L’œil contient des milieux transparents qui manquent de vaisseaux sanguins, notamment la cornée, le cristallin et le vitré. La lumière doit passer à travers ces milieux avant d’atteindre les photorécepteurs à l’arrière de la rétine. Plus précisément, la cornée, le cristallin et le vitré manquent de vaisseaux sanguins afin d’éviter l’absorption de la lumière et la distorsion des images1. Les vaisseaux sanguins rétiniens sont organisés en trois couches : la couche superficielle, qui s’étend du disque optique à la périphérie à l’intérieur de la couche de fibres nerveuses ; la couche intermédiaire, qui est située dans la couche plexiforme interne ; et la couche profonde, qui est distribuée à travers la couche plexiforme externe. Ce réseau vasculaire fournit du sang à la rétine interne, tandis que les photorécepteurs sont alimentés par diffusion à partir des vaisseaux sanguins choroïdiens. L’alimentation des rétines interne et externe est strictement contrôlée par les barrières hémato-rétiniennes internes et externes (BRB). Les cellules endothéliales rétiniennes, les péricytes et les cellules gliales constituent le BRB interne. D’autre part, les cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR), les cellules endothéliales choroïdiennes et la membrane de Bruch forment le BRB externe. Les modifications pathologiques des vaisseaux sanguins rétiniens sont les caractéristiques de plusieurs maladies rétiniennes, telles que la rétinopathie diabétique, la dégénérescence maculaire liée à l’âge et la rétinopathie du prématuré. Ces changements pathologiques comprennent, sans s’y limiter, l’inflammation vasculaire, la dégradation du BRB, la dégénérescence capillaire, les modifications du flux sanguin rétinien et la néovascularisation rétinienne pathologique (RNV)2,3,4. Par conséquent, il est important de développer des méthodes efficaces pour étudier ces changements à la fois in vivo à l’aide d’animaux de laboratoire et in vitro en cultivant diverses cellules rétiniennes dans des conditions similaires à l’environnement biologique et biochimique des maladies humaines. Les chercheurs peuvent utiliser plusieurs approches expérimentales pour disséquer les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents des maladies vasculaires rétiniennes. L’objectif de cette collection de méthodes est de partager avec d’autres chercheurs l’expertise des spécialistes de la vision et des ophtalmologistes en termes de méthodes d’étude du développement vasculaire normal et des anomalies vasculaires dans diverses maladies de la rétine.
L’article de Damsgaard et al. présente une méthode d’échographie améliorée par flux qui permet aux chercheurs d’imager les vaisseaux oculaires en trois dimensions sans utiliser d’agents de contraste5. Cette méthode surmonte les limites des autres méthodes en raison de sa stabilité dans l’imagerie de l’œil derrière la rétine pigmentée. Bien que la méthode ait été démontrée chez les poissons rouges, elle peut être appliquée à toutes les autres espèces expérimentales avec des globules rouges nucléés. Cette méthode est précieuse pour visualiser les vaisseaux sanguins oculaires dans des conditions normales et pathologiques et pourrait être utile dans l’étude du flux sanguin oculaire. Cependant, cette méthode est limitée par l’absence de globules rouges nucléés chez les mammifères. Ainsi, par rapport aux espèces à globules rouges nucléés, l’échographie améliorée par flux ne produit un contraste de flux sanguin que chez les mammifères. De plus, cette méthode est sensible aux bruits de mouvement, tels que les mouvements respiratoires, qui peuvent créer des images floues et des artefacts. Ce bruit de mouvement peut être ajusté par des portes prospectives ou rétrospectives. Pour les acquisitions 2D et 3D, il est crucial de limiter les artefacts de mouvement causés par le déplacement de l’animal en raison d’une anesthésie inadéquate ou d’une configuration instable du transducteur. Le développement de cette technique ouvre la voie à l’examen in vivo non invasif des réseaux vasculaires profonds de l’œil chez la grande majorité des vertébrés qui possèdent des érythrocytes nucléés.
La méthode présentée par Macouzet-Romero et al. évalue la contribution relative des vaisseaux rétiniens à la densité de perfusion maculaire à l’aide de la tomographie par cohérence optique (OCT)-angiographie6. Cette méthode caractérise la proportion d’une zone avec circulation à partir de vaisseaux dilatés. Il convient de noter que la dilatation vasculaire peut être une réponse à des conditions pathologiques. Cette approche permet de décrire indirectement la vasodilatation et d’identifier indirectement une faible oxygénation dans les maladies vasculaires rétiniennes, telles que la rétinopathie diabétique (RD), l’occlusion de la veine centrale ou la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). En utilisant cette méthode, les principaux résultats de Macouzet-Romero et al.6 étaient que la contribution des vaisseaux plus grands que les capillaires rétiniens à la circulation rétinienne était de 18,2 % chez les sujets sains. Ainsi, ce pourcentage pourrait être utilisé comme référence pour identifier les changements précoces de la densité de perfusion dus aux maladies vasculaires rétiniennes. Par exemple, la contribution en pourcentage était de 2,6 % chez les patients atteints d’hypertension artérielle et de 16,4 % chez les patients diabétiques, ce qui suggère que cette méthode pourrait potentiellement être utilisée pour évaluer la progression des maladies rétiniennes associées à des anomalies vasculaires.
La méthode présentée par Subirada et al. évalue différents paramètres d’altérations vasculaires (l’étendue de la dégénérescence capillaire [zones avasculaires], la néovascularisation rétinienne pathologique [zones néovasculaires], la dilatation et la tortuosité des artérioles rétiniennes) dans des modèles expérimentaux de rétinopathies ischémiques, telles que la rétinopathie induite par l’oxygène (OIR) et le diabète expérimental7. Il convient de noter que l’OIR reproduit la rétinopathie du prématuré et certains aspects de la rétinopathie diabétique proliférative. La capacité de quantifier l’étendue de la néovascularisation rétinienne (RNV) ou de la dégénérescence capillaire dans des modèles expérimentaux est essentielle pour étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents, ainsi que pour tester les effets thérapeutiques possibles d’interventions pharmacologiques ou moléculaires. En résumé, cet article présente des techniques classiques, bien établies et reproductibles pour quantifier certains des paramètres vasculaires les plus pertinents considérés dans la pratique clinique.
L’article de Vaglienti et al. présente des méthodes pour mesurer les niveaux d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules gliales de Müller8. Le rôle du stress oxydatif dans le dysfonctionnement microvasculaire rétinien dans les rétinopathies ischémiques a été établi et a encouragé les chercheurs à étudier dans quelle mesure les espèces réactives de l’oxygène (ROS) contribuent à la dégradation du BRB et du RNV à la fois in vivo et in vitro 9,10,11,12. Vaglienti et al. utilisent le diacétate de 2',7'-dichlorofluorescéine (DCFD) pour évaluer les niveaux de génération intracellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Cette méthode est basée sur la diffusion de DCFD dans la cellule puis l’oxydation de DCFD par les ROS en 2', 7'-dichlorofluorescéine (DCF). Le DCF est hautement fluorescent et peut être détecté par cytométrie en flux ou microscopie confocale. Cette méthode permet d’imager et de mesurer les niveaux de génération de ROS dans les cellules et les tissus rétiniens.
L’article de Tomaszewski et al. démontre l’isolement et la croissance des cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes (EPR) de souris13. Les cellules EPR contribuent au BRB externe et jouent un rôle essentiel dans l’hémostase et l’intégrité des photorécepteurs. Le dysfonctionnement des cellules RPE est une caractéristique de diverses maladies rétiniennes, y compris, mais sans s’y limiter, la DMLA et la RD. Ainsi, les études in vitro de la fonction des cellules EPR dans la santé et la maladie sont essentielles pour comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires de plusieurs maladies vasculaires rétiniennes. À cette fin, l’isolement des cellules primaires de l’EPR pourrait être un outil important pour étudier les mécanismes sous-jacents et la pathogenèse de différentes maladies oculaires, ainsi que pour proposer de nouvelles applications thérapeutiques pour ces maladies. Cette technique permet d’étudier les changements dans la structure et la fonction des cellules EPR et leur impact sur le BRB externe dans la DMLA et la RD. De plus, la technique peut être appliquée pour étudier les changements dans les cellules RPE isolées de souris C57BL6 de type sauvage et de différentes souris génétiquement modifiées et pour tester différents composés pharmacologiques comme cibles thérapeutiques pour la DMLA14.
L’article d’Elmasry et al. présente un modèle expérimental ex vivo qui peut être utilisé pour étudier les maladies neurovasculaires de la rétine en cultivant des explants rétiniens pendant une période prolongée15. Dans ce système ex vivo, les explants rétiniens présentent des réseaux vasculaires et gliaux intacts et des neurones rétiniens jusqu’à 2 semaines en culture. Les explants rétiniens organotypiques sont devenus un outil fiable pour l’étude des maladies rétiniennes, telles que la RD et les maladies rétiniennes dégénératives16,17. Par rapport à d’autres techniques existantes, l’utilisation d’explants rétiniens soutient à la fois les cultures de cellules rétiniennes in vitro et les modèles animaux in vivo en ajoutant une caractéristique unique qui permet d’examiner la diaphonie entre diverses cellules rétiniennes (par exemple, les cellules vasculaires, gliales et neuronales) sous les mêmes paramètres biochimiques et indépendamment des variables systémiques. Les cultures d’explants maintiennent diverses cellules rétiniennes ensemble dans le même environnement et conservent les interactions physiques et moléculaires intercellulaires. De plus, des études ont montré que les explants rétiniens peuvent préserver la structure morphologique et la fonctionnalité des cellules rétiniennes cultivées. En résumé, les explants rétiniens peuvent fournir une plate-forme appropriée pour étudier l’interaction entre diverses cellules rétiniennes en réponse à des changements biochimiques, tels que l’hyperglycémie et l’hypoxie, similaires à ceux observés dans la rétinopathie diabétique (RD) ou la rétinopathie du prématuré (RD). Cette approche permet également de tester des interventions thérapeutiques dans un environnement biochimique restreint. La culture d’explants rétiniens représente une technique contrôlable et un modèle expérimental très flexible qui permet de nombreuses manipulations pharmacologiques et peut mettre en évidence plusieurs mécanismes moléculaires des maladies rétiniennes.