Electroretinography in dogs using a fiber electrode prototype

We compared two electroretinography (ERG) electrodes in dogs using ERG standards of the International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Ten healthy Yorkshire terrier dogs (mean age, 2.80 ± 1.42 years; 6 females) weighing 5.20 ± 1.56 kg were evaluated using an ERG system for veterinary use. Dark- and light-adapted ERG responses were recorded using an ERG-Jet electrode and a fiber electrode prototype. The examinations were performed during 2 visits, 3 weeks apart. Both electrodes (ERG-Jet or fiber prototype) were used on each animal and the first eye to be recorded (OD × OS) was selected randomly. Three weeks later the examination was repeated on the same animal switching the type of electrode to be used that day and the first eye to be examined. The magnitude and waveform quality obtained with the two electrode types were similar for all ERG responses. ERG amplitudes and implicit times obtained from dogs using the fiber electrode prototype were comparable to those obtained with the ERG-Jet electrode for rod, maximal rod-cone summed, cone, and 30-Hz flicker responses. The fiber electrode prototype is a low-cost device, available as an alternative instrument for clinical veterinary ERG recording for retinal function assessment.

Effet de l'histoire lumineuse sur la sensibilité rétinienne et circadienne à la lumière

L’objectif de ce projet de recherche était de vérifier la présence de changements de sensibilité de la rétine et du système circadien suite à deux semaines d'exposition à un milieu faiblement ou fortement éclairé, dans des conditions contrôlées en laboratoire. De plus, comme un changement de sensibilité peut modifier l'ajustement du système circadien au cycle jour-nuit extérieur, nous voulions également vérifier si la phase circadienne serait modifiée par le traitement et si la vigilance et l’humeur seraient affectées. Dix sujets ont été exposés à de la lumière tamisée (70 lux [LT]) et 10 ont été exposés à de la lumière vive (3000 lux [LV]) pendant 12 jours consécutifs en laboratoire de 8h45 à 19h00 tous les jours. L’exposition à la lumière a été mesurée 5 jours avant l’entrée au laboratoire dans l’habitat naturel du sujet et pendant la période en laboratoire à l’aide de l’Actiwatch-L®. La sensibilité rétinienne a été mesurée avant et après le traitement lumineux, par un électrorétinogramme (ERG) et la sensibilité circadienne, par le test de suppression de mélatonine salivaire. Tout au long du protocole, la vigilance, la somnolence et l'humeur ont été évaluées à plusieurs moments de la journée à intervalles prédéterminés. Après 12 jours d’exposition en lumière contrôlée, l’amplitude de l’onde-a au Vmax à l’ERG photopique a diminué en LV alors qu’elle a augmenté en LT. À l’ERG scotopique, une différence de sensibilité rétinienne (log K) entre les groupes avant le traitement expérimental s’est amenuisée à la fin du traitement (p=.053). La suppression de mélatonine après 90 minutes d’exposition au test de suppression a diminué en LV alors qu’il n’y a pas eu de modification en LT, cependant cette interaction n’était pas significative (p=.16). La phase circadienne des sujets exposés à LV a été devancée de 58 minutes (p=.04) alors qu’elle a été retardée de 26 minutes en LT (p=.32). Les mesures de vigilance subjective (EVA) ont indiqué que les sujets LV se considéraient plus éveillés que les sujets LT après le traitement (p=.02). Par contre, aucune différence n’est apparue quant aux mesures de performance psychomotrice ni de l’humeur. L’histoire lumineuse n’a pas modifié la sensibilité rétinienne dans le sens prévu par les hypothèses alors qu’il y a eu une tendance vers une augmentation de la sensibilité circadienne en condition de lumière tamisée. L’amélioration de la vigilance subjective après l’exposition en LV n’a pas été soutenue par les résultats de la performance psychomotrice. L’histoire lumineuse n’a eu aucun effet sur l’humeur des sujets. Cette étude souligne l’importance d’utiliser des mesures permettant de départager les effets immédiats d’un traitement lumineux des effets à long terme autant sur le plan rétinien que circadien. Il reste également complexe d’étudier en laboratoire des changements adaptatifs qui se produisent dans le milieu naturel en raison du confinement et des modifications physiologiques et psychologiques pouvant y être associées.

Caractérisation de l'anatomie et de la fonction du système endocannabinoïde dans la rétine adulte

Au cours des dernières années, un intérêt grandissant concernant les rôles physiologiques des endocannabinoïdes (eCBs) a été observé. Le système eCB est une cible attrayante pour la modulation du système immunitaire et de la douleur périphérique. Bien que le récepteur CB1 soit distribué dans le système nerveux, le récepteur CB2 est traditionnellement associé au système immunitaire. Ce dogme fait maintenant l’objet d’un débat depuis la découverte de l’expression du récepteur CB2 dans certains neurones. La rétine est un modèle important pour l’étude de processus neuronaux. La présence du récepteur CB1 y a été démontrée. Des études fonctionnelles rapportent que l’activation des récepteurs cannabinoïdes affecte le fonctionnement de plusieurs cellules rétiniennes. À ce jour, aucune étude ne s’est intéressée au rôle global des récepteurs CB1 et CB2 dans la rétine. Nous avons investigué les conséquences de l’élimination du récepteur CB1 (cnr1-/-) ou du récepteur CB2 (cnr2-/-) sur la fonction rétinienne mesurée par électrorétinographie. Nous avons également caractérisé la distribution du récepteur CB2 dans la rétine. Pour ce faire, nous avons comparé la spécificité de plusieurs anticorps dirigés contre le récepteur CB2. Seulement l’un des anticorps testés a montré une spécificité satisfaisante. Il a permis de détecter la présence du récepteur CB2 dans les cônes, les bâtonnets, les cellules horizontales, amacrines, bipolaires et ganglionnaires. Nos résultats d’électrorétinographie indiquent que seules les souris cnr2-/- présentent une amplitude accrue de l’onde a des ERG, en conditions scotopiques. En conditions photopiques, l’amplitude de l’onde b des souris cnr2-/- montre un schéma d’adaptation à la lumière différent des autres groupes. Aucun effet significatif n’a été observé chez les animaux cnr1-/-. Ces résultats permettent de conclure que les récepteurs CB1 et CB2 jouent des rôles différents dans le traitement visuel et que le récepteur CB2 semble être impliqué dans l’établissement des réponses rétiniennes.

Le système endocannabinoïde dans la rétine du singe : expression, localisation et fonctions

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine.

Considerations about electroretinography in dogs

A Eletroretinografia é técnica que acessa objetivamente a função da retina, sendo útil como meio diagnóstico auxiliar para várias oftalmopatias. Este artigo traz informações referentes às indicações, aos componentes e medidas do eletroretinograma (ERG) e à técnica do ERG flash ilustrada pelo protocolo Clássico/Standard, utilizada na Unidade de Oftalmologia do Hospital Veterinário “Governador Laudo Natel” da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV) - Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus de Jaboticabal.

Caracterização da resposta inflamatória e alterações neuroquímicas e eletrofisiológicas do tecido retiniano em modelo murino de malária cerebral induzido pela infecção por Plasmodium Berghei ANKA

A malária cerebral (MC) é uma das complicações mais graves resultante da infecção por P. falciparum e a principal causa de morte em crianças. O quadro de MC apresenta uma patogênese complexa, associado a complicações neurológicas provenientes de uma resposta imunológica exacerbada, bem como eventos hemorrágicos. Estudos descrevem uma retinopatia associada ao quadro, juntamente com um intenso processo de astrogliose nas proximidades de vasos que nutrem o tecido retiniano. O presente trabalho buscou caracterizar o processo inflamatório e as possíveis alterações neuroquímicas e eletrofisiológicas no tecido retiniano de camundongos albino suíço, quando inoculados com a cepa ANKA de Plasmodium berghei (PbA). Camundongos albino suíço foram infectados com cepa PbA. Para caracterização do quadro de malária cerebral experimental (MCE) foram avaliados diversos parâmetros, como surgimento dos sinais clínicos, curva de sobrevivência, parasitemia (%), ganho de massa corpórea, permeabilidade vascular e quantificação de citocinas (TNF-α, IL-6 e IL-10) no tecido cortical. Para avaliarmos alterações na funcionalidade do tecido retiniano, utilizamos eletrorretinograma de campo total. Para a avaliação dos sistemas de neurotransmissão foi realizado ensaio de liberação e captação de glutamato e GABA que, posteriormente foi quantificado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Para análise da resposta inflamatória foi realizada a quantificação de citocinas (TNF-α, IL-6 e IL-10) no tecido retiniano. Após a caracterização do quadro de MCE nós observamos a diminuição da amplitude de onda-b de cones e bastonetes, bem como aumento do tempo implícito de bastonetes, respostas mistas em diferentes intensidades e potencial oscilatório. Observamos aumento na liberação e captação de glutamato e, ainda, a ativação de uma via antiinflamatória no tecido retiniano. Este trabalho nos permitiu validar o modelo murino de MCE e caracterizar, pela primeira vez, alterações na funcionalidade do tecido retiniano, acompanhada de alterações no sistema glutamatérgico, bem como ativação de uma via antiinflamatória no tecido retiniano.

Transcorneal Electrical Stimulation Shows Neuroprotective Effects in Retinas of Light-Exposed Rats

PURPOSE. To examine the effects of transcorneal electrical stimulation (TES) on retinal degeneration of light-exposed rats. METHODS. Thirty-three Sprague Dawley albino rats were divided into three groups: STIM (n = 15) received 60 minutes of TES, whereas SHAM (n = 15) received identical sham stimulation 2 hours before exposure to bright light with 16,000 lux; healthy animals (n = 3) served as controls for histology. At baseline and weekly for 3 consecutive weeks, dark-and light-adapted electroretinography was used to assess retinal function. Analysis of the response versus luminance function retrieved the parameters Vmax (saturation amplitude) and k (luminance to reach 1/2Vmax). Retinal morphology was assessed by histology (hematoxylin-eosin [HE] staining; TUNEL assay) and immunohistochemistry (rhodopsin staining). RESULTS. Vmax was higher in the STIM group compared with SHAM 1 week after light damage (mean intra-individual difference between groups 116.06 mu V; P = 0.046). The b-wave implicit time for the rod response (0.01 cd.s/m(2)) was lower in the STIM group compared with the SHAM group 2 weeks after light damage (mean intra-individual difference between groups 5.78 ms; P = 0.023); no other significant differences were found. Histological analyses showed photoreceptor cell death (TUNEL and HE) in SHAM, most pronounced in the superior hemiretina. STIM showed complete outer nuclear layer thickness preservation, reduced photoreceptor cell death, and preserved outer segment length compared with SHAM (HE and rhodopsin). CONCLUSIONS. This sham-controlled study shows that TES can protect retinal cells against mild light-induced degeneration in Sprague Dawley rats. These findings could help to establish TES as a treatment in human forms of retinal degenerative disease. (Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53:5552-5561) DOI: 10.1167/iovs.12-10037

Untersuchungen zur Lokalisation und Expression des respiratorischen Proteins Neuroglobin bei Säugetieren

In der vorliegenden Arbeit wurde Neuroglobin (Ngb), ein evolutiv altes und in Metazoen konserviertes respiratorisches Protein, funktionell untersucht. Mittels des induzierbaren Tet on / Tet off Systems wurde Ngb ektopisch in der murinen Leber und im Gehirn überexprimiert. Die Transkriptome von Leber und Gehirnregionen Ngb-transgener Mäuse wurden mittels Microarrays und RNA-Seq im Vergleich zum Wildtyp analysiert, um Auswirkungen der Ngb-Überexpression zu ermitteln. Die Transkriptom-Analyse in Leber und Gehirn zeigte eine nur geringe Anzahl differenziell regulierter Gene und Stoffwechselwege nach Ngb-Überexpression. Ngb transgene Mäuse wurden CCl4-induziertem ROS-Stress ausgesetzt und die Leberfunktion untersucht. Zudem wurden primäre Hepatozyten-Kulturen etabliert und in diesen in vitro die extrinsische Apoptose induziert. Die Stressversuche zeigten: (i) Die Ngb-Überexpression hat keine protektive Wirkung in der Leber in vivo. (ii) In Leberzellen in vitro hingegen verminderte eine Ngb-Überexpression effizient die Aktivierung der apoptotischen Kaskade. Eine protektive Wirkung von Ngb ist vermutlich von betrachtetem Gewebe und dem verwendeten Stressor abhängig und keine generelle, selektierte Funktion des Proteins.rnWeiterhin wurde eine Ngb-KnockOut-Mauslinie mit einem LacZ-KnockIn-Genotyp etabliert. Hierbei zeigten die KO-Mäuse keinen offensichtlichen Phänotyp in ihrer Entwicklung, Fortpflanzung und Retina-Funktion. Unter Verwendung des LacZ-Knockin-Konstrukts konnten kontrovers diskutierte Ngb-Expressionsorte im adulten Mausgehirn (Hippocampus, Cortex und Cerebellum) sowie in Testes experimentell bestätigt werden. Parallel wurden öffentlich verfügbare RNA-Seq Datensätze ausgewertet, um die regionale Ngb-Expression systematisch ohne Antikörper-assoziierte Spezifitätsprobleme zu charakterisieren. Eine basale Ngb-Expression (RPKM: ~1-5) wurde im Hippocampus, Cortex und Cerebellum, sowie in Retina und Testes ermittelt. Eine 20-40fach höhere, starke Expression (RPKM: ~160) wurde im Hypothalamus bzw. im Hirnstamm nachgewiesen. Die „digitale“ Expressionsuntersuchung wurde mittels qRT-PCR und Western Blot bestätigt. Dieses Expressionsprofil von Ngb in der Maus weist auf eine besondere funktionelle Bedeutung von Ngb im Hypothalamus hin. Eine Funktion von Ngb in der Sauerstoffversorgung der Retina und eine generelle Funktion von Ngb in der Protektion von Neuronen sind mit dem beobachteten Expressionsspektrum weniger gut vereinbar.

Presence of the Gpr179(nob5) allele in a C3H-derived transgenic mouse

PURPOSE To identify the mutation responsible for an abnormal electroretinogram (ERG) in a transgenic mouse line (tg21) overexpressing erythropoietin (Epo). The tg21 line was generated on a mixed (C3H; C57BL/6) background and lacked the b-wave component of the ERG. This no-b-wave (nob) ERG is seen in other mouse models with depolarizing bipolar cell (DBC) dysfunction and in patients with the complete form of congenital stationary night blindness (cCSNB). We determined the basis for the nob ERG phenotype and screened C3H mice for the mutation to evaluate whether this finding is important for the vision research community. METHODS ERGs were used to examine retinal function. The retinal structure of the transgenic mice was investigated using histology and immunohistochemistry. Inverse PCR was performed to identify the insertion site of the Epo transgene in the mouse genome. Affected mice were backcrossed to follow the inheritance pattern of the nob ERG phenotype. Quantitative real-time PCR (qRT PCR), Sanger sequencing, and immunohistochemistry were used to identify the mutation causing the defect. Additional C3H sublines were screened for the detected mutation. RESULTS Retinal histology and blood vessel structure were not disturbed, and no loss of DBCs was observed in the tg21 nob mice. The mutation causing the nob ERG phenotype is inherited independently of the tg21 transgene. The qRT PCR experiments revealed that the nob ERG phenotype reflected a mutation in Gpr179, a gene involved in DBC signal transduction. PCR analysis confirmed the presence of the Gpr179(nob5) insertional mutation in intron 1 of Gpr179. Screening for mutations in other C3H-derived lines revealed that C3H.Pde6b(+) mice carry the Gpr179 (nob5) allele whereas C3H/HeH mice do not. CONCLUSIONS We identified the presence of the Gpr179(nob5) mutation causing DBC dysfunction in a C3H-derived transgenic mouse line. The nob phenotype is not related to the presence of the transgene. The Gpr179(nob5) allele can be added to the list of background alleles that impact retinal function in commonly used mouse lines. By providing primers to distinguish between Gpr179 mutant and wild-type alleles, this study allows investigators to monitor for the presence of the Gpr179(nob5) mutation in other mouse lines derived from C3H.

The basic motif-leucine zipper transcription factor Nrl can positively regulate rhodopsin gene expression.

The retinal protein Nrl belongs to a distinct subfamily of basic motif-leucine zipper DNA-binding proteins and has been shown to bind extended AP-1-like sequence elements as a homo- or heterodimer. Here, we demonstrate that Nrl can positively regulate the expression of the photoreceptor cell-specific gene rhodopsin. Electrophoretic mobility-shift analysis reveals that a protein(s) in nuclear extracts from bovine retina and the Y79 human retinoblastoma cell line binds to a conserved Nrl response element (NRE) in the upstream promoter region of the rhodopsin gene. Nrl or an antigenically similar protein is shown to be part of the bound protein complex by supershift experiments using Nrl-specific antiserum. Cotransfection studies using an Nrl-expression plasmid and a luciferase reporter gene demonstrate that interaction of the Nrl protein with the -61 to -84 region of the rhodopsin promoter (which includes the NRE) stimulates expression of the reporter gene in CV-1 monkey kidney cells. This Nrl-mediated transactivation is specifically inhibited by coexpression of a naturally occurring truncated form of Nrl (dominant negative effect). Involvement of Nrl in photoreceptor gene regulation and its continued high levels of expression in the adult retina suggest that Nrl plays a significant role in controlling retinal function.

Le système endocannabinoïde dans la rétine du singe : expression, localisation et fonctions

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine.

Long-term evaluation of AAV-mediated sFlt-1 gene therapy for ocular neovascularization in mice and monkeys

Vascular endothelial growth factor (VEGF) is one of the major mediators of retinal ischemia-associated neovascularization. We have shown here that adeno-associated virus (AAV)-mediated expression of sFIt-1, a soluble form of the Flt-1 VEGF receptor, was maintained for up to 8 and 17 months postinjection in mice and in monkeys, respectively. The expression of sFIt-1 was associated with the long-term (8 months) regression of neovascular vessels in 85% of trVEGF029 eyes. In addition, it resulted in the maintenance of retinal morphology, as the majority of the treated trVEGF029 eyes (75%) retained high numbers of photoreceptors, and in retinal function as measured by electroretinography. AAV-mediated expression of sFIt-1 prevented the development of laser photocoagulation-incluced choroidal neovascularization in all treated monkey eyes. There were no clinically or histologically detectable signs of toxicity present in either animal model following AAV.sFlt injection. These results suggest that AAV-mediated secretion gene therapy could be considered for treatment of retinal and choroidal neovascularizations.

The electroretinogram:a useful tool for evaluating age-related macular disease?

With an ageing population, the number of age-related macular disease (ARMD) cases will inevitably rise. This gives greater impetus for the need to identify the disease earlier and assess treatments to slow disease progression. Differing electroretinogram (ERG) modalities have been reviewed in relation to the objective assessment of retinal function in ARMD and for monitoring the effectiveness of clinical interventions. Conflicting results have been found with regard to the efficacy of ERG findings in the investigation of ARMD in previous years. The newer multifocal ERG paradigm provides spatial topographical information about retinal function in ARMD. It has shown promising results in monitoring effectiveness of clinical interventions and studies are continuing in this area. Better knowledge of retinal function in ARMD may lead to enhanced treatments at each phase of the disease.

The effects of vigabatrin of the visual system

This thesis considers the visual electrophysiological effects of vigabatrin (an anti-epileptic drug, which acts by increasing the levels of the inhibitory neurotransmitter GABA on the retina of the eye compared to the concentric visual field defects which have been found associated with the drug. Flash and pattern ERG's, EOG's multifocal ERG's (VERIS), flash and pattern VEP's and visual fields were tested. Although VEP's have been shown not to be affected by vigabatrin, these were recorded to complete the testing. Initially, of the eight vigabatrin patients with known visual field defects, 7 showed abnormally delayed 30Hz flicker a-wave latencies, 5 abnormally delayed 30Hz b-wave latencies and 6 abnormally low 30Hz amplitudes. Also 7 showed an abnormally prolonged latency of oscillatory potential 1 (OP1). The two patients taking vigabatrin at the time of testing showed low EOG Arden index values. The VERIS results correlated well with the severity of the visual field defects. Following this finding, eleven healthy subjects received vigabatrin over a 10-day period. No changes were seen in the visual fields, however, the photopic ERG b-wave latency significantly increased (although not to abnormal values). A matched pairs study with eleven vigabatrin, patients and eleven epileptic patients, who had never taken vigabatrin supported the findings of abnormal 30Hz flicker b-wave and OP latencies associated with vigabatrin, again with the VERIS results correlating to the severity of the visual field defect. The abnormal 30Hz flicker and VERIS responses indicate involvement of the cone photoreceptors and the OP's show an effect on the amacrine cells. The ERG increase in the photopic b-wave latency also suggests involvement of the bipolar cells, however, this effect and the reversible effect on the Arden index after cessation of the drug may be unrelated to the visual field defect. To conclude this thesis, a field specific VEP stimulus was developed to assess the retinal function in the peripheral field of paediatric patients. It comprises of a dartboard stimulus with a central 0-5 degree black and white chequered stimulus, a blank 5-30 degree annulus and a 30-60 degree peripheral chequered stimulus. When optimised on four vigabatrin patients it was found that no peripheral response can be evoked with a field loss exceeding 30-35 degrees. Co-operation was found to be successful in children as young as four years old.

Regional variability in visual field sensitivity during hypercapnia

PURPOSE: Previous investigations have demonstrated a relative vascular autoregulatory inefficiency of the inferior compared to the superior retina in healthy subjects breathing increased CO2. The purpose of this study was to determine whether the superior and inferior visual field sensitivities of healthy eyes are similarly affected during mild hypercapnia. DESIGN: Experimental study. METHODS: Visual field analysis (Humphrey Field Analyser; SITA standard 24-2 program) was carried out on one randomly selected eye of 22 subjects (mean age, 27.7 ± 5 years) during normal room air breathing and isoxic hypercapnia. The Student paired t-tests were used to compare the visual field indices mean deviation (MD) and pattern standard deviation (PSD) for each breathing condition. A secondary, sectoral analysis of mean pointwise sensitivity was performed for each condition. In each case a P value of <.01 was considered statistically significant (Bonferroni corrected). RESULTS: Visual field MD was -0.23 ± 0.95dB during room air breathing and -0.49 ± 1.04dB during hypercapnia (P = .034). Sectoral pointwise mean sensitivity deteriorated by 0.46dB (P = .006) in the upper visual hemifield during hypercapnia, whereas no significant difference was observed for the lower hemifield (P = .331). CONCLUSIONS: The upper visual hemifield exhibited a significantly greater degree of deterioration in pointwise visual field mean sensitivity compared to the lower hemifield during hypercapnic conditions. This suggests that the upper visual hemifield and hence inferior retina is more susceptible to insult during hypercapnia than the superior retina in healthy individuals. A regional susceptibility of inferior retinal function to altered vascular or metabolic effects may account for the earlier and more frequent inferior nerve fibre damage associated with glaucomatous optic neuropathy. © 2003 by Elsevier Science Inc. All rights reserved.