int r ts et utilisation du reovva(retinitis pigmentosa ) maladies conduisant un handicap visuel...
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Intérêts et utilisation duREOVVA
Applications aux pathologiesrétiniennes canines
S.G. RosolenDVM, Ph.D, DESV-OV, HDR
Institut de la Vision
Le Réseau Européen d’OphtalmologieVétérinaire & de Vision Animale
Il est composé de:
Il permet:
- Vétérinaires qualifiés- Possédant un plateau technique hautementspécialisé- Dispersés sur grande aire géographique
-D’effectuer des procédures selon desBonnes Pratiques Cliniques-D’effectuer des examens fonctionnelsstandardisés dans des conditionsreproductibles
-Ayant acceptés de travailler selon une «!démarche qualité!»
Le REOVVA fonctionne comme un véritable Centre d’Investigation Clinique
Prise en charge des pathologies rétiniennes
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AtroPhies
Localisées
Généralisées
Iris
Diabète Chorio-rétine Hémorragies
Oedème papille
Homme-Animal:des pathologies oculaires similaires
Cristallin
jeune adultePMP(cataracte) (glaucome)
LocaliséesGénéralisées
AIC
Vascularite
Tortuosité des Vx
Lumière
La rétine inversée des vertébrés
(Kolb, Heckenlively,2006)
TL
ONLONL
INLINL
CCGCCG
ChoroidChoroid
1 seule rétine =
sans TL = TN
(EPR pigmenté)
avec TL
(TL+EPR dépigmenté)+
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Vieillissementdu RPE chez le chien(Rosolen IOVS [ARVO 2007])
Jeune: plus de mélanine (oxi) et moins d’autofluorescence
Source à large spectresans filtre
Excitation: 330 nmEmission: 450 nm
Excitation: 475nmEmission: 535 nm
Excitation: 560 nmEmission: 645 nm
x63
Choroide
EPR
Vieux : moins de mélanine (oxi) et plus d’autofluorescence
x63Choroide
EPR
Zone sans TL
Zone sans TL
Glaucomes
Neuropathies optiques
Dégénérescence des PR
Les principales pathologies rétiniennes
VasculopathiesInflammations
TN
TLP
v
a
Macula
Papilla
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DystrophieDysplasie EPR
Mutant RPE65Auto.Récessif
Briard
Labrador
Cocker Américain
Caniche nain
Dystrophie BCAuto.Récessif
Dystrophie CB(achromatopsie?)Autosomal Récessif
Braque
ColleyDysplasieCR
Pathologies rétiniennes canines
1) Hétérogénéité clinique:- un déficit progressif de la vision périphérique- altération de la fonction des bâtonnets à l’adaptation à l’obscurité - altération de la fonction des bâtonnets à l’ERG - l’évolution pouvant aboutir à une perte de la vision centrale
3) Hétérogénéité génétique:Tous les modes de transmission génétiques ont été rapportés40 gènes seraient responsables de la maladie (www.retnet.org)
Homme
Il n’y a pas de traitement
2) Hétérogénéité cellulaire & moléculaire:Des mécanismes pathogéniques peu connus mais atteinte du couple cellulaireEPR-Photorécepteurs, bâtonnets, puis secondairement cônes
Rétinopathies pigmentaires(retinitis pigmentosa)
Maladies conduisant à un handicap visuel majeurPrévalence de 1/4225 en France et 1/4000 aux USA
Diagnostic est fondé sur: La clinique, l’imagerie, les tests fonctionnels, la génétique
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Phase 1Quelques zones
d’hyper-réflectivité
Phase 2Diminution du calibre des Vx
Phase 3Papille grise
Pigmentation croît
Phase 4Disparition de lavascularisation
Lésions bilatérales, caniche abricot mâle LOF de 5 ans
- «!Joue moins !!»-Réflexes normaux
-«!Ne joue plus le soir!»-Réflexes altérés
N N+6mois N+18 mois N+3ans
-«!Ne joue plus, se déplace avec difficulté!»-Réflexes fortement altérés
Rétinopathies pigmentaires chez le chien
ERG phot
ERGflicker
ERG scot20100
30
40
50
60
70
Tps de culmination
ERGphot
ERG flicker
ERG scot
OG ODERG phot
ERG flicker
ERG scot
OG OD
Les Atrophies Rétiniennes Progressives atteignent les jeunes et les adultes
> 100 races de chiens sont concernées
Atrophies rétiniennes du chien(rétinopathies pigmentaires)
12 gènes mutants ont été identifiés
Les lésions sont bilatérales et évoluent au cours du temps
Les lésions sont identifiables par imagerie rétinienne
Les modifications fonctionnelles sont évaluées par ERG
C’est une affection homologue des rétinopathies pigmentaires humaines
Impact économique : affectant éleveurs & propriétaires(ex: incidence 5% chez le Cocker anglais)
Intérêt du modèle caninen génétique
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Les principaux cycles visuels: à l’obscurité(Canaux ioniques maintenus ouverts sous dépendance du GMPc)
PHOTOTRANSDUCTION
NCKX
Na/Ca/K
Rhod*: rhodopsine activée
Tr: transducine PDE: photodiesterase
Tr
PDE
Rhod
GMPcNa/Ca/K
GC: guanylates cyclases Canaux ioniques GMPc dépendants
Canaux ioniques GMPc indépendants
EPR
PR
Photons
Rhod*
X
Na+
GMPc
GMPc
GMPc
Lumière
Trou de GMPc
Na+
GMPc
GMPc
GMPc
GMPc
GMPcobscurité
GMPc concentration normaleNa+
Na+ Gradient de diffusion
Na+
Na+
Na+
Na+
espace intracellulaire
intracellulaire
membrane disqueespace extracellulaire
80%
Ca++
20%
(Clay Smith, Heckenlively,2006)
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Na+
GMPc
GMPc
GMPc
Lumière
Trou de GMPc
Na+
GMPc
GMPc
GMPc
GMPc
GMPcobscurité
GMPc concentration normaleNa+
Na+ Gradient de diffusion
Na+
Na+
Na+
Na+
espace intracellulaire
intracellulaire
membrane disqueespace extracellulaire
80%
Ca++
20%
(Clay Smith, Heckenlively,2006)
Mouvements d’ions au niveau d’un photorécepteur
Na+
Ca ++
Na+
K+
Na+
K+
Ca ++
Lumière dépendantcontre transport
lumière Indépendant
(NCKX)
pompe Na+/ K+
ATPase dépendant
80%
20%
4
1
1
2
3Segment interne
Segment externe
GMPc dépendant
(LeGargasson,2006)
Courant d’obscurité
dépolarisation Glu
[Ca++]
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Désactivation de la cascade de transduction visuelle(retour à l’état d’obscurité)
PHOTOTRANSDUCTION
NCKX
Na/Ca/K
Rhod: rhodopsine
Tr: transducine
PDE: photodiesterase
Tr
PDE
Rhod
GMPNa/Ca/K
GC: guanylates cyclases Canaux ioniques GMPc dépendants
Canaux ioniques GMPc indépendants
EPR
PR
X
Cycle des Rétinoïdes(régénération du Chrmtout-trans en 11-cis)
GC
Néosynthèse du GMPc
Désactivation de la cascade par activation des calciprotéines:Diminution de l’hydrolyse du GMPc
Chrm: chromophore
Principales fonctions de l’épithéliumpigmentaire
Protection contrela lumière (mélanine)
Synthèse & Renouvellement du chromophore
(cycle des rétinoïdes)
Renouvellement desArticles externes des
Photorécepteurs(gène MERTK1)
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Tr
PDE
Rhod*
GMP
Rétinoïdes
GC
Les principales altérations génétiques
NCKX
Na/Ca/K
RPE 65
PDE6 (!,")
RHO
Mutations spécifiquesDes bâtonnets ou EPR
Dégénérescences desbâtonnets
Degenerescence descônes
Perte de vision nocturne
Perte de vision diurne
cécité
Approches thérapeutique &réhabilitatrice des rétinopathies
Neuroprotection(CNTF)
TransplantationFacteurs (RdCVF)
Thérapie génique (RPE65)
RdCVF: Rod-derived Cone Viability Factor
CNTF: Ciliary NeuroTrophic Factor
RéhabilitationProthèse
Activationdes ChR2 ChR2: Channelsrhodopsin-2
Beagle
Beagle
1
2 3
4
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- Sélectionner le modèle animal présentant des similitudesanatomo-fonctionnelles et pathologiques avec l’homme
- Sélectionner des marqueurs cliniques et fonctionnels pertinents et peu invasifs
- Évaluer les résultats (qualitatif & quantitatif) des effets obtenus,positifs et négatifs
- Déterminer la période, la voie et les modalités d’administrationou d’implantation des propositions thérapeutiques
Comment évaluer l’efficacité d’uneapproche thérapeutique nouvelle ou en
cours de développement ?
Il faut:
REOVVA
Clinique Préclinique
Services Hospitaliers(traitementdes patients)
CIC(validationClinique)
Développementde concepts surrongeurs
Développementde médicamentsbiomatériaux…
Cohortes depatients
Traitements validés
Problématiques:Manques &Thérapeutiques
REOVVA &
Concept d’unicité de la santé & bénéfices réciproques
Traitements
REOVVA
Modèles canins(géno+histo)
phénoT
REOVVA
IDV
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Démarche d’investigation clinique
Caractérisation clinique
Caractérisation histologique & génotypique
Utilisation thérapeutique
Comportement + examen clinique
ERG
Imagerie
Prélèvements
Analyses histologiques
Sélection des animaux candidats
Traitement
Suivi et analyse des résultats
REOVVA
REOVVA
IDV
Que faire pour soigner nos patients atteintsde rétinopathies pigmentaires ?
Le chien constitue un modèle essentiel dans le développement de nouvelles perspectives thérapeutiques et réhabilitatrices car :
Il présente des similitudes anatomo-fonctionnelles avec l’hommepermettant le développement de thérapeutiques en phases pré-cliniques
Partageant la vie de l’homme il est exposé aux mêmes contraintes environnementales et sociales (stress, agents chimiques,etc.)
Il présente des maladies homologues de celles de l’homme
C’est l’animal qui bénéficie de la meilleure surveillance médicale
Les mêmes perspectives thérapeutiques & réhalibitatrices peuvent êtredéveloppées et suivies au long cours chez le chien et chez l’homme, pourun bénéfice réciproque, dans le concept «!one health, one medicine!»
(Lab Investigation 2008 (88),18-26)
C’est un modèle et un patient !!!
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REOVVA
Autres réseaux(LUPA)
IDV
Cliniciens
Patients
traitements validéspar le REOVVA
examens & traitements validéspar le REOVVA
Cohortes depatients
informations diffuséespar le REOVVA(site web)
-marqueurs cliniques &fonctionnels-développementsthérapeutiques
-éléments de phénotypageclinique & fonctionnel-plvmt, histo
Thèsesd’Université
ConclusionsLe REOVVA fonctionne comme un véritable
Centre d’Investigation CliniqueEuropéen
Le maillage à grande échelle géographique:
Le REOVVA s’intègre dans le concept d’unicité de la santé et du bénéfice mutuel des traitements de l’homme et de l’animal
La collaboration avec l’IDV
-permet de sélectionner des cohortes de races à grands & à petits effectifs-évite aux propriétaires des déplacements importants
permet une intégration des vétérinaires dans la recherche thérapeutiquevalorise l’activité vétérinaire dans le domaine de la santé: l’animal est un patient
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Remerciements
- T. Azoulay (F)- Y. Bodériou (F)- T. Boillot (F)- B. Cantaloube(F)- C. Cassagnes (F)- P. Cassarani (I)- G. Cazalot (F)- A. Cohen (F)- J. Doniol-Valcro (F)- E. Dossin (B)- T. Dulaurent (F)- P. Durieux (F)- V. Espejo (E)- F. Goulle (F)- E. Huguet (E)
Pour l’IDV:
- P-F. Isard (F)- P-E. Lallement (F)- P. Lazard (F)- V. Mahé(F)- D. Maller (F)- F. Maschke (F)- Y. Michaud (F)- M. Molho (F)- R. Philippe (F)- P. Pilorge (F)-S-G. Rosolen (F)- P. Thomas (F)-P. Toussaint (F)-M. Verneuil (E)-M. Woods (IRL)
Pour le REOVVA
J-A. Sahel, S. Picaud, T. Léveillard, M. Paques, S. Mohand-Saïd, J-F Le Gargasson,O. Lorenz, I. Villey, C. Zeitz, I. Audo, M. Simonutti, E Dubus, O. Goureau, F. Baudoin
Merci de votre attention
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La mosaïque des photorécepteurs
350 phénotypes différents = 1 seul génotype
Chaque race est un isolat génétique associé à uneforte homozygotie
Le recrutement de pedigrees informatifs est facileà constituer grâce au Livre des Origines Française
Les relations phénotype/génotype sont plus facilementidentifiables que chez l’homme
Caryotype & standardisation (Switonsky 1996) , premières cartographies(Galibert 2004) , séquençage du génome (Ostrander 2002)
The Geneticist’s Best friend : Science 2007;317:1668-1671Elisabeth Pennisi
Génotypage: intérêt du modèle caninDomestication ancienne + forte sélection
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Gene Therapy
Acland G. M et al. (2001)Gene therapy restores visionin a canine model ofchildhood blindness. NatGenet 28, 92-95.
Le CNTF protège les photorécepteursdes chiens prcd
Tao W. et al. (2002) Encapsulated cell-based delivery of CNTF reducesphotoreceptor degeneration in animalmodels of retinitis pigmentosa. InvestOphthalmol Vis Sci 43, 3292-3298.Contrôle
CNTF (Ciliary NeuroTrophic Factor)PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
• Geometry
• Morphology
• Transport
• Geometry
• Morphology
• Transport
MembraneMembrane
• Matrix
• Cell Nutrition
• Product Synthesis
• Matrix
• Cell Nutrition
• Product Synthesis
Intracapsular Cell Biology
Intracapsular Cell Biology
• Primary
• Immortalized
• Engineered
• Primary
• Immortalized
• Engineered
CellsCells
• Titanium Loop
• Seals
• Titanium Loop
• Seals
Device Components
Device Components
Ophthalmic Device Platform
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
ONL
ONL
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Validation in vivo sur un rat dystrophique:Succès de la chirurgie avec implant de 600
pixels
•• 1.5 month1.5 month
Validation sur miniporc:Succès de la chirurgie avec implant de 600
pixels
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Essais cliniques faits au CICCHNO des Quinze-VingtsFondation RothschildService Pr Sahel
Light
2nd sight: Argus II avec 60 électrodes
Epi-retinal implant avec une connexion
externe
Intelligent Medical Implants: Implant sans fil
avec 50 electrodes
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Le modèle rongeur (souris ou rat):intérêts & limites
Avantages Limites
Mode de vie nocturne Faible vision (odorat, toucher, audition)
Peu de cônes, pas de macula
Œil de petite tailleLongévité limitée
Faible expression clinique de la maladiedans certains cas (ex:rétinopathie diabétique)
Facile à élever en captivité
F pubère à 11 semaines,gestation 20j, > 60 petits/F
Embryologie connueNombreuses mutations &Carte génétique élaborée &séquencée
Transgénèse sous toutes sesformes
Modèle génétique essentiel Modèle clinique limité
Porc, chat, chien ou primate
Evaluation du comportement visuel difficile
Une capacité exceptionnelle à communiquer:un outil de criblage essentielDescendant du loup gris d’Asie centrale: 0.2% de différence entre les séquences d’ ADNmitochondrial de loup et de chien (Wayne 1993)
Domestiqué il y a environ - 15 000 ans, à la fin du Paléolithique supérieur, avant la révolution néolithique (-10 000 ans) et avant les autres animaux (Porc -7500 ans, Bovins -6500) (Clutton-Brock 1995)
Les modifications comportementales engendrées par la domestication:-Le chien répond à des signaux visuels humains même très discrets (signe du doigt, ou de la main, quand on se penche vers lui ou qu’on le regarde)(Miklosi 1998, McKinley 2000)-Le chien communique avec l’homme (vocalise, utilisation du «!regard alternatif!»pour désigner un objet, un endroit)(Douglas 2000, Hare 2002, Kaminski 2004)
Les raisons de la domestication : - La chasse : association de 2 prédateurs très performants (homme & chien)- La garde des campements & l’élimination des déchets alimentaires- La traction (Morey 1996)- La capacité des jeunes chiens à «!jouer!» avec les humains restés au campement (femmes & enfants)(Gautier 1990, Digard 1999)
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Souris portant un transgène codant la Green Fluorescent Protein (ou GFP)de la méduse Aequora victoria rendant l’animal fluorescent en UV
On peut contempler la souris sur le site:http://kumikae01.gen-info.osaka-u.ac.jp/tg/tg-ad.cfm