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Œil et Physiologie de la Vision - VIII-1

VIII-1. ELECTROPHYSIOLOGIE VETERINAIRE

Serge Georges Rosolen

Pour citer ce document

Serge Georges Rosolen, «VIII-1 : ELECTROPHYSIOLOGIE VETERINAIRE», Oeil et

physiologie de la vision [En ligne], VIII-La vision et son exploration chez l'animal, mis à

jour le 18/06/2013, URL :

http://lodel.irevues.inist.fr/oeiletphysiologiedelavision/index.php?id=213,

doi:10.4267/oeiletphysiologiedelavision.213

Plan

Introduction

Intérêt de l’ERG en médecine vétérinaire But du chapitre

Physiologie animale comparée

La rétine Généralités Quelques particularités des rétines animales

Les voies visuelles Description anatomofonctionnelle

Exploration rétinienne par ERG

Les conditions de genèse de l’ERG flash Le choix du stimulateur et de la stimulation Les conditions de stimulation Les conditions de recueil et de traitement du signal

Les protocoles Tester la réponse du système photopique Tester la réponse du système scotopique Tester la réponse des deux systèmes Tester selon les espèces

Les facteurs affectant l’ERG flash

Les composantes de l’ERG et leurs origines

Indications de l’ERG flash chez l’animal

Exemples de résultats normaux

Situations cliniques Le fond d’œil n’est pas visible Les affections rétiniennes hérédodégénératives Les anomalies génétiques des affections rétiniennes Les troubles du comportement

Autres tests électrophysiologiques

Les autres ERGs

Les PEV Contraintes anatomiques

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Contraintes techniques

Conclusion

Texte intégral

Remerciements au Professeur Jean Sautet pour sa contribution aux illustrations d'anatomie

Introduction

L’appréciation de la fonction visuelle chez l’animal se fait sur des critères subjectifs

complétés par des tests subjectifs et objectifs.

Les critères subjectifs sont variés. On peut observer par exemple l’isolement d’un

individu au sein d’un troupeau de bovins ou d’ovins, l’apparition soudaine d’une

agressivité à l’encontre d’autres individus, une diminution notable de l’activité de jeu ou

de travail comme pour le chien de chasse ou encore une perte de poids chez un individu

au sein d’une colonie en élevage comme pour les rats, les souris ou les singes…

Ces signes déclenchent la mise en œuvre de tests subjectifs individuels d’évaluation de la

fonction visuelle comme la recherche du réflexe de clignement à la menace ou le test de

la boule de papier en vision binoculaire. Ces tests subjectifs individuels peuvent être

entrepris chez des espèces comme le chien ou le chat mais pas chez les espèces « mal

voyantes » comme les rongeurs (rat, souris, …). Dans le cas de ces espèces, importantes

pour la recherche biomédicale, il est nécessaire d’évaluer le fonctionnement de leur

système visuel par des tests objectifs électrophysiologiques.

Certains de ces tests électrophysiologiques sont utilisés en ophtalmologie vétérinaire,

c'est-à-dire pour les animaux de compagnie (chien, chat, cochons d’inde, lapins, etc.), de

rente (moutons, bovins, etc.) et chez certaines espèces sauvages maintenues en

captivité (oiseaux, primates, félins, etc.).

Ils permettent une évaluation objective essentiellement la fonction rétinienne de l’animal,

à l’aide de l’enregistrement de l’électrorétinogramme (ERG).

Intérêt de l’ERG en médecine vétérinaire

Les progrès de la médecine et de la chirurgie vétérinaires notamment en d’ophtalmologie

(chirurgie de la cataracte par incision étroite, mise en place d’implants intraoculaires,

etc) d’une part et la prise en compte, par la société, de l’animal en tant qu’être vivant

d’autre part, font que celui-ci est considéré comme un véritable patient, pouvant

bénéficier des mêmes approches diagnostiques et des mêmes stratégies thérapeutiques

que celles utilisées pour l’espèce humaine.

L’ERG est un examen complémentaire s’inscrivant dans cette démarche d’unicité de la

médecine [Zinsstag et al., 2005], [Cardiff et al., 2008] pour un bénéfice réciproque des

traitements de l’homme et de l’animal considéré comme un patient à part entière

[Enserink, 2007], [Rosolen SG, Picaud, 2010].

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But du chapitre

Ce chapitre a pour but de fournir les éléments essentiels à l’enregistrement et à

l’interprétation des examens électrorétinographiques effectués chez différentes espèces

d’animaux de compagnie atteints de maladies homologues ou non à des affections

rencontrées dans l’espèce humaine essentiellement des chiens et des chats.

L’enregistrement d’ERG effectués dans des conditions standards de stimulation, de

recueil et de traitement du signal est souvent indispensable pour le diagnostic et le

pronostic des affections concernées.

Au préalable, quelques caractéristiques anatomofonctionnelles visuelles animales sont

présentées, ainsi que les conditions spécifiques de mise en œuvre et de réalisation des

examens électrorétinographiques.

En fin de chapitre, quelques exemples de résultats sont commentés, enregistrés

essentiellement chez le chien.

Physiologie animale comparée

La rétine

Généralités

Bien que l’éventail des perceptions sensorielles des animaux soit très riche, c’est

néanmoins avec notre cerveau d’homme et non de poisson, d’oiseau, de chien ou de

cheval que nous analysons la façon dont les animaux se servent des informations reçues

et les interprètent.

Nous devons donc être très prudents dans l’interprétation des résultats des examens

pour l’évaluation de la fonction visuelle des espèces animales comme les vertébrés.

L’œil dans l’évolution Au cours de l’évolution, l’œil et la fonction visuelle se sont avant tout adaptés au milieu

aquatique, terrestre ou aérien et au mode de vie nocturne ou diurne, de chaque espèce.

L’œil de type camérulaire Chez tous les vertébrés, l’œil est de type camérulaire : c’est un objectif (le segment

antérieur avec ses lentilles et son diaphragme) et une chambre noire (le segment

postérieur) comportant un écran protecteur (absorbant l’excès de photons incidents) et

un capteur de photons (la rétine) qui transforme l’information lumineuse (énergie et

longueur d’onde) en un signal électrophysiologique (influx nerveux) interprétable par le

cerveau.

Les figures VIII-1, VIII-2, VIII-3 montrent les différents types d’yeux des vertébrés

aboutissants, chez les mammifères, au type camérulaire.

Figure VIII-1. L’œil de poisson (a) et (b) est gros et constitué d’une coque sclérale très

développée chez les espèces abyssales, permettant une résistance à la pression. Il

caractérisé par une cornée aplatie et un volumineux cristallin de forme sphérique non

déformable (a). Comme le cristallin n’est pas déformable, la mise au point

(accommodation) ne peut se faire que grâce à son déplacement d’avant en arrière à

l’aide d’un muscle (b).

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Lors de la conquête du milieu aérien par les amphibiens (c) et les reptiles (d), les glandes

lacrymales et les paupières apparaissent. Elles permettent une hydratation de la cornée.

La cornée se bombe et cette nouvelle conformation (modification du rayon de courbure)

permet de s’adapter au changement d’indice de réfraction entre l’extérieur (air) et

l’intérieur (aqueux)… L’accommodation se fait par déplacement du cristallin, comme pour

les poissons.

Figure VIII-2. Chez les mammifères (e), le cristallin peut se déformer grâce à un système

complexe de muscles. Le mode de vie conditionne la forme et le volume du cristallin.

Chez les mammifères diurnes (f), le cristallin est lenticulaire alors que chez les espèces

nocturnes (g) (lémurien, rongeurs), le cristallin est sphérique et très volumineux (g) avec

une pupille en mydriase permanente qui laisse entrer une quantité maximale de lumière.

Figure VIII-3. Le système le plus élaboré se rencontre chez les oiseaux plongeur/pêcheur

comme le cormoran (h). L’œil est très volumineux, il occupe tout l’orbite. Lorsque

l’oiseau est en plongée, le muscle de Crampton permet l’aplatissement de la cornée

comme pour les poissons. Sous l’action du muscle de Brüch, le cristallin peut se déformer

jusqu’à former un lenticône. Le cormoran peut ainsi faire varier la puissance optique de

ses yeux d’environ 50 dioptries.

Le tableau VIII-1 résume les différents éléments anatomiques de l’œil des différents

vertébrés expliquant leur adaptation au milieu et leur mode de vie.

L’œil mobile La vision n’est efficace que s’il y a mouvement car les capteurs visuels ne réagissent

qu’aux changements de luminosité. Ce mouvement peut être celui de l’objet observé ou

celui de l’œil lorsque l’objet est immobile. Dans ce cas, il y a déplacement de l’image sur

la rétine par des saccades oculaires.

Quelques particularités des rétines animales

La rétine inversée des vertébrés Chez tous les vertébrés, la rétine, présente à quelques variations près, le même schéma

fonctionnel (figure VIII-4) : a) un étage préréceptoral, b) un étage réceptoral composé

d’une très fine mosaïque de deux types de photorécepteurs : cônes et bâtonnets, c) un

étage postréceptoral avec cellules horizontales, bipolaires et amacrines et d) un étage de

conduction du message à partir des cellules ganglionnaires jusqu’au cortex visuel

primaire puis secondaire, très développé chez les mammifères.

La densité des deux types de photorécepteurs varie en fonction des espèces. Le tableau

VIII-2 présente ces différentes densités selon les différentes espèces et les auteurs

[Steinberg et al., 1973], [Wikler et al., 1990], [Zhang, Straznicky, 1991], [Jonas et al.,

1992], [Famiglietti, Sharpe, 1995], [Chandler et al., 1999], [Mowat et al., 2008].

Fovéa et area centralis

Animaux diurnes La rétine des animaux diurnes (poissons, reptiles, oiseaux, carnivores, herbivores,

primates) est équipée de cônes nombreux, denses et diversifiés leur conférant la

perception des couleurs et une bonne acuité visuelle [Ebrey, Koutalos, 2001], [Wright,

Bowmaker, 2001] : poissons et oiseaux sont trichromates et la plupart des mammifères

sont dichromates (sauf l’homme et certains primates) [Packer et al., 1989], [Curcio et

al., 1990], [Jacobs, 1993], [Szel et al., 1996], [Ahnelt, Kolb, 2000].

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Une voire deux fovéas Dans le monde diurne, le système rétinien le plus évolué pour discriminer les détails fins

d’un objet est constitué par une fovéa ; elle est présente chez les lézards, les primates.

On en trouve parfois deux chez certains oiseaux. L’aigle dispose d’un système optique

d’agrandissement et de deux fovéas : une fovéa monoculaire, centrale, qui observe et

une seconde fovéa binoculaire, temporale, qui permet un guidage très précis de

l’approche et de la capture de la proie entre les pattes.

Area centralis Une autre particularité de la rétine des vertébrés est l’absence de macula, à l’exception

des primates non humains. Il existe cependant une zone appelée area centralis [Peichl,

1992] où la proportion de cônes est plus importante qu’ailleurs mais l’area centralis ne

présente pas de repères topographiques permettant de l’identifier par un examen

ophtalmoscopique.

La figure VIII-5 montre la régionalisation fonctionnelle de la neurorétine chez le chien.

Dans la partie ventrale, l’épithélium pigmentaire est pigmenté alors que dans la partie

dorsale, l’épithélium pigmentaire est dépigmenté, révélant la structure choroïdienne

appelé le Tapetum lucidum.

L’area centralis se situe dans la partie dorsolatérale à quelques millimètres au dessus de

la papille. Son diamètre est d’environ 0.2 mm chez le chien. Il n’y a pas de fovéa à

proprement parler car des bâtonnets y sont toujours présents. En cette zone centrale, les

cônes sont plus petits et plus minces qu’en rétine périphérique.

La densité des cônes y est d’environ 27 000/mm² ; elle décroît de façon importante en

périphérie pour atteindre une valeur d’environ 4 000/mm².

La densité des bâtonnets est sensiblement constante de l’ordre de 250 000/mm² sauf

autour de l’area centralis, où il existe une zone de densité maximale des bâtonnets au

environ de 450 000/mm².

Animaux nocturnes Au contraire, la rétine des animaux nocturnes (poissons abyssaux, oiseaux, la plupart

des rongeurs de laboratoire) comporte essentiellement des bâtonnets qui favorisent leur

sensibilité à la lumière et aux mouvements, en ambiance scotopique [Szel, Rohlich,

1992], [Peichl, 2005], [Mustafi et al., 2009].

Une structure choroïdienne particulière : le Tapetum Lucidum

Le fonctionnement de la rétine de tous les vertébrés est à peu près identique mais, d’un

point de vue ophtalmoscopique, les aspects des fonds d’yeux et de leur vascularisation

présentent de grandes variations. Elles sont en particulier liées à la présence d’une

structure choroïdienne spécifique : le Tapetum lucidum.

Structure choroïdienne, le Tapetum Lucidum est absent chez les rongeurs, le porc et les

primates et revêt de nombreuses variations chez les autres espèces.

Différents aspects du Tapetum Lucidum Il représente plus des deux-tiers de la surface rétinienne chez le chat. Chez les

carnivores, il est de type cellulaire et sa composition est différente selon l’espèce. Chez le

chien, il est très riche en zinc-cystéïne [Lesiuk, Braekevelt, 1983], [Chijiiwa et al., 1990]

alors que chez le chat, il est essentiellement composé de riboflavines [Braekevelt, 1990].

Chez les ongulés, il est de type fibreux [Braekevelt, 1986].

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La figure VIII-6 présente le fond d’œil de différentes espèces animales et ses variations

interspécifiques : un fond d’œil de cheval (a), de lapin (b), de mouton (c), de chat (d), de

porc (e), d’oiseau (f) et de primate (g), selon l’existence et la composition du Tapetum

lucidum.

Chez l’oiseau (f), il existe une structure choroïdienne très vascularisée : le pecten. Chez

les primates (g), on note aussi la présence d’une macula composée de la fovéa et la

fovéola.

Il existe des variations intraspécifiques comme chez le chien où les variations de couleur

du Tapetum lucidum dépendent de la couleur de la robe ; il est bleu-vert quand le poil

est foncé (h) et orangé quand la couleur du poil est clair (i).

Dans certains cas le Tapetum lucidum peut être absent ; l’épithélium pigmentaire est

pigmenté sur toute sa surface et on parle d’aspect tigroïde (j). Dans d’autres cas, il

existe à la fois une absence de Tapetum lucidum et une absence de pigmentation de

l’épithélium pigmentaire (k), c’est le cas de certains chiens qui présentent un phénotype

sub-albinos comme les chiens de race Sibérien Husky (k).

La figure VIII-7 présente des coupes de rétine réalisées dans une zone tapétale et dans

une zone non tapétale, sur la même rétine. En regard de la zone avec Tapetum lucidum

(TL), l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR) est dépigmenté alors qu’en regard de la

zone dépourvue de Tapetum lucidum aussi appelée Tapetum nigrum (TN), l’EPR est

pigmenté. Le Tapetum lucidum aurait pour rôle d’augmenter le rendement des photons

incidents.

Différents types de vascularisation Il est intéressant de noter que les variations de la vascularisation du fond d’œil n’ont

aucune relation avec le mode de vie de l’animal. La rétine est avasculaire chez le cobaye

(animal diurne avec plus de 15% de cônes), alors qu’elle est très vascularisée chez le rat

(animal nocturne avec moins de 1% de cônes).

Chez les mammifères, à l’exception des primates, il n’y a pas d’artère centrale de la

rétine ; la vascularisation rétinienne a pour origine l’artère carotide externe, sauf chez les

primates où elle provient de l’artère carotide interne.

On peut observer plusieurs types de vascularisation rétinienne chez les mammifères par

exemple de type holangiotique chez les carnivores.

Rappel. La vascularisation de type holangiotique correspond à un apport sanguin direct de l’ensemble de la rétine. Dans le type mérangiotique, les vaisseaux se localisent à une partie seulement de la rétine et dans le type paurangiotique, la vascularisation rétinienne se localise à la région péripapillaire.

La figure VIII-8 montre différents types de vascularisation holangiotique du fond d’œil

gauche chez des mammifères : fonds d’yeux °de chiens de race Cocker (a), Boxer (b),

Akita Inu (c) et berger allemand (d), °de chats européens (e). On rencontre également

ce type de vascularisation chez les artiodactyles comme la chèvre (f), les bovins (g), les

porcins (h) et les primates (i). Le type de vascularisation mérangiotique se voit chez les

lagomorphes (lapin) (j) et le type paurangiotique chez le cheval (ongulé) (k). Il existe

également un fond d’oeil avasculaire chez le cobaye (l).

Des espèces pigmentées et des espèces albinos Il existe de nombreuses espèces animales de phénotype albinos et dont l’épithelium

pigmentaire est dépigmenté.

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La figure VIII-9 présente des exemples de fonds d’yeux d’animaux albinos chez des

espèces nocturnes comme le rat (a), la souris (b) et des espèces vivant en milieu

mésopique comme le cobaye (c) ou le lapin (d et e). Cependant on peut aussi rencontrer

des fonds d’yeux albinos chez certaines espèces diurnes comme le chat siamois (f et g)

ou le chien (h et i).

Cette absence de pigment doit être prise en considération lors de l’interprétation des

examens électrorétinographiques lors de la comparaison entre des espèces pigmentées

et des espèces ou des individus albinos [Wali, Leguire, 1992a], [Behn et al., 2003],

[Rosolen et al., 2005b] car les rétines des espèces pigmentées s’adaptent plus vite à

l’obscurité que celles des espèces albinos.

Les voies visuelles

Description anatomofonctionnelle

Chez les mammifères domestiques, la conformation anatomique des voies visuelles est

celle des primates ; seul le pourcentage de fibres décussant varie en fonction du degré

de latéralité des yeux.

Nerfs optique L’ensemble des axones des cellules ganglionnaires se regroupe pour constituer le nerf

optique. Ces fibres optiques croisent partiellement au niveau du chiasma optique.

Fibres directes Les fibres directes sont les fibres temporales (couvrant la partie nasale du champ visuel

binoculaire) ; elles sont relativement plus nombreuses dans les espèces où les yeux sont

frontaux et le champ binoculaire étendu (50% chez les primates) que dans les espèces

dont les champs monoculaires sont très étendus et les yeux latéraux (30-35% chez les

carnivores ; 16% chez le cheval et 10% chez le lapin).

Fibres croisées Quelques fibres croisées mettent en relation la rétine avec l’hypothalamus et le

mésencéphale et forment le faisceau para-optique ou système optique accessoire.

Tractus optique et voies rétinotectales Le tractus optique rassemble les fibres des deux hémirétines homolatérales et se divise

en deux racines, l’une médiale et l’autre latérale. La racine médiale entièrement croisée

est empruntés par les voies optiques rétinotectales à conduction lente et la racine

latérale, partiellement croisée est suivie par les voies optiques rétinotectales à

conduction plus rapide.

Le système optique rétinotectal est le seul système existant chez les vertébrés sans

néocortex (poissons, amphibiens, reptiles et oiseaux). Il ne permet à ces espèces que de

détecter les mouvements.

Chez les mammifères, la racine médiale du tractus optique aboutit aux collicules rostraux

(voie rétinotectale) tandis que la racine latérale qui se poursuit vers les corps géniculés

latéraux, forme la voie rétinocorticale dont le fonctionnement est similaire chez tous les

mammifères (y compris chez l’homme).

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http://lodel.irevues.inist.fr/oeiletphysiologiedelavision/index.php?id=209#tocto2n2


Cortex visuel Cependant la topographie du cortex visuel primaire peut varier en fonction de l’espèce et

même au sein d’une espèce donnée. C’est le cas de l’espèce canine qui, pour un même

génotype, présente plus de 350 phénotypes différents dont le poids varient de quelques

centaines de grammes (Chihuahua) à plusieurs dizaines de kilogrammes (Matin de

Naples) et dont la morphologie de la boîte crânienne varie du type longiligne (Lévriers,

Colleys) au type bréviligne (Boxer, Bulldog)…

Exploration rétinienne par ERG

L’ERG est l’examen fonctionnel de choix utilisé en médecine vétérinaire. Il est réalisable

dans des conditions cliniques. Il fournit des données quantifiables et comparables au

cours du temps.

De plus, les appareils disponibles sur le marché vétérinaire permettent d’effectuer des

enregistrements électrorétinographiques et un traitement du signal dans des conditions

de reproductibilité acceptables.

Cependant, cet examen de la fonction rétinienne reste un examen complémentaire qui

doit être replacé dans le contexte clinique pour lequel il a été demandé.

Les conditions de genèse de l’ERG flash

L’exploration fonctionnelle par ERG chez les animaux, sujets non verbal et non

coopératifs, doit se faire sous anesthésie générale.

Les conditions de stimulation et de recueil du signal doivent être effectuées dans des

conditions de reproductibilité afin de limiter les facteurs de variabilité et d’obtenir des

réponses interprétables.

L’éclairement rétinien doit être constant et uniforme pendant toute la durée des

différentes séquences de la procédure.

La gestion de ces contraintes techniques, la connaissance anatomophysiologique de

l’espèce examinée et l’application de protocoles raisonnés sont alors des éléments

essentiels pour l’interprétation correcte de l’ERG chez l’animal.

Le choix du stimulateur et de la stimulation

Le stimulateur Pour des raisons de conformation anatomique de la tête (présence d’un museau allongé)

et de contrôle de la ventilation des animaux anesthésiés, par sonde endotrachéale,

l’utilisation d’une coupole unique ou « Ganzfeld » est difficile sauf pour des espèces de

petite taille.

La plupart des systèmes proposés chez l’animal pour réaliser des ERG sont des

photostimulateurs doubles équipés de lampes xénon ou de LED achromatiques. Ils sont

orientables pour que leur plan de stimulation soit parallèle au plan pupillaire (figure VIII-

10).

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Niveau lumineux de la stimulation Les stimulations utilisées sont achromatiques, d’intensités modulables, croissantes à

partir d’une valeur minimale de 0,05 cd.s/m² (ou cd.m-².s) (stimulation de niveau

lumineux scotopique) jusqu’à une valeur maximale de 6,4 cd.s/m² (stimulation de niveau

lumineux photopique). Il est également possible de délivrer d’abord la stimulation la plus

intense puis les suivantes par ordre décroissant. Le pas entre chaque stimulation

successive est de 0,3 unité logarithmique.

Cela revient à dire, par exemple pour les stimulations croissantes, qu’on double la suivante par rapport à la précédente. En effet si L2 = 2L1 : L2/L1 = 2 et log10 2 = 0,3. On peut exprimer les luminances des stimulations directement en log10 et passer de la précédente à la suivante en ajoutant 0,3 unité log (log102). Voir tableau VIII-3 pour les conversions.

Les conditions de stimulation

Adaptation rétinienne Selon que l’examen s’applique à des espèces diurnes ou nocturnes, l’adaptation de la

rétine à une ambiance stable n’est pas la même.

Deux paramètres sont à considérer, d’une part, l’état d’adaptation de la rétine lié aux

cycles circadiens et, d’autre part, le fond adaptant de niveau lumineux constant et

uniforme qui permet d’obtenir un état d’adaptation rétinien stable sur lequel une

stimulation peut être délivrée.

Espèces diurnes Pour les espèces diurnes, les sujets sont placés dans une pièce où règne une ambiance

de niveau lumineux photopique modéré stable. Ils y resteront au moins deux heures

[Marmor MF, Lurie M, 1979], [Marmor, 1991]. Cette ambiance photopique stable est

mise à profit pour réaliser l’anesthésie et la préparation du sujet. Ensuite les sujets sont

placés devant un fond adaptant de niveau lumineux constant et uniforme pendant au

moins 10 minutes [Marmor et al., 2009].

Espèces nocturnes Pour les espèces nocturnes, les sujets sont mis dans une pièce obscure pendant plusieurs

heures. L’anesthésie et la préparation du sujet se font à l’obscurité.

Stimulations « plein champ » La plupart des appareils qui permettent d’enregistrer des ERG chez l’animal de taille

moyenne ou de grande taille, sont constitués de deux photostimulateurs équipés de

lampes xénon ou de LED (figure VIII-10).

La surface stimulante de ces photostimulateurs doit être suffisamment large pour obtenir

des stimulations de type « plein champ ». Pour cela, le photostimulateur doit être placé

de telle sorte que l’angle sous lequel la surface stimulante est vue, soit le plus large

possible.

De plus, l’éclairement rétinien dépendant du carré de la distance qui sépare la rétine

stimulée de la surface stimulante, il faut toujours placer le stimulateur à la même

distance de la cornée afin de se placer dans des conditions reproductibles de stimulation.

La figure VIII-11 montre la taille de la surface stimulante (a), le positionnement de l’œil

et celui du photostimulateur (d) afin de réaliser des stimulations dans des conditions

« plein champ ».

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Rappel. Avec le stimulateur utilisé, la surface stimulante (a) (source LED + diffuseur) a un diamètre de 5,5 cm. Elle doit être placée à une distance inférieure à 1,5 cm afin que l’angle sous lequel est vue la stimulation soit supérieur à 130° : c’est une stimulation « plein champ » (figure III-12).

Les conditions de recueil et de traitement du signal

La préparation du sujet

L’anesthésie Une simple sédation ne suffit pas pour réaliser des ERG chez l’animal car l’utilisation de

flashs peut provoquer des mouvements de recul et des clignements de paupières.

Quelle que soit l’espèce, les examens se font tous sous anesthésie générale. Une voie

d’abord veineuse et une sonde endotrachéale sont utilisées afin d’assurer une anesthésie

dans des conditions de sécurité optimale.

Plusieurs types d’anesthésie peuvent être utilisés. Il convient donc de connaître

précisément les modifications induites par les différentes substances utilisées sur les

paramètres de l’ERG (diminution/augmentation des amplitudes, des temps de

culmination, disparition de certaines ondes) et d’en tenir compte lors de l’interprétation

des ERG [Morgan, Ward, 1970], [van Norren, Padmos, 1975], [van Norren, Padmos,

1977], [Stute A et al., 1978], [Raitta et al., 1982], [Murray, Borda, 1984], [Jarkman et

al., 1985], [Wasserschaff, Schmidt, 1986], [Malecki H et al., 1996], [Yanase, Ogawa,

1997], [Sloan, 1998], [Clarke, 1999], [Chaudhary et al., 2003], [Kommonen et al.,

2007], [Ropstad et al., 2007], [Norman et al., 2008], [Varela Lopez et al., 2010] (voir ci-

dessous).

Température corporelle Pendant toute la durée de l’anesthésie, il convient également de maintenir la

température corporelle constante par des systèmes chauffants. Une baisse de

température de quelques degrés peut entraîner, par exemple, des diminutions

d’amplitudes des ondes-a et b de l’ERG [Mizota, Adachi-Usami, 2002], [Kong, Gouras,

2003].

La fixation du globe Pendant l’anesthésie, le globe oculaire peut effectuer des mouvements de rotation

entraînant une modification de l’axe optique. Les conditions de stimulation et

d’enregistrement risquent ainsi d’être modifiées en cours d’enregistrement.

Il convient donc d’utiliser un système qui permet de fixer le globe pendant toute la durée

de l’examen. Un simple blépharostat permet de maintenir les paupières ouvertes mais

non pas d’assurer la fixité du globe.

La fixation peut être faite au moyen de fils de traction ou bien en utilisant les clips servant à la fois de fixateur et d’électrode active (électrode clip, Siem-Biomédicale, Nîmes, France)

Dilatation pupillaire Une dilatation pupillaire pharmacologique (Tropicamide®) permet d’obtenir un diamètre

pupillaire constant pendant toute la durée de l’examen. Il est mesuré au début (figure

VIII-11-b et c) et à la fin des enregistrements grâce à un compas à strabisme pour

s’assurer que le diamètre pupillaire reste de taille constante durant toute la procédure.

Cette dilatation pupillaire est gage d’enregistrement des « meilleures » réponses c'est-à-

dire des réponses les plus amples.

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Figure VIII-11 : la taille pupillaire mesurée chez ce chien atteint de cataracte après

dilatation est de 11 mm (c). Une fois ce diamètre pupillaire mesuré, le photostimulateur

(a) est rapproché (b) à une distance inférieure à 2,25 cm (flèche rouge) (d) puis toujours

replacé à la même distance lors d’examens ultérieurs.

Les conditions de stimulation plein champ, dilatation pupillaire maximale, constance de la

distance œil-surface stimulante sont des gages de reproductibilité des réponses pour tous

les examens ultérieurs.

Les différents types d’électrodes de recueil du signal

Electrodes actives Plusieurs types d’électrodes actives peuvent être utilisés chez l’animal pour le recueil de

l’ERG [Steiss JE et al., 1992], [Esakowitz et al., 1993], [Hennessy, Vaegan, 1995],

[Bayer et al., 1999], [Rosolen et al., 2002], [Yin, Pardue, 2004], [Mentzer et al., 2005].

Les électrodes cornéennes permettent d’avoir un bon contact mais l’angle de courbure

cornéen varie en fonction de l’espèce animale et il est difficile d’utiliser les mêmes

électrodes que celles commercialisées pour usage humain.

La figure VIII-13 montre des réponses ERG obtenues chez le même animal dans les

mêmes conditions de stimulation « plein champ » œil par œil, en utilisant différents types

d’électrodes de recueil.

Figure VIII-13-a. L’électrode aiguille active est piquée en partie dans la paupière

inférieure en voie sous-cutanée. La réponse de l’œil gauche est contaminée par de

l’électromyogramme. Bien que l’œil de l’animal soit normal, les réponses enregistrées

pour chacun des deux yeux ne sont pas superposables.

Figure VIII-13-b. L’électrode aiguille active est placée dans le canthus externe, près du

pôle postérieur. Il n’est pas possible d’en contrôler la direction qui diffère nécessairement

entre l’œil gauche et l’œil droit. Cette variation de direction de recueil se traduit par des

réponses différentes pour chaque œil. Dans ce cas également, les réponses ne sont pas

superposables.

Figure VIII-13-c. L’électrode est de type cornéenne : c’est une électrode JET, constituée

d’un anneau d’or. L’absence de fixation du globe se traduit par une dissymétrie entre les

réponses recueillies sur l’œil droit et sur l’œil gauche.

Figure VIII-13-d. L’électrode clip est placée en région sous-conjonctivale, à 12h et à

moins d’un millimètre du limbe. Le clip assure à la fois le recueil du signal, la fixation du

globe et une légère traction vers l’avant qui évite tout prolapsus de la membrane

nictitante, très développée chez les animaux. Les réponses obtenues pour chaque œil

sont superposables. L’usage de cette électrode est atraumatique ; elle permet de

renouveler des enregistrements chez le même animal au cours de sessions différentes et

de recueillir des réponses reproductibles.

Remarque importante. Pour chaque enregistrement, il est indispensable de préciser la méthode utilisée ainsi que le coefficient de variation des paramètres de l’ERG en fonction de la technique utilisée, pour permettre la comparaison des résultats.

Le tableau VIII-4 montre les coefficients de variations des paramètres de l’ERG

enregistrés avec différents types d’électrodes, selon différents auteurs. Il apparaît que

quels que soient les auteurs et le type d’électrodes, le coefficient de variation des temps

de culmination est nettement inférieur à celui des amplitudes, quelle que soit l’onde

mesurée. Cependant lorsque le globe est fixé (clip), le coefficient de variation des

amplitudes mesurées est inférieure à celui obtenu avec une électrode par simple contact.

11


Il existe également des électrodes actives constituées d’un stimulateur LED intégré

[Kooijman, Damhof, 1980], [Kooijman, Damhof, 1981]. Les résultats présentés dans le

tableau VIII-4 par Maehara ont été obtenus avec ce type d’électrode de contact

contenant un stimulateur intégré.

Electrodes de références Les électrodes de référence doivent être placées en sous-cutanée stricte afin d’éviter

l’enregistrement de l’électromyogramme. Ce sont, de préférence, des aiguilles à

acupuncture qui évitent tous risques d’hémorragies sous-cutanées.

Le traitement du signal Il est identique à celui pratiqué chez l’homme décrit au chapitre V-1.

Les protocoles

Tester la réponse du système photopique

L’étude du système photopique se fait en ambiance photopique avec des stimulations de

niveaux lumineux photopiques. On utilise d’abord une stimulation flash de basse

fréquence temporelle (1 à 2 Hz) dite « stimulation flash » d’intensité croissante jusqu’à

obtenir la valeur maximale de l’amplitude de l’onde-b de la cone-response dite « Photopic

Hill ». Cette intensité maximale est ensuite utilisée comme stimulation à la fréquence

temporelle de 30 Hz, dite « stimulation flicker » pour obtenir la flicker-response.

Ces deux modes de stimulation permettent de recueillir les réponses du système

photopique provenant de structures d’origines prépondérantes différentes.

Cone-response d’amplitude maximale ou Photopic Hill Dans une ambiance de niveau lumineux photopique suffisante pour que les bâtonnets

fonctionnent en mode saturé, l’augmentation (ou la diminution à partir d’une valeur

maximale) de l’intensité de la stimulation (par pas de 0,3 unité logarithmique) entraîne

une variation conjointe de l’amplitude de l’onde-a et de l’onde-b.

Augmentation linéaire de l’onde-a L’amplitude de l’onde-a croît de façon linéaire en fonction du logarithme de l’intensité de

la stimulation (figure VIII-14).

Augmentation non-linéaire de l’onde-b Par contre, l’amplitude de l’onde-b commence par croître, passe par un maximum puis,

alors que l’intensité de la stimulation continue à croître, diminue jusqu’à un plateau

(figure VIII-14. Cette amplitude maximale de l’onde-b est dite « Photopic Hill » ou Vmax

[Peachey et al., 1992], [Wali, Leguire, 1992b], [Lachapelle et al., 2001], [Rufiange et al.,

2003].

° Origine physiologique probable. Cette variation non linéaire de l’amplitude de l’onde-b

de la cone-response de l’ERG flash est probablement le résultat de l’inégale contribution

à sa constitution des réponses des cellules bipolaires de cônes ON et OFF. Jusqu’à

l’intensité Imax, l’amplitude de l’onde-b résulterait d’une participation des réponses des

bipolaires de cônes ON, prépondérante sur celle des bipolaires de cônes OFF (donc

davantage de dépolarisation) puis, l’intensité continuant à croître, l’amplitude de l’onde-b

résulterait d’une participation plus importante des réponses des bipolaires de cônes OFF

(donc davantage d’hyperpolarisation) ayant pour conséquence une décroissance de

l’amplitude de l’onde-b [Lachapelle, et al., 2001], [Rufiange, et al., 2003].

12

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Courbe « Intensité-réponse » Il est possible d’établir une courbe « intensité-réponse » pour chaque espèce testée et

chaque sujet testé. Pour se faire, on recueille en ambiance photopique (luminance

comprise entre 20 cd/m² et 30 cd/m²), les ERG flash évoqués par 10 à 15 stimulations

d’intensités successivement croissantes par pas de 0.3 unité logarithmique entre deux

intensités successives et de basse fréquence temporelle.

L’intensité peut avoir des valeurs décroissantes à partir d’une valeur maximale comme sur la figure VIII-14 : réponses de (a) à (h), les réponses étant rigoureusement superposables [Wali, Leguire, 1992b].

On porte en abscisse, le logarithme de l’intensité de la stimulation et, en ordonnée,

l’amplitude de l’onde-b de la cone-response, puis on détermine l’intensité dite Imax qui

correspond au Photopic Hill (ou Vmax). Dans l’exemple donné Imax = 0,21 log cd.s/m².

La figure VIII-14 montre comment rechercher le Photopic Hill chez un chien en utilisant

une fréquence temporelle de 1.3 Hz.

L’intensité la plus forte (a) correspond à 0.81 log cd.s/m², la plus faible (h) est de -1.29 log cd .s/m². Chaque intensité intermédiaire (b-g) correspond à un pas de 0.3 log cd.s/m². Dans ce cas l’intensité pour laquelle on mesure une amplitude de l’onde-b maximale est de 0.21 log cd.s/m². On notera une légère dissymétrie entre œil droit (101 µV) et œil gauche (91 µV), de l’ordre de 10%. C’est une différence interoculaire qui reste dans les limites de la normale chez le chien.

° Intérêt de déterminer et d’utiliser Imax. L’amplitude maximale est une caractéristique

du système photopique indépendante de l’intensité du fond adaptant [Lachapelle, et al.,

2001]. Figure VIII-15-a montre la cone-response d’un sujet évoquée avec Imax

précédemment déterminée (voir figure VIII-14-c).

Utiliser l’intensité Imax de chaque individu pour évoquer la réponse du système

photopique permet de se situer dans des conditions de stimulations optimales et

reproductibles. Cette intensité peut être différente selon les individus testés, mais sa

mise en œuvre pour l’enregistrement des réponses du système photopique de chacun,

limite significativement la variabilité interindividuelle des amplitudes des ondes-b.

Flicker-response avec des stimulations flash de fréquence

temporelle 30 Hz La stimulation flash de niveau lumineux photopique et d’intensité correspondant à Imax,

est délivrée à la fréquence temporelle de 30 Hz pendant au moins 15 secondes sur le

même fond adaptant photopique que celui utilisé précédemment. Elle est dite

« stimulation flicker ». On recueille la flicker-response ou réponse flicker qui est le reflet

des structures photopiques essentiellement postréceptorales (figure VIII-15-b).

Tester la réponse du système scotopique

La « stimulation flash » Le test du fonctionnement du système des bâtonnets s’effectue en ambiance scotopique

(obscurité). La stimulation est achromatique, de niveau lumineux scotopique de 2,5 à 3

unités logarithmiques inférieures à celui utilisé pour tester le système photopique.

Elle est délivrée à une fréquence temporelle de 0,1 Hz, répétée une, trois ou cinq fois à

différents temps d’adaptation à l’obscurité : juste à la mise à l’obscurité après une

adaptation à un fond adaptant de niveau lumineux photopique, au temps T=0 alors qu’il

n’y a pas encore eu le temps nécessaire pour que la rétine puisse s’adapter à l’obscurité,

puis au moins après 30 minutes d’adaptation à l’obscurité, lorsque la rétine est

totalement adaptée à l’obscurité (figure VIII-16 et figure VIII-17 T=0 mn et T=32 mn).

13


L’adapto-ERG [Alfiéri R, Solé P, 1966]. Entre le moment de la mise à l’obscurité (t0=0) et durant les 30

minutes que dure l’adaptation de la rétine à l’obscurité, il est possible d’enregistrer des

ERG flash à intervalles réguliers du temps d’adaptation ; on a choisi t1=2mn, t2=4mn,

t3=8mn, t4=16mn, t5=32mn après la mise à l’obscurité.

Pour évoquer l’ERG à chaque temps ti dans l’ambiance scotopique, on utilise de 3 à 5

stimulations flash, toujours d’un même niveau lumineux scotopique, délivrées à la

fréquence temporelle de 0,1 Hz.

L’amplitude de l’onde-b des ERG est ensuite mesurée ; elle peut être portée en fonction

du temps d’adaptation : c’est l’« adapto-ERG » ; elle montre que l’amplitude croît de

façon régulière de plus de 30%, associée à une augmentation du temps de culmination

de l’onde-b de plus de 2 écarts-type.

La figure VIII-16 montre les réponses du système scotopique à une stimulation de niveau lumineux scotopique toujours identique, à différents temps d’adaptation à l’obscurité. L’amplitude de l’onde-b croît. L’ «adapto-ERG » correspond à la représentation de l’amplitude de l’onde-b en fonction du temps d’adaptation à l’obscurité.

Bases physiologiques Le potentiel de l’épithélium pigmentaire est stable quand l'adaptation de la rétine à une

ambiance photopique est d’au moins deux heures [Marmor MF, Lurie M, 1979], ou celle à

une ambiance scotopique d’au moins 40 minutes [Giessmann, Lutze, 1971] [Le Grand Y,

1972].

La différence de potentiel entre la cornée et la rétine dépend de la valeur du potentiel de

l'épithélium pigmentaire qui est variable selon l’état d’adaptation de la rétine à la lumière

ou à l’obscurité. En effet, lors du passage d'un état d'adaptation à l'autre, le potentiel de

l'épithélium pigmentaire passe par une variation maximale de la polarisation de sa

membrane basale, qui survient entre la 5ième et la 10ième minute après le changement

d'état d'adaptation.

Chez l’homme, cette variation maximale de polarisation de l’épithélium pigmentaire peut

être appréciée par l’enregistrement de l’EOG. Elle correspond à la survenue du Light Peak

en ambiance photopique ou du Dark Trough en ambiance scotopique.

Lorsque l’ERG est enregistré à intervalles réguliers au cours de l’adaptation à l’obscurité à

l'aide d'une stimulation flash de niveau lumineux scotopique (donc n’évoquant que la

seule réponse du système scotopique) juste après que la rétine ait été préalablement

adaptée à la lumière, l’amplitude de l’onde-b dépend étroitement d’un ensemble de

mécanismes intra-épithéliaux à l’origine de l’évolution de son potentiel.

Intérêt de l’adapto-ERG Suivre la variation de l’amplitude de l’onde-b de l’ERG du système des bâtonnets au

cours de l’adaptation à l’obscurité permet d’apprécier la cinétique de l’adaptation de la

rétine liée au fonctionnement conjoint du système des bâtonnets et de l’épithélium

pigmentaire, donc d’apprécier, de façon indirecte, le fonctionnement de l'épithélium

pigmentaire.

Dans l’impossibilité d’enregistrer un EOG chez l’animal, l’adapto-ERG permet d’apprécier

de façon indirecte certains aspects du fonctionnement de l’épithélium pigmentaire sous la

dépendance du système des bâtonnets. Il exclut cependant le reflet du fonctionnement

de la membrane basale [Rigaudière F. et al., 2005].

14

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Tester la réponse des deux systèmes

En fin d’adaptation à l’obscurité, toujours en ambiance scotopique, on peut délivrer une

stimulation unique, de niveau lumineux photopique et d’intensité correspondant à la

valeur du Imax. Elle évoque la réponse conjointe des deux systèmes des cônes et des

bâtonnets : c’est la mixed-response (figure VIII-17).

Tester selon les espèces

Les espèces diurnes Pour les espèces diurnes, on s’intéresse essentiellement au fonctionnement du système

des cônes dans une moindre mesure celui du système des bâtonnets.

Les espèces nocturnes Pour les espèces nocturnes dont la rétine est pauvre en cônes, on étudie principalement

le fonctionnement du système des bâtonnets.

Les facteurs affectant l’ERG flash

Le type d’anesthésique Différents types d’anesthésiques sont utilisés selon les espèces, la durée et la profondeur

de l’anesthésie obtenue. Les molécules circulantes peuvent interférer avec les différents

neurotransmetteurs rétiniens. Dans certains cas, les molécules d’anesthésique injectées

peuvent bloquer la transmission du signal intrarétinien. Lors de la stimulation lumineuse,

une forte diminution d’amplitude d’une ou de plusieurs réponses selon les séquences

mises en œuvre, voire une absence d’ERG, sont directement liées à ce blocage des

processus intrarétiniens. Il ne faut pas alors en conclure que la rétine présente une

altération intrinsèque puisque la réponse recueillie n’est liée qu’à la modification

fonctionnelle conjoncturelle.

Chez l’animal, les anesthésiques les plus fréquemment utilisés sont soit injectés par voie

veineuse ou intramusculaire, soit inhalés. Les effets observés dépendent de la dose

utilisée mais également de la sensibilité de l’espèce animale.

Parmi les substances utilisées, chez le rat, le telazol -un anesthésique dissociatif- induit

une augmentation d’amplitude surtout de l’onde-b et une augmentation des temps de

culmination des réponses par rapport à celles obtenues avec du nembutal [Chaudhary, et

al., 2003].

Chez le chien, l’association kétamine-acépromazine induit une augmentation de

l’amplitude de l’onde-b au cours de l’adaptation à l’obscurité et une réduction du temps

d’obtention de la réponse maximale par rapport à l’utilisation de la kétamine seule

[Malecki H, et al., 1996].

Autre substance fréquemment utilisé chez les carnivores (chien et chat), un

alpha2agonist (hydrochloride de médétomidine) induit une diminution des amplitudes et

une augmentation des temps de culmination des ondes [Norman, et al., 2008].

L’utilisation d’anesthésiques volatils (halothane et sévoflurane) peut induire une

diminution de l’amplitude de l’onde-b dans des conditions scotopiques [Yanase, Ogawa,

1997] mais dans ce cas, c’est surtout l’hypercapnie qui est à l’origine de cette diminution

d’amplitude [Varela Lopez, et al., 2010].

Il faut donc soigneusement choisir l’anesthésique qui doit être bien adapté à l’animal

testé et qui doit présenter le meilleur compromis entre les différentes contraintes

physiologiques et techniques.

15


Le statut physiologique de l’animal L’ovulation peut influencer les paramètres de l’ERG [Polifrone S et al., 2004]. Chez la

ratte, ces auteurs ont montré que pendant les périodes de proestrus-oestrus, les

amplitudes des ondes recueillies dans des conditions scotopiques et photopiques étaient

significativement plus grandes (environ 40%) qu’en période de metestrus-diestrus. Le

cycle de la ratte étant de 4 jours, c’est un facteur dont il faut tenir compte lors d’études

réglementaires en toxicologie car il peut augmenter la variabilité dans le groupe des

animaux femelles.

La température Les variations de la température corporelle peuvent modifier les valeurs des paramètres

de l’ERG. Un abaissement quelques degrés peut entraîner une diminution des amplitudes

des ondes -a et -b [Kong, Gouras, 2003]. C’est donc un facteur qu’il faut prendre en

considération et on doit maintenir une température constante par l’utilisation de

systèmes chauffants, pendant toute la durée d’un examen réalisé sous anesthésie

générale.

L’influence du Tapetum lucidum Le Tapetum lucidum n’influence pas directement les caractéristiques des onde-a et -b de

l’ERG flash des deux systèmes, mais semble être à l’origine d’une déflection négative qui

suit l’onde-b et que l’on observe aussi bien en ambiance photopique qu’en ambiance

scotopique [Rosolen et al., 2005a]. Cette déflection négative n’a pas été mise en

évidence chez les espèces animales ne possédant pas de Tapetum lucidum [Rosolen et

al., 2008]. On n’a pas d’explication physiologique à cet effet.

Le vieillissement Le vieillissement est l’action du temps sur les êtres les prédisposant à la mort. L’étude de

la biologie du vieillissement montre que des phénomènes moléculaires sont à l’origine de

modifications cellulaires puis tissulaires se traduisant par une augmentation de la rigidité

du collagène, notamment au niveau des vaisseaux sanguins et par une accumulation de

« vieilles » molécules non dégradées.

Processus oxydatifs L’oxygène indispensable à la vie, génère, lors de son métabolisme, des radicaux libres

qui oxydent les différentes molécules cellulaires comme l’ADN, les lipides et les protéines.

Ces mécanismes sont manifestes dans le cerveau qui est un tissu très consommateur en

oxygène du fait de son activité neuronale. De plus, l’absence de renouvellement des

neurones rend ce tissu très vulnérable à l’action de ces radicaux libres.

Cet aspect est renforcé dans l’œil car la rétine est le tissu de l’organisme le plus

consommateur en oxygène et en glucose. L’apport en glucose et en oxygène est assuré

au niveau de la choroïde, par de très nombreux vaisseaux sanguins fenestrés,

permettant d’atteindre, au niveau des photorécepteurs, une concentration d’oxygène

proche de la pression partielle d’oxygène du sang.

L’œil : miroir du vieillissement L’œil est une « fenêtre d’observation » facilement accessible à la visualisation, à la fois

de la microcirculation mais aussi de l’état neurologique cérébral.

L’examen ophtalmologique permet de rechercher des marqueurs du vieillissement au

niveau de la surface oculaire, de l’angle iridocornéen, du cristallin ou du fond d’œil. Ces

observations donnent des informations sur l’état physiologique de l’animal vieillissant

16


Vieillissement de la surface oculaire Au niveau de la surface oculaire, le vieillissement de la matrice extracellulaire stromale

est caractérisé par l’augmentation de l’espacement interfibrillaire et intramoléculaire du

collagène laissant des espaces où peuvent s’accumuler les produits de la glycation. Ainsi

l’œil est-il un organe particulièrement sensible aux effets du vieillissement.

Vieillissement du cristallin et de l’angle irido-cornéen L’accumulation de produits de la glycation au niveau de l’angle iridocornéen et du

cristallin favorise l’apparition d’une cataracte et d’un épaississement du trabéculum. En

conséquence, on observe une diminution de l’évacuation de l’humeur aqueuse et une

augmentation de la pression intra-oculaire qui aboutit, à terme, à un glaucome.

Augmentation de l’espérance de vie Enfin, il est intéressant de constater qu’à l’instar de l’homme, l’espérance de vie des

animaux de compagnie augmente, dévoilant les mêmes types de pathologies liées au

vieillissement.

Retentissement sur l’ERG Ces facteurs de vieillissement peuvent retentir sur les caractéristiques de l’ERG

enregistré, par simple modification des paramètres de la stimulation qui arrive

effectivement sur la rétine.

L’animal médicalisé L’animal comme l’homme est de plus en plus médicalisé. La prise de médicaments au

long cours peut entraîner des intoxications pouvant affecter le système visuel si la

posologie n’est pas respectée.

Médicaments à visée cardiovasculaire Les médicaments cardiovasculaires tels que l’amiodarone (Cordarone®), peuvent induire

un effet toxique sur le nerf optique. D’autres, comme le diltiazem, peuvent avoir des

effets bénéfiques en limitant les phénomènes d’excitotoxicité due à un excès glutamate

[Frasson et al., 1999], [Vallazza-Deschamps et al., 2005].

Autres… Certains antibiotiques, antimycosiques, antiseptiques intestinaux (Quinocarbine®),

antidépresseurs (iproniazide) peuvent favoriser des accidents ischémiques du nerf

optique [Gelatt et al., 2001], [Penha et al., 2010]. Il convient donc, en cas d’atteinte

bilatérale de la fonction visuelle, de savoir rechercher une éventuelle origine toxique.

La prise d’hormones thyroïdiennes peut retentir sur le fonctionnement rétinien et

entraîner une diminution des temps de culmination des ondes aussi bien des systèmes

photopique que scotopique [Durieux et al., 2008].

Les composantes de l’ERG et leurs origines

Elles ne diffèrent pas de celles décrites pour l’homme et trouvées après expérimentation

chez les primates ; elles sont commentées au chapitre V-3

17

http://lodel.irevues.inist.fr/oeiletphysiologiedelavision/index.php?id=115#tocfrom2n2

http://lodel.irevues.inist.fr/oeiletphysiologiedelavision/index.php?id=115#tocfrom2n2



Indications de l’ERG flash chez l’animal

L’objet de ce chapitre est de montrer et commenter des enregistrements réalisés en

pratique courante vétérinaire, chez des patients atteints de pathologies ophtalmologiques

et pour lesquels l’ERG permettra d’établir un diagnostic, de proposer un choix

thérapeutique et d’établir un pronostic.

Exemples de résultats normaux

Figure VIII-15 et figure VIII-17 montrent les résultats d’ERG normaux enregistrés chez

un sujet normal (un chien) en pratique clinique courante, selon le protocole décrit ci-

dessus avec test du fonctionnement du système des cônes d’une part, du système des

bâtonnets, de l’autre et des deux systèmes conjointement.

Ce protocole d’examen ERG est préconisé chez le chien par le REOVVA (Réseau Européen

en Ophtalmologie Vétérinaire et Vision Animale : voir http://www.reovva.com).

Situations cliniques

Le fond d’œil n’est pas visible

Toute opacité des milieux oculaires : cornée, cristallin, vitré, ne permet pas de voir le

fond d’œil lors de l’examen ophtalmologique.

Patient non verbal, l’animal de compagnie, chien ou chat, peut être opéré d’une cataracte

ou d’une kératite pigmentaire envahissante afin de recouvrer la vue, à condition que la

rétine soit correctement fonctionnelle. L’ERG est donc un examen indispensable à réaliser

avant toute intervention chirurgicale.

Dans le cas où la fonction rétinienne se révèle correcte, l’ablation chirurgicale de l’opacité

invalidante permettra une projection correcte sur la rétine des stimulations visuelles et,

le plus souvent, de recouvrer un certain degré de vision.

Toutefois, il faut garder à l’esprit que l’ERG reflète le fonctionnement global de la rétine

et que, bien qu’il n’y ait pas de macula stricto sensu chez l’animal, un petit nombre de

photorécepteurs peuvent fonctionner et permettre à l’animal de se déplacer dans un

environnement qu’il connaît bien en compensant son handicap visuel par son flair.

Cataracte traumatique unilatérale La figure VIII-18 montre l’ERG d’un chien de race cocker atteint d’une cataracte

unilatérale droite apparue quelques mois après un traumatisme crânien, à la suite d’une

chute.

Figure VIII-18-a et b. Conditions de stimulation : Test du système des cônes : 15

stimulations de niveau lumineux considéré comme photopique (-0.09 log cd.s/m²)

délivrées en ambiance photopique à la fréquence temporelle de 1.3 Hz (a) et de 30 Hz

(b).

Remarque. Cette valeur correspond à 0,8 cd.s/m², ce qui est, d’un point de vue métrologique, un niveau mésopique. Cependant, elle est utilisée par plusieurs auteurs qui la considère comme étant du domaine photopique [Dorfman et al., 2010]…

Analyse. A droite : les réponses ne sont pas discernables. A gauche : les réponses sont

normales.

18

http://www.reovva.com/


Figure VIII-18-c et d. Conditions de stimulation : 3 stimulations de niveau lumineux

scotopique (-2.49 log cd.s/m²) sont délivrées en ambiance scotopique à la fréquence

temporelle de 0.1 Hz, à t=0 (c) puis après 30 mn d’adaptation (d).

Analyse. A droite : les réponses ne sont pas discernables. A gauche : les amplitudes des

réponses croissent normalement au cours de l’adaptation à l’obscurité de 69 µV (c) à 115

µV (d).

Conclusion. On en conclut que le fonctionnement neurorétinien est anormal à droite et

normal à gauche. La cataracte droite apparue après le traumatisme crânien est fort

probablement associée à un trouble majeur de l’électrogenèse rétinienne droite, par

décollement rétinien, intoxication rétinienne après hémorragie du vitré ou autres... La

cure chirurgicale de la cataracte droite ne permettra probablement pas à ce sujet de

recouvrer la vue de son œil droit. Il a été décidé de s’abstenir.

Cataracte bilatérale

Cataracte simple Figure VIII-19. Il s’agit d’un caniche de 6 ans, atteint d’une cataracte bilatérale.

Les réponses du système des cônes (a) et (b), du système des bâtonnets (c) et (d) et les

réponses mixtes des deux systèmes sont bien discernables et normales.

On en conclut que les deux yeux présentent une électrogenèse rétinienne normale et

peuvent donc être opérés.

Cataracte simple du sujet âgé Figure VIII-20. Il s’agit d’un caniche âgé de 14 ans. Les réponses des deux systèmes

sont d’amplitudes diminuées par rapport aux valeurs trouvées chez un animal de même

race, mais plus jeune. Par contre, les temps de culmination des différentes ondes sont

comparables à ceux du sujet plus jeune.

On en conclut que l’électrogenèse rétinienne de chaque œil est sensiblement normale.

L’asymétrie d’amplitude entre l’œil droit (réponse plus ample) et l’œil gauche peut être

due à l’asymétrie d’intensité de la cataracte. On peut donc intervenir.

Cataracte associée à un dysfonctionnement rétinien Figure VIII-21. Il s’agit d’un Yorkshire âgé de 8 ans qui présente une cataracte bilatérale.

Pour chacun des deux yeux, les réponses des deux systèmes sont discernables du bruit

de fond. Les réponses sont plus amples à droite qu’à gauche, mais restent d’amplitude et

de temps de de culmination dans les limites de la normale, sauf pour la séquence (d)

(c'est-à-dire après 30 mn d’adaptation à l’obscurité) où l’amplitude de la réponse est

inférieure à la normale.

Ce résultat suggère la présence, derrière la cataracte, d’un dysfonctionnement rétinien

débutant à gauche et portant majoritairement sur le système des bâtonnets.

Dans ce cas, le vétérinaire électrophysiologiste fait son rapport. Il suggère logiquement une simple surveillance, mais c’est le propriétaire qui décide en dernier ressort, d’une intervention ou non.

Cataracte associée à une probable atrophie rétinienne La figure VIII-22 concerne un chien de race caniche nain, âgé de 7 ans qui présente une

cataracte bilatérale à travers laquelle il n’est pas possible de voir le fond d’œil.

19


Les réponses du système des cônes et du système des bâtonnets ne sont pas

discernables, attestant d’un trouble majeur du fonctionnement des deux neurorétines.

Compte tenu de l’âge et de la race, ces résultats sont compatibles avec une atrophie

rétinienne progressive à un stade déjà avancé.

L’intervention chirurgicale d’extraction des cristallins ne permettra pas à ce patient de

recouvrer la vue. Il a été décidé de s’abstenir.

Les affections rétiniennes hérédodégénératives

Au côté de l’homme depuis bien longtemps, le chien partage également avec lui son

environnement, ses expositions aux agents chimiques, ses lieux de vie, ses stress et

parfois même son alimentation. De plus c’est après l’homme, l’espèce qui bénéficie de la

meilleure surveillance médicale. Le chien développe des affections spontanées

homologues de celles rencontrées chez l’homme.

Les rétinopathies pigmentaires du chien Appelées aussi atrophies rétiniennes progressives, ce sont les dystrophies rétiniennes les

plus fréquemment rencontrées [Petersen-Jones, 2005]. Elles sont caractérisées par une

hétérogénéité clinique, génétique et moléculaire.

Chez le chien, les critères sont similaires à ceux rencontrés dans l’espèce humaine. Les

manifestations primaires du déficit visuel sont décrites par le propriétaire de l’animal qui

remarque une modification dans le comportement de son chien au cours du jeu.

L’examen du fond d’œil révèle des lésions identiques à celles observées chez l’homme.

Exemple d’évolution chez un chien Les figures VIII-23 à 25 montrent des différents stades de rétinopathie pigmentaire chez

un caniche LOF (Livre des Origines Françaises) dont les premiers symptômes sont

apparus à l’âge de cinq ans. Il a été suivi sur une période de 2 ans.

Au début de l’affection, le propriétaire de l’animal a noté une diminution de l’activité du

jeu de son animal.

Figure VIII-23. Lors de l’examen initial, on observe déjà sur le fond d’œil quelques zones

d’hyperréflectivité discrètes, bilatérales et souvent symétriques (flèches). Les réponses

du système photopique sont normales (a) et (b) ; celles de l’adapto-ERG (c) et (d)

montrent bien une augmentation d’amplitude des ondes-b, identiques pour les deux yeux

mais on observe une augmentation des temps de culmination plus importantes que ce

qui est enregistré chez des animaux normaux de même race et de même âge.

L’aspect du fond d’œil et ce résultat fonctionnel font suspecter un début d’atrophie

rétinienne affectant primitivement le système scotopique (étiqueté stade 1).

Figure VIII-24. Six mois plus tard, le propriétaire de l’animal note une diminution de son

activité dans la pénombre ou la nuit. Le fond d’œil montre une papille grise et une légère

augmentation de la pigmentation.

Par rapport au précédent examen, l’ERG montre une diminution modérée des amplitudes

de l’ERG photopique (flash et flicker) et une diminution importante des amplitudes des

ondes du système scotopique témoignant de la progression du dysfonctionnement,

essentiellement du système scotopique (stade 2).

Figure VIII-25. Six mois plus tard, le propriétaire de l’animal note une diminution de son

activité également en plein soleil. Le fond d’œil présente une diminution de calibres des

vaisseaux rétiniens et une papille grise.

20


A l’ERG, il y a une diminution importante des amplitudes des réponses du système

photopique et les réponses du système scotopique ne sont pas discernables. Le

dysfonctionnement du système scotopique est donc majeur, associé à un

dysfonctionnement notable du système photopique (stade 3).

Figure VIII-26. Enfin, 18 mois après les premiers symptômes rapportés par le

propriétaire, l’animal est devenu aveugle. Au fond d’œil, les vaisseaux sanguins ne sont

plus visibles et le diamètre papillaire a diminué. Les réponses des deux systèmes ne sont

plus discernables attestant un dysfonctionnement majeur des deux systèmes (stade 4).

L’évolution clinique et de l’ERG de ce patient qui présentait des lésions dégénératives

bilatérales du fond d’œil, associées à un dysfonctionnement initial du système scotopique

puis, secondairement, du système photopique, est caractéristique d’une atrophie

rétinienne progressive. Son caractère héréditaire doit être envisagé.

Rétinopathie pigmentaire chez le chien Plus d’une centaine de races de chiens sont affectées par des rétinopathies pigmentaires.

L’ERG est l’examen de choix pour en faire le diagnostic à un stade précoce. Les

dysfonctionnements rétiniens concernent tout d’abord le système scotopique alors que

chez l’homme, ils peuvent toucher l’un ou l’autre ou les deux systèmes conjointement

[Marmor, 1980], [Berson, 1981].

Chez le chien, l’adapto-ERG [Rosolen, et al., 2008] permet de mettre en évidence un

dysfonctionnement précoce du couplage neurorétine-épithélium pigmentaire qui peut

précéder les anomalies de réponses du système scotopique, puis du système photopique

comme il a été montré sur l’exemple des figures VIII-23 puis VIII-24 .

Cécités nocturnes congéniales Chez l’animal, il existe comme chez l’homme des formes de cécités nocturnes

congénitales stationnaires [Nunnery et al., 2005], [Bellone et al., 2008].

L’examen de fond d’œil et les examens complémentaires (ERG, angiographie) permettent

d’en faire le diagnostic différentiel avec les rétinopathies pigmentaires.

Exemple La figure VIII-27. Il s’agit d’un chien de race West Highland White Terrier, âgé de 5 ans,

qui présente un trouble de la vision nocturne.

Les réponses du système photopique sont discernables. On observe une diminution

d’amplitude de l’onde-b (a) et de la flicker-response (b). L’adapto-ERG (c) et (d) montre

également une onde-b d’amplitude diminuée, enfin la réponse conjointe des deux

systèmes montre une onde-b de type électronégatif.

Commentaires L’examen ophtalmologique et les anomalies observés de l’ERG font suspecter qu’on est

en présence d’une forme de cécité nocturne congénitale stationnaire bien qu’une telle

anomalie n’ait pas été décrite dans cette race (ni dans d’autres races non plus).

L’absence d’examen OCT et de test génétique pour cette affection dans l’espèce canine

ne permet pas de conclure formellement au diagnostic.

Cependant, le résultat de l’ERG est un élément essentiel du dépistage des affections

hérédodégénératives tant pour les éleveurs qui souhaitent éradiquer ces affections de

leurs reproducteurs, que pour les vétérinaires qui mettront en œuvre la prise en charge

du handicap de leurs patients le plus rapidement possible.

21



Les anomalies génétiques des affections rétiniennes

Chez l’homme, les rétinopathies pigmentaires sont des affections hétérogènes où tous les

modes de transmission génétique ont été décrits. Chez le chien, la même hétérogénéité

génétique a été observée [Beltran, 2009].

Chez l’homme, les gènes impliqués dans les rétinopathies pigmentaires peuvent

intervenir dans la cascade de la phototransduction, dans la structure du photorécepteur,

dans le cycle de la vitamine A, au niveau rétinien, dans le fonctionnement cellulaire

ubiquitaire ou bien interférer avec la neurodégénérescence.

Ces gènes sont répertoriés sur le site Retnet (Retinal Information Network) régulièrement

mis à jour (http://www.sph.uth.tmc.edu/RetNet/disease.htm).

Chez le chien, 12 gènes mutants ont été identifiés comme impliqués dans la survenue

d’une rétinopathie pigmentaire : PDE6 [Suber et al., 1993], RPE65 [Aguirre et al.,

1998], PDE6 [Petersen-Jones et al., 1999], RPGR [Zhang et al., 2002], RHO [Kijas et

al., 2002], CNGB3 [Sidjanin et al., 2002], PRCD [Zangerl et al., 2006], RPGRIP1

[Mellersh et al., 2006], VMD2 [Guziewicz et al., 2007], RD3 [Kukekova et al., 2009],

STK38L [Goldstein O et al., 2008] and NPHP4 [Wiik et al., 2008].

Les troubles du comportement

La domestication très précoce du chien dès la fin du paléolithique supérieur [Leonard et

al., 2002], [Savolainen et al., 2002] est intervenue avant celle des autres espèces

d’animaux d’élevage comme les bovins, les ovins ou les porcins.

Elle a induit des modifications comportementales du chien qui est capable de voir et de

répondre à des signaux humains, même très discrets [McKinley J, Sambrook T, 2000],

[Pennisi, 2002]. La capacité du chien à répondre à un signal du regard ou du doigt de

l’homme est supérieure à celle d’un chimpanzé placé dans les mêmes conditions [Hare et

al., 2002], [Kaminski et al., 2004]. De ce fait, le chien est devenu un « spécialiste de la

communication » avec l’homme. Cette qualité rend la relation homme-chien unique et

explique pourquoi son propriétaire est le premier à déceler toute modification

comportementale liée à une perturbation de sa fonction visuelle.

Une anomalie visuelle de l’animal domestique peut être à l’origine de troubles

comportementaux. En conséquence, elle peut induire une agressivité nocturne ou diurne

qui peut amener le propriétaire à se séparer de son animal.

L’ERG permet d’évaluer la fonction rétinienne d’un animal présentant certains troubles du

comportement.

Exemple Un berger de Beauce âgé de 5 ans, est amené en consultation pour apparition

relativement brutale d’une agressivité nocturne.

Figure VIII-28. Son fond d’œil est d’aspect normal.

L’ERG du système photopique est normal (a) et (b) ; par contre, l’adapto-ERG ne montre

pas de réponse discernable. On en conclut à un trouble majeur du fonctionnement du

système scotopique suggérant que cet animal pourrait souffrir d’une dystrophie des

bâtonnets.

Un ERG de contrôle a été préconisé afin de suivre l’évolution fonctionnelle du système

photopique. Les résultats sont en attente.

22

http://www.sph.uth.tmc.edu/RetNet/disease.htm


Autres tests électrophysiologiques

Les autres ERGs

L’ERG multifocal et l’ERG pattern sont des tests utilisés en pratique clinique humaine. Ils

demandent, pour le premier, un degré certain d’attention avec abstinence volontaire de

clignement pendant les séquences d’acquisition et, pour le second, une bonne réfraction.

Ils ne sont pas utilisés en médecine vétérinaire pour des raisons de variabilités des

résultats, liées en grande partie aux difficultés techniques d’enregistrement.

Les PEV

Ce sont les tests objectifs qui permettent l’exploration clinique des voies visuelles (PEV).

Leur recueil chez l’animal se limite aux espèces dont la localisation du cortex visuel

primaire est bien connue et peu variable.

Contraintes anatomiques

La localisation du cortex visuel primaire peut varier en fonction de l’espèce et au sein

d’une même espèce.

De plus, la boite crânienne étant constituée d’os très dense, le recueil du signal au niveau

du scalp est très difficile à obtenir sauf si l’électrode est en contact voire pénètre au

niveau de l’os crânien. Enfin, l’absence de macula chez l’animal (sauf primates) en limite

l’intérêt clinique.

Contraintes techniques

D’autres difficultés d’ordre techniques s’ajoutent aux contraintes anatomiques.

En effet, le signal PEV recueilli, extrait de l’électroencéphalogramme, est de faible

amplitude ; il nécessite un grand nombre de sommations pour améliorer le rapport

signal/bruit. Or, l’animal n’étant pas un patient coopératif, les examens fonctionnels se

font sous anesthésie générale qui peut déprimer l’activité électro-encéphalographique.

Pour toutes ces raisons, les PEV sont difficilement réalisables en pratique vétérinaire

courante…

Conclusion

En médecine vétérinaire, l’ERG apporte des renseignements sur le fonctionnement

rétinien lorsque le fond d’œil n’est pas visible (kératites pigmentaires, cataractes,

hyalites), lors d’atteintes rétiniennes hérédodégénératives (dystrophies, dysplasies des

photorécepteurs, etc.) et lors de troubles du comportement impliquant la fonction

visuelle.

Un certain nombre de contraintes techniques (type d’anesthésie, fixation du globe,

connaissance des paramètres physiques de la stimulation, etc.) doivent être maîtrisées

afin de pouvoir réaliser des enregistrements dans des conditions reproductibles. Par

conséquent, ce n’est pas un examen de routine.

C’est un examen complémentaire qui doit être replacé dans son contexte clinique et dont

la réalisation pratique et l’interprétation doivent être confiées à des cliniciens formés à

l’électrophysiologie.

23




L’ERG est également un examen très important en recherche biomédicale car il permet

d’acquérir des données nécessaires à une meilleure compréhension des phénomènes

physiopathologiques cellulaires et moléculaires qui sont à l’origine des affections

communes à l’homme et à l’animal.

24


Figures

Figure VIII-1. Différents types d’yeux chez les vertébrés.


25



Tableau VIII-1. Aspect comparatif des différents éléments anatomiques de l’oeil chez les

vertébrés.

26


Figure VIII-4. Représentation anatomo-fonctionnelle schématique d’une rétine de

vertébré.

Tableau VIII-2. Densité des photorécepteurs chez les différentes espèces de vertébrés.

27


Figure VIII-5. Régionalisation fonctionnelle de la neurorétine chez un chien.

Figure VIII-6. Variations de l’aspect du fond d’œil chez différents animaux selon la

présence ou non d’un Tapetum lucidum.

28


Figure VIII-7. Pigmentation de l’Epithélium Pigmentaire Rétinien chez un carnivore

possédant un Tapetum lucidum.

Figure VIII-8. Différents types de vascularisation du fond d’œil de mammifères.

29


Figure VIII-9. Fonds d’yeux d’animaux albinos.

Figure VIII-10. Stimulateur flash adapté à l’anatomie de la tête d’un animal.

30


Tableau VIII-3. Intensités des stimulations. Expression en cd.s/m² et son équivalent en

log10 cd.s/m².

Figure VIII-11. Réalisation de stimulations dans des conditions « plein champ »

31


Figure VIII-12. Caractéristiques oeil/stimulateur pour une stimulation plein champ.

Figure VIII-13. Variations des réponses ERG selon le type d’électrode active utilisées pour

le recueil du signal.

32


Tableau VIII-4. Coefficients de variation des paramètres de l’ERG (moyenne et écart-

type) en fonction du type d’électrodes utilisées.

Figure VIII-14. Réponse du système des cônes avec des stimulations d’intensités

décroissantes. Etablissement de la courbe « Intensité-réponse », détermination du

Photopic Hill et de Imax.

33


Figure VIII-15. Réponse du système des cônes : Cone-response et flicker-response d’un

sujet normal (un chien).

Figure VIII-16. Réponse du système des bâtonnets à différents temps d’adaptation de la

rétine à l’obscurité et adapto-ERG.

34


Figure VIII-17. Réponse du système des bâtonnets aux temps T= 0mn et 32 mn après

mise à l’obscurité et réponse des deux systèmes ou mixed-response à T=32 mn.

Figure VIII-18. Résultat ERG chez un chien de race Cocker anglais présentant une

cataracte de l’œil droit à la suite d’un traumatisme crânien arrivé quelque mois

auparavant.

35


Figure VIII-19. Résultat ERG d’un chien de race caniche âgé de 6 ans présentant une

cataracte bilatérale.

Figure VIII-20. Résultat ERG d’un chien de race caniche âgé de 14 ans présentant une

cataracte bilatérale.

36


Figure VIII-21. Résultat ERG d’un chien de race Yorkshire terrier âgé de 8 ans présentant

une cataracte bilatérale.

Figure VIII-22. Résultat ERG d’un caniche âgé de 7 ans présentant une cataracte

bilatérale.

37


Figure VIII-23. Fond d’œil et résultat ERG au stade 1 d’une atrophie rétinienne

progressive chez un chien.

Figure VIII-24. Fond d’œil et résultat ERG au stade 2, d’une atrophie rétinienne

progressive chez le même chien.

38






39


Figure VIII-27 : Fond d’oeil et résultat ERG d’une cécité nocturne chez un chien de race

West Higland White terrier, âgé de 5 ans.

Figure VIII-28. Fond d’oeil et résultat ERG chez un chien de race beauceron, âgé de 5

ans, présentant un trouble du comportement.

40


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viii 1. electrophysiologie...

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