au développement du ROP dans les années1950 10,11 a conduit au développement de modèles animaux. Les premières études sur l’effet de l’oxygène sur la vascularisation rétinienne ont été faites en 195012,13,14 et jusqu’aux années 1990, il y avait beaucoup de raffinements au modèle OIR. Les recherches menées par Smith et coll. en 1994 ont établi une norme pour le modèle actuel d’OIR de souris qui sépare l’hyaloidopathy de la rétinopathie15. Une large adoption de la méthode pour quantifier la vaso-oblitération et la NV pathologique par Connor et coll. (2009) a encore accru sa popularité16. Dans ce modèle, les souris sont placées à 75% d’oxygène (O2) pendant 5 jours à P7, suivies de 5 jours dans des conditions normoxiques. L’hyperoxie de P7 à P12 provoque une régression de la vascularisation rétinienne dans la rétine centrale. Au retour aux conditions normoxiques, la rétine avasculaire devient hypoxique (Figure 1A). En raison des stimulus hypoxiques de la rétine centrale avasculaire, certains des vaisseaux sanguins rétiniens poussent vers le vitré, formant le NV preretinal, appelé touffes préretinales2,3. Ces touffes sont immatures et hyperpermérables. La quantité de NV culmine à P17, après quoi elle régresse. La rétine est entièrement revascularisée et le NV est complètement régressé par P23 - P25 (Figure 2A)2,3.
Le modèle rat OIR (utilisant différents niveaux d’O2) a été décrit pour la première fois dans les années 1990 montrant que les différents niveauxd’O 2 à 80% et 40% causent un NV plus prononcé que moins de 80% O2 exposition constante17. Plus tard, il a été découvert que le modèle d’hypoxie intermittente, où O2 est pédalé à partir de l’hyperoxie (50%) l’hypoxie (10-12 %), provoque encore plus de NV que le modèle O 218à 80/40 %. Dans le modèle 50/10%, les chiots rat sont exposés à 50% pendant 24 heures, suivis de 24 heures dans 10% O2. Ces cycles se poursuivent jusqu’au P14, lorsque les chiots rat sont retournés à des conditions normoxiques (figure 1B). Comme chez les patients humains de ROP, dans le modèle de rat les secteurs avasculaires se développent à la périphérie de la rétine en raison du plexus vasculaire rétinien immature (figure 3).
Dans les deux modèles, les principaux paramètres qui sont habituellement quantifiés sont la taille d’AVA et de NV. Ces paramètres sont généralement analysés à partir de supports plats rétiniens où les cellules endothéliales sontétiquetées 4,16. Auparavant, la quantité de NV préretinal a été évaluée à partir de sections transversales rétiniennes en comptant les noyaux de vaisseaux sanguins ou de cellules vasculaires s’étendant à vitreux au-dessus de la membrane limitante interne. La principale limite de cette approche est qu’il n’est pas possible de quantifier les AGA.