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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
1
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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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 VIII10).
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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 cidessous).
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-àdire 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
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 (t 0=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
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
cristallin favorise l’apparition d’une cataracte
conséquence, on observe une diminution de
augmentation de la pression intra-oculaire qui
au niveau de l’angle iridocornéen et du
et d’un épaississement du trabéculum. En
l’évacuation de l’humeur aqueuse et une
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
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 cidessus 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
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
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 écarttype) 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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