Imagerie et identification de biomarqueurs cellulaires rétiniens pour étudier le rôle de l'inflammation dans les maladies neurodégénératives – IDENTIFEYE

Il est de plus en plus reconnu que l’inflammation joue un rôle essentiel dans les pathologies neurodégénératives du système central nerveux, regroupant entre autres la maladie d’Alzheimer ou la sclérose en plaques (SEP). Cependant, les processus cellulaires pathologiques et inflammatoires conduisant à la neurodégénérescence ne sont pas accessibles par les tests cliniques standards. L'œil, étant la seule fenêtre optique transparente de notre corps, donne un accès unique et non invasif aux réseaux neuronaux pour observer les réponses immunitaires à différents stades des maladies neurodégénératives. Ces pathologies pourraient être ainsi précocement diagnostiquées et suivies par une imagerie de haute précision de la rétine. J'ai conçu un système de multi-détection pour l’ophthalmoscope à balayage corrigé par optique adaptative (ou AOSLO) permettant d'obtenir pour la première fois des images in vivo par contraste de phase de cellules microgliales et ganglionnaires rétiniennes chez des sujets sains ainsi que des cellules inflammatoires dans la rétine chez des patients atteints de SEP. Ces cellules pourraient devenir des biomarqueurs informant de l'impact de l'inflammation dans la progression de la SEP mais aussi dans d'autres maladies dégénératives. Cependant, bien que ces dernières avancées nous aient permis d'imager dans l'œil sain la couche de cellules ganglionnaires rétiniennes ciblée par la neurodégénérescence, nous devons encore relever les défis de l’imagerie chez les patients et de l'identification des cellules observées, cruciale pour l’application clinique.
L'objectif du projet IDENTIFEYE est de lever ces barrières technologiques, biologiques et médicales à travers les objectifs scientifiques suivants :
1) Révéler les cellules neuronales et inflammatoires transparentes chez les patients - en développant une détection multiple simultanée sur mon système AOSLO qui augmente le contraste de phase et réduit le temps d'acquisition. Cela nous permettra d'extraire des informations cellulaires et intracellulaires morphologiques et fonctionnelles de manière non invasive chez des patients souffrant de neurodégénérescence dans un environnement clinique.
2) Identification cellulaire - en développant 3 nouvelles approches qui permettront de caractériser les cellules observées et leur rôle dans les processus pathologiques de ces maladies : (i) La microscopie par contraste interférentiel différentiel (DIC) génère le même type de contraste observé dans nos images AOSLO. Je vise donc à comparer des métriques morphologiques calculées sur les images de mon système AOSLO et celles obtenues sur des échantillons rétiniens histologiques afin d’identifier des groupes de même type cellulaire. J'utiliserai des marqueurs immunohistochimiques ex vivo pour identifier les noyaux, les tissues, etc. révélant ainsi des informations sur les cellules observées sur mon système AOSLO. (ii) Je propose de développer l'imagerie par autofluorescence des cellules ganglionnaires in vivo chez l'humain, permettant de valider l'observation de ces cellules par deux modalités différentes, ce qui serait une première chez l'humain. (iii) J'estimerai quantitativement la valeur de phase des différentes cellules afin de l’utiliser comme “marqueur” non invasif. Pour cela, je formaliserai la propagation de la lumière dans l’AOSLO, notamment en trouvant la fonction de transfert du système optique et en modélisant la distribution angulaire de notre lumière multi-diffusée provenant des couches profondes de la rétine.
3) Application clinique - J'introduirai les outils développés dans des protocoles cliniques. Je vise à observer simultanément la variation des cellules ganglionnaires et microgliales au cours de la dégénérescence et l'interaction des biomarqueurs cellulaires de l'inflammation avec les cellules ganglionnaires dégénérées. Cela permettrait de déterminer le rôle de l'inflammation dans la dégradation ou restauration au cours des processus pathologiques et thérapeutiques.