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Intérêts et utilisation duREOVVA

Applications aux pathologiesrétiniennes canines

S.G. RosolenDVM, Ph.D, DESV-OV, HDR

Institut de la Vision

sg.rosolen@orange.fr

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)+

3

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

4

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

5

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

6

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)

7

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++]

8

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)

9

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