134 - La recherche fondamentale en ophtalmologie : de la cornée à la rétine

La peau et les yeux humains sont constamment exposés à des agents génotoxiques environnementaux tels que les rayons ultraviolets (UV) du soleil. Au niveau cutané, les conséquences à long terme de l'exposition solaire sont bien documentées (i.e. photo-vieillissement, cancers). Au niveau oculaire, les conséquences sur la cornée humaine ont peu été étudiées. Nos travaux portent sur l'analyse des mécanismes moléculaires de protection et les conséquences de l'irradiation aux rayons UV sur la cornée humaine. Nous résultats montrent que l'exposition au rayonnement UV solaire induit une quantité importante de dommages hautement mutagènes dans la cornée humaine. Nous avons également montré que l'irradiation chronique des yeux aux rayons UV amenait des mutations dans l'ADN mitochondrial et des modifications importantes dans la cornée. À l'aide d'un modèle in vitro, nous avons documenté ce photo-vieillissement cornéen et les processus moléculaires impliqués. Ces travaux sont importants dans la compréhension de l'effet de l'irradiation chronique de nos yeux aux rayons UV solaires. Les travaux que nous conduisons représentent des avancées majeures en photobiologie oculaire.

Le mélanome uvéal est la tumeur intraoculaire la plus fréquente dans la population adulte. Plus de 50% des individus atteints de ce cancer développeront des métastases au foie, le décès du patient survenant en moyenne 8 mois suivant l'apparition de ces lésions.Le mélanome uvéal est très radio-résistant, de fortes doses de radiations étant requises afin d'éradiquer la tumeur primaire. Les cellules cancéreuses radio-résistantes sont beaucoup plus efficaces à réparer les dommages à l'ADN causés par les radiations ionisantes. L'enzyme poly(ADP-ribose) polymérase 1 (PARP-1) est connue pour son rôle dans la détection et la réparation des dommages à l'ADN et pour sa capacité à catalyser la formation de poly(ADP-ribose) (PAR) à partir du NAD⁺. Les protéines modifiées regagnent leur état d'origine grâce à l'action de l'enzyme poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG) qui hydrolyse le PAR. Dans cette étude, nous avons analysé l'expression et les propriétés enzymatiques de PARP-1 et PARG dans des tumeurs du mélanome uvéal et les lignées cellulaires qui en ont été dérivées et qui démontrent des potentiels tumorigènes distincts in vivo. La suppression de l'expression de PARP-1 et PARG a permis de démontrer que PARP-1 contribue au potentiel tumorigène du mélanome uvéal alors que PARG atténue cette capacité. Ainsi, tandis que PARP-1 pourrait conférer un avantage prolifératif aux tumeurs de mélanome uvéal agressives, PARG, en retour, pourrait exercer une fonction de suppresseur de tumeur in vivo.

L'atrophie géographique, la maladie de Stargardt et la dystrophie des cônes représentent des maladies dégénératives de la rétine encore incurables et affectant les photorécepteurs de types cônes. Les cônes sont impliqués dans la vision centrale à haute résolution et la distinction des couleurs. Nous avons développé une méthode permettant la production de cônes en culture à partir de la différentiation de cellules souches embryonnaires humaines. Ces cellules adoptent une morphologie de cones en culture, répondent à la lumière, et peuvent intégrer la rétine de souris. Ces travaux pourraient amener au développement d'une thérapie cellulaire pour le traitement des maladies dégénératives affectant les cones.

La rétinopathie du prématuré est la principale cause de déficience visuelle sévère chez l'enfant. C'est une maladie complexe dans laquelle plusieurs facteurs participent à différents stades de la maladie conduisant à la dégénérescence microvasculaire suivie d'une néovascularisation intra-vitrée. Bien que de nouvelles modalités thérapeutiques sont prometteuses, ils ne concernent que la néovascularisation. Aucune thérapies parvient à limiter la dégénérescence vasculaire responsable des troubles visuels. Notre laboratoire s'est concentré sur cet aspect. Nous avons identifié certains facteurs étroitement liés à cette dégénérescence vasculaire impliquant les processus d'oxydation, des médiateurs inflammatoires et des facteurs de répulsion. Nous avons montré que les acides gras trans sont générés de manière endogène et induisent des effets toxiques sur la microvasculature rétinienne en agissant de manière inédite via le récepteur d'acide gras à longues chaines GPR40. De même, des médiateurs pro-inflammatoires majeurs tels l'IL-1b exercent une cytotoxicité vasculaire impliquant une interaction complexe de microglies, neurones et cellules endothéliales. Une meilleure compréhension des facteurs impliqués dans la régulation du processus de vasooblitération est essentielle afin préserver l'intégrité visuelle. Nous présenterons des cibles pertinentes et la conception de nouvelles entités thérapeutiques; ces notions pourraient s'appliquer à d'autres maladies ischémiques neurales.

Les rayons ultraviolets (UV) solaires, principalement via la formation de dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPD) à l'ADN génomique, sont impliqués dans l'initiation et la progression du cancer cutané. Cependant, malgré une exposition comparable à la peau, aucun cancer lié aux rayons UV n'a été recensé dans la cornée de l'œil. La probabilité qu'un dommage à l'ADN mène à une mutation et éventuellement à un cancer est proportionnelle à la fréquence de formation de ce dommage et à la vitesse à laquelle il est réparé. Dans le cadre de ce projet, nous avons comparé la vitesse de réparation des CPD dans la peau à la cornée humaine afin de vérifier si cette dernière est protégée par une réparation préférentielle des dommages mutagènes. Des cellules épithéliales cornéennes (HCEC) et épidermiques humaines (NHEK) ont été récoltées à différents délais suivant une irradiation aux rayons UV. La quantification relative du niveau de CPD dans l'ADN extrait de ces échantillons a ensuite permis de définir la cinétique de réparation du dommage. Les HCEC montrent une réparation des CPD plus rapide que les NHEK. Les HCEC atteignent 50% de réparation des CPD en moins de 24 heures tandis que les NHEK n'arrivent pas à atteindre un taux de réparation comparable en 48 heures suivant l'irradiation. Nos résultats suggèrent donc que la réparation efficace des dommages génotoxiques aurait un rôle à jouer dans la prévention du cancer dans la cornée humaine.

In ischemic retinal vasculopathies such as diabetic retinopathy, despite hypoxia driven angiogenesis, delayed revascularization of ischemic tissue aggravates the loss of neuronal function. What hinders vascular regrowth in the ischemic central nervous system remains largely unknown. Using the ischemic retina as a model of neurovascular interaction in the CNS, we provide evidence that the failure of reparative angiogenesis is temporally and spatially associated with endoplasmic reticulum (ER)-stress. The canonical ER-stress pathways of Protein Kinase RNA-like ER kinase (PERK) and inositol-requiring enzyme-1α (IRE1α) are activated within hypoxic/ischemic retinal ganglion neurons, initiating a cascade that results in angiostatic signals. Our findings demonstrate that the endoribonuclease IRE1α degrades the classical guidance cue netrin-1. This neuron-derived cue triggers a critical reparative-angiogenic switch in neural macrophage/microglial cells. Degradation of netrin-1, by persistent neuronal ER stress, thereby hinders vascular regeneration. These data identify a neuronal-immune mechanism that directly regulates reparative angiogenesis.