Mitochondrial DNA (mt DNA) A3243G mutation associated with an annular perimacular retinal atrophy

Résumé:Background:La mutation 3243 de 1'ADN mitochondrial est associee avec le syndrome l\/HDD (surdite, diabète transmis par la mère) et le syndrome MELAS (Myopathie, Encéphalopathie, acidose Lactique et attaques cérébrales). Elle est aussi associe à des troubles cardiaques, digestifs, endo- et exocrines. Nous rapportons deux cas de maculopathie associée à cette mutation.Histoire et symptomes: pCas l: il s'agit d'une femme de 60 ans soufrant d'un diabète et d'une surdité sans plainte visuelle lors de la présentation. Son acuité visuelle était de 10/ l0 des deux yeux.Cas 2: il s'agit d'une femme de 54 ans souffrant d'une surdité et d'un diabète qui se plaint d'une baisse de vision principalement de l'oeil gauche. Son acuité visuelle était de 6/10 pour l'oeil droit et de 0.5/l0 pour l'oeil gauche.Les deux patientes présentaient une atrophie choriorétinienne aréolaire centrale. La patiente 1 a été suivie durant plus de 15 ans. Une évolution lente et progressive de la maculopathie a été observée. Lors de la dernière visite, l'acuité visuelle était de 6/ l0 dans les deux yeux. Elle présentait un handicap marqué des suites du scotome annulaire.Thérapie et pronostic:AucunConclusion:Les deux patientes présentaient une atrophie rétinienne annulaire périmaculaire. Les patients atteints d'une mutation 3243 de l'ADN mitochondrial devraient bénéficier d'un examen du fond d'oeil à la recherche d'une maculopahtie, même s'ils sont asymptomatiques.Inversement, la découverte d'une telle maculopathie géographique devrait suggérer la possibilité d'une mutation au locus 3243 de l'ADN mitochondrial, surtout en présence d'un diabète et/ou d'une surdité.

Periphere okklusive Vaskulopathie bei einer Patientin mit kombinierter Präeklampsie und Alpha-Thalassämie minor [Peripheral occlusive retinal vasculopathy in a woman with combined preeclampsia and alpha thalassemia minor].

Normalerweise eine Störung der ersten Schwangerschaft, ist die Präeklampsie charakterisiert durch eine arterielle Hypertonie (> 140 mmHg systolisch oder > 90 mmHg diastolisch), die in der Regel nach der 20. Schwangerschaftswoche auftritt und von einer Proteinurie begleitet wird [1]. Die Präeklampsie wird als ,,schwer" bezeichnet, wenn sie mit einer wesentlichen Erhöhung des Blutdrucks (> 160 mmHg systolisch oder > 110 mmHg diastolisch), schwerer Proteinurie, Oligurie, Lungenödem, abdominalen Schmerzen, Leberfunktionsstörungen, Thrombozytopenie und visuellen oder zerebralen Symptomen einhergeht. Eine Eklampsie wiederum ist durch die Entwicklung von tonisch-klonischen Anfällen bei einer präeklamptischen Patientin charakterisiert. Bei der Alpha-Thalassämie tritt ein Defekt von 2 oder mehr der 4 Alpha-Globin-Gene auf. Von einer Alpha-Thalassämie minor spricht man, wenn 2 Alpha-Ketten-Gene deletiert sind. Sie tritt häufig bei Menschen aus Afrika, Südostasien, dem westindischen und mediterranen Raum auf. Die Alpha-Thalassämie minor verursacht eine milde bis moderate mikrozytäre Anämie. Wir berichten über eine Patientin mit peripherer okklusiver Vaskulopathie im Rahmen einer kombinierten Präeklampsie und Alpha-Thalassämie minor.

Décollement de rétine rhegmatogène et hypertonie: penser au syndrome de Schwartz-Matsuo [Rhegmatogenous retinal detachment and hypertension: Schwartz-Matsuo syndrome]

PURPOSE: To assess the usefulness of electron microscopy of the aqueous cells when confronted with the clinical association of rhegmatogenous retinal detachment after trauma, high intraocular pressure (IOP) and aqueous cells. METHOD: We report a clinical history of a 50-years-old man who had ocular trauma with perforation in 1944, intraocular lens for traumatic cataract in 1988, Yag capsulotomy in 1993 and retinal detachment with oral dialysis, high IOP and aqueous cells in anterior chamber in 1995. During the surgical therapy we performed an anterior chamber puncture to analyse the aqueous cells. An electron microscopic study was performed on 0.2 ml of aqueous humor mixed in the same volume of 2.5% glutaraldehyde and fixed with 1% osmium acid. RESULTS: Electron microscopic ultrastructural study of the aqueous cells showed numerous photoreceptor outer segments, some of them appearing degenerated. CONCLUSION: The combination of rhegmatogenous retinal detachment with tears near the ora serrata, high IOP and aqueous cells in the anterior chamber should lead the physician to do an anterior chamber puncture and analyse the aqueous cells structure. The combination of those three clinical signs associated with the photoreceptor outer segments in the anterior chamber allowed to diagnose the Schwartz-Matsuo syndrome.

Intravitreal ranibizumab (Lucentis) in the treatment of retinal angiomatous proliferation (RAP).

BACKGROUND: Retinal angiomatous proliferation (RAP) is a distinct variant of neovascular age-related macular degeneration (AMD). The aim of this study is to evaluate the functional and anatomic outcome after intravitreal ranibizumab (Lucentis) treatment in patients with RAP. METHODS: Prospective study of consecutive patients with newly diagnosed or recurrent RAP treated with intravitreal ranibizumab at the Jules Gonin Eye Hospital between March 2006 and December 2007. Baseline and monthly follow-up visits included best-corrected visual acuity (BCVA), fundus exam and optical coherence tomography. Fluorescein and indocyanine green angiography were performed at baseline and repeated at least every 3 months. RESULTS: Thirty-one eyes of 31 patients were treated with 0.5 mg of intravitreal ranibizumab for RAP between March 2006 and December 2007. The mean age of the patients was 82.6 years (SD:4.9). The mean number of intravitreal injections administered for each patient was 5 (SD: 2.4, range 3 to 12). The mean follow up was 13.4 months (SD: 3, range 10 to 22). The baseline mean logMAR BCVA was 0.72 (SD: 0.45) (decimal equivalent of 0.2). The mean logMAR BCVA was improved significantly (P < 0.0001) at the last follow-up to 0.45, SD: 0.3 (decimal equivalent 0.35). The visual acuity (VA) improved by a mean of 2.7 lines (SD 2.5). Mean baseline central macular thickness (CMT) was 376 microm, and decreased significantly to a mean of 224 microm (P < 0.001) at the last follow-up. Mean reduction of CMT was 152 microm (SD: 58). An average of 81.5% of the total visual improvement and 85% of the total CMT reduction occurred during the first post-operative month after one intravitreal injection of ranibizumab. During follow-up, an RPE tear occurred in one eye (3.2%) of the study group. No injection complications or systemic drug-related side-effects were noted during the follow-up period. CONCLUSIONS: Intravitreal ranibizumab injections appeared to be an effective and safe treatment for RAP, resulting in visual gain and reduction in macular thickness. Further long-term studies to evaluate the efficacy of intravitreal ranibizumab in RAP are warranted.

Krypton laser photocoagulation induces retinal vascular remodeling rather than choroidal neovascularization.

The purpose of this study is to analyze the retina and choroid response following krypton laser photocoagulation. Ninety-two C57BL6/Sev129 and 32 C57BL/6J, 5-6-week-old mice received one single krypton (630 nm) laser lesion: 50 microm, 0.05 s, 400 mW. On the following day, every day thereafter for 1 week and every 2-3 days for the following 3 weeks, serial sections throughout the lesion were systematically collected and studied. Immunohistology using specific markers or antibodies for glial fibrillary acidic protein (GFAP) (astrocytes, glia and Muller's cells), von Willebrand (vW) (vascular endothelial cells), TUNEL (cells undergoing caspase dependent apoptosis), PCNA (proliferating cell nuclear antigen) p36, CD4 and F4/80 (infiltrating inflammatory and T cells), DAPI (cell nuclei) and routine histology were carried out. Laser confocal microscopy was also performed on flat mounts. Temporal and spatial observations of the created photocoagulation lesions demonstrate that, after a few hours, activated glial cells within the retinal path of the laser beam express GFAP. After 48 h, GFAP-positive staining was also detected within the choroid lesion center. "Movement" of this GFAP-positive expression towards the lasered choroid was preceded by a well-demarcated and localized apoptosis of the retina outer nuclear layer cells within the laser beam path. Later, death of retinal outer nuclear cells and layer thinning at this site was followed by evagination of the inner nuclear retinal layer. Funneling of the entire inner nuclear and the thinned outer nuclear layers into the choroid lesion center was accompanied by "dragging" of the retinal capillaries. Thus, from days 10 to 14 after krypton laser photocoagulation onward, well-formed blood capillaries (of retinal origin) were observed within the lesion. Only a few of the vW-positive capillary endothelial cells stained also for PCNA p36. In the choroid, dilatation of the vascular bed occurred at the vicinity of the photocoagulation site and around it. Confocal microscopy demonstrates that the vessels throughout the path lesion are located within the neuroretina while in the choroid (after separation of the neural retina) only GFAP-positive but no lectin-positive cells can be seen. The involvement of infiltrating inflammatory cells in these remodeling and healing processes remained minimal throughout the study period. During the 4 weeks following krypton laser photocoagulation in the mouse eye, processes of wound healing and remodeling appear to be driven by cells (and vessels) originating from the retina.

Retinal degeneration progression changes lentiviral vector cell targeting in the retina

Ce travail de thèse a été réalisé au sein de l'Unité de Thérapie Génique et Biologie des Cellules Souches de l'Hôpital Jules- Gonin dans le Service d'Ophtalmologie de l'Université de Lausanne. Ce laboratoire recherche des solutions thérapeutiques pour des maladies dégénératives et incurables de la rétine comme les rétinites pigmentaires (RP). Ayant déjà montré certains résultats dans le domaine, la thérapie génique a été notre outil pour ce travail. Cette méthode se base sur le principe de remplacer un gène déficient par sa copie normale, en transportant celle-ci au coeur même du noyau par un vecteur. Il existe à l'heure actuelle différents vecteurs. Un des plus efficaces est un vecteur viral non-réplicatif : le lentivirus, dérivé de HIV-1. Celui-ci a la capacité d'intégrer le génome de la cellule cible, lui conférant ainsi un nouveau matériel génétique. Notre but a été d'établir le tropisme du lentivirus dans une rétine en dégénérescence. Ce lentivirus est connu pour transduire efficacement les cellules de l'épithélium pigmentaire rétinien dans l'oeil adulte sain, ainsi que celles de la neurorétine, mais ce, uniquement durant le développement. On sait aussi que le vecteur lentiviral présente un tropisme différent selon les enveloppes dont il est muni ; par exemple, le lentivirus avec une enveloppe Mokola est connu pour transduire les cellules gliales du système nerveux central. La rétine qui dégénère montre quant à elle des changements de sa structure qui pourraient influencer la diffusion du vecteur et/ou son tropisme. Le postulat de base a été le suivant : chez l'adulte, la transduction des neurones de la rétine via le lentivirus pourrait être facilitée par l'altération de la membrane limitante externe induite par la dégénérescence (meilleure pénétrance du virus). D'un point de vue technique, nous avons utilisé deux types distincts de modèles murins de dégénérescence rétinienne : des souris Balb/C soumises à une dose toxique de lumière et les souris Rhodopsin knockout, animaux génétiquement modifiés. Comme vecteur viral, nous avons employé deux différents pseudotypes de lentivirus (caractérisés par les enveloppes virales) avec différents promoteurs (séquence d'ADN qui initie la transduction et confère la spécificité d'expression d'un gène). En changeant l'enveloppe et le promoteur, nous avons essayé de trouver la meilleure combinaison pour augmenter l'affinité du vecteur vis-à-vis des photorécepteurs d'abord, puis vis-à-vis d'autres cellules de la rétine. Nos résultats ont montré que la membrane limitante externe est effectivement altérée chez les deux modèles de dégénérescence, mais que cette modification ne favorise pas la transduction des photorécepteurs lorsqu'on utilise un vecteur lentiviral contenant une enveloppe VSVG et un promoteur photorécepteur-spécifique ou ubiquitaire. En effet, une forte réaction gliale a été observée. Par contre, en utilisant le lentivirus avec une enveloppe Mokola et un promoteur ubiquitaire, nous avons constaté une très bonne transduction au niveau des cellules de Millier dans la rétine en dégénérescence, phénomène non observé chez les souris sauvages. Ce travail a donc permis de trouver un vecteur viral efficace pour atteindre et transduire les cellules de Miiller, ceci seulement pendant la dégénérescence de la rétine. Ces cellules, une fois transduites, pourraient être utilisées pour sécréter dans la rétine des agents thérapeutiques tels que des facteurs neurotrophiques pour soutenir la survie des photorécepteurs ou des facteurs anti-angiogéniques pour prévenir la néo-vascularisation lors de diabète ou de dégénérescence maculaire liée à l'âge. - In normal mice, the lentiviral vector (LV) is very efficient to target the RPE cells, but transduces retinal neurons well only during development. In the present study, the tropism of LV has been investigated in the degenerating retina of mice, knowing that the retina structure changes during degeneration. We postulated that the viral transduction would be increased by the alteration of the iuter limiting membrane (OLM). Two different LV pseudotypes were tested using the VSVG arid the Mokola envelopes, as well as two animal models of retinal degeneration: light-damaged Balb-C and Rhodopsin knockout (Rho-/-) mice. After light damage, the OLM is altered and no significant increase of the number of transduced photoreceptors can be obtained with a LV-VSVG-Rhop-GFP vector. In the Rho-/- mice, an altération of the OLM was also observed, but the possibility of transducing photoreceptors was decreased, probably by ongoing gliosis. The use of a ubiquitous promoter allows better photoreceptor transduction, suggesting that photoreceptór-specific promoter activity change during late stages of photoreceptor degeneration. However, the number of targeted photoreceptors remains low. In contrast, LV pseudotyped with the tfokola envelope allows a wide dispersion of the ctor into the retina (corresponding to the injection bleb) with preferential targeting of Muller cells, a situation Mc\ does ot occur in the wild- type retina. Mokola-pseudotyped lentiviral vectors may serve to engineer these glial cells to deliver secreted therapeutic factors to a diseased area of the retina.

The characterization of retinal phenotype in a family with C1QTNF5-related late-onset retinal degeneration.

PURPOSE: To describe the clinical, spectral-domain optical coherence tomography and electrophysiological features of C1QTNF5-associated late-onset retinal degeneration in a molecularly confirmed pedigree. METHODS: Five members of a family participated, and affected individuals (n = 4) underwent detailed ophthalmologic evaluation including fundus autofluorescence and spectral-domain optical coherence tomography imaging and electroretinography. Electrooculography was performed in three individuals. RESULTS: The visual acuity was initially normal and worsened with time. Anterior segment abnormalities included peripupillary iris atrophy and long anterior insertion of zonules. Peripapillary atrophy, drusenoid deposition, and scalloped sectorial chorioretinal atrophy were observed in all older individuals (n = 3). Fundus autofluorescence demonstrated hypofluorescent areas corresponding to regions of chorioretinal atrophy. The spectral-domain optical coherence tomography demonstrated multiple areas of retinal pigment epithelium-Bruch membrane separation with intervening homogeneous deposition that corresponded to the drusenoid lesions and areas of chorioretinal atrophy. Electrooculography was normal in one individual and showed abnormally low dark trough measures in older individuals (n = 2). Electroretinography was normal in early stages (n = 1), but showed marked abnormalities in the rod system (n = 3), which was predominantly inner retinal (n = 2) in late stages. CONCLUSION: Late-onset retinal degeneration is a progressive degeneration, and anterior segment abnormalities present early. The widespread sub-retinal pigment epithelium deposition seen on spectral-domain optical coherence tomography in older individuals appears to be a characteristic in late stages. Electrooculography demonstrates abnormalities only in late stages of the disease.

Overexpression of a mutant form of TGFBI/BIGH3 induces retinal degeneration in transgenic mice.

PURPOSE: Despite ubiquitous expression of the keratoepithelin (KE) protein encoded by the transforming growth factor beta induced/beta induced gene human clone 3 (TGFBI/BIGH3) gene, corneal dystrophies are restricted to the cornea, and no other tissues are affected. We investigated the role of TGFBI/BIGH3 in Groenouw corneal dystrophies by generating transgenic mice overexpressing TGFBI/BIGH3 containing the R555W mutation. METHODS: Transgenic animals expressing the Groenouw mutation of human TGFBI/BIGH3 were generated using lentiviral vectors. The line expressed TGFBI/BIGH3 containing the R555W mutation under the control of the phosphoglycerate kinase (PGK) promoter. Expression of the transgene was monitored by Southern and western blotting and by RT-PCR. Electroretinogram analysis was performed and four mice were subjected to complete necroscopy. RESULTS: Transgene expression was observed in different organs although without specific expression in the cornea. The overall morphology of the transgenic animals was not severely affected by KE overexpression. However, we observed an age-dependent retinal degeneration both functionally and histologically. Female-specific follicular hyperplasia in the spleen and increased levels of lipofuscin in the adrenal gland were also seen in transgenic animals. CONCLUSIONS: Cellular degeneration in the retina of transgenic animals suggest that perturbation of the transforming growth factor beta (TGFbeta) family regulation may affect photoreceptor survival and may induce possible accelerated aging in several tissues. No corneal phenotype could be observed, probably due to the lack of transgene expression in this tissue.

Differential vulnerability of neurochemically identified subpopulations of retinal neurons in a monkey model of glaucoma.

The vulnerability of subpopulations of retinal neurons delineated by their content of cytoskeletal or calcium-binding proteins was evaluated in the retinas of cynomolgus monkeys in which glaucoma was produced with an argon laser. We quantitatively compared the number of neurons containing either neurofilament (NF) protein, parvalbumin, calbindin or calretinin immunoreactivity in central and peripheral portions of the nasal and temporal quadrants of the retina from glaucomatous and fellow non-glaucomatous eyes. There was no significant difference between the proportion of amacrine, horizontal and bipolar cells labeled with antibodies to the calcium-binding proteins comparing the two eyes. NF triplet immunoreactivity was present in a subpopulation of retinal ganglion cells, many of which, but not all, likely correspond to large ganglion cells that subserve the magnocellular visual pathway. Loss of NF protein-containing retinal ganglion cells was widespread throughout the central (59-77% loss) and peripheral (96-97%) nasal and temporal quadrants and was associated with the loss of NF-immunoreactive optic nerve fibers in the glaucomatous eyes. Comparison of counts of NF-immunoreactive neurons with total cell loss evaluated by Nissl staining indicated that NF protein-immunoreactive cells represent a large proportion of the cells that degenerate in the glaucomatous eyes, particularly in the peripheral regions of the retina. Such data may be useful in determining the cellular basis for sensitivity to this pathologic process and may also be helpful in the design of diagnostic tests that may be sensitive to the loss of the subset of NF-immunoreactive ganglion cells.

Intrinsically photosensitive retinal ganglion cells: classification, function and clinical implications.

PURPOSE OF REVIEW: The discovery of a new class of intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs) revealed their superior role for various nonvisual biological functions, including the pupil light reflex, and circadian photoentrainment. RECENT FINDINGS: Recent works have identified and characterized several anatomically and functionally distinct ipRGC subtypes and have added strong new evidence for the accessory role of ipRGCs in the visual system in humans. SUMMARY: This review summarizes current concepts related to ipRGC morphology, central connections and behavioural functions and highlights recent studies having clinical relevance to ipRGCs. Clinical implications of the melanopsin system are widespread, particularly as related to chronobiology.

Establishment of models to study mouse and human retinogenesis "in vitro" : isolation and characterization of retinal stem cells

SUMMARY IN FRENCH Les cellules souches sont des cellules indifférenciées capables a) de proliférer, b) de s'auto¬renouveller, c) de produire des cellules différenciées, postmitotiques et fonctionnelles (multipotencialité), et d) de régénérer le tissu après des lésions. Par exemple, les cellules de souches hematopoiétiques, situées dans la moelle osseuse, peuvent s'amplifier, se diviser et produire diverses cellules différenciées au cours de la vie, les cellules souches restant dans la moelle osseuse et consentant leur propriété. Les cellules souches intestinales, situées dans la crypte des microvillosités peuvent également régénérer tout l'intestin au cours de la vie. La rétine se compose de six classes de neurones et d'un type de cellule gliale. Tous ces types de cellules sont produits par un progéniteur rétinien. Le pic de production des photorécepteurs se situe autour des premiers jours postnatals chez la souris. A cette période la rétine contient les cellules hautement prolifératives. Dans cette étude, nous avons voulu analyser le phénotype de ces cellules et leur potentiel en tant que cellules souches ou progénitrices. Nous nous sommes également concentrés sur l'effet de certains facteurs épigéniques sur leur destin cellulaire. Nous avons observé que toutes les cellules prolifératives isolées à partir de neurorétines postnatales de souris expriment le marqueur de glie radiaire RC2, ainsi que des facteurs de transcription habituellement trouvés dans la glie radiaire (Mash1, Pax6), et répondent aux critères des cellules souches : une capacité élevée d'expansion, un état indifférencié, la multipotencialité (démontrée par analyse clonale). Nous avons étudié la différentiation des cellules dans différents milieux de culture. En l'absence de sérum, l'EGF induit l'expression de la β-tubulin-III, un marqueur neuronal, et l'acquisition d'une morphologie neuronale, ceci dans 15% des cellules présentes. Nous avons également analysé la prolifération de cellules. Seulement 20% des cellules incorporent le bromodéoxyuridine (BrdU) qui est un marqueur de division cellulaire. Ceci démontre que l'EGF induit la formation des neurones sans une progression massive du cycle cellulaire. Par ailleurs, une stimulation de 2h d'EGF est suffisante pour induire la différentiation neuronale. Certains des neurones formés sont des cellules ganglionnaires rétiniennes (GR), comme l'indique l'expression de marqueurs de cellules ganglionnaires (Ath5, Brn3b et mélanopsine), et dans de rare cas d'autres neurones rétiniens ont été observés (photorécepteurs (PR) et cellules bipolaires). Nous avons confirmé que les cellules souches rétiniennes tardives n'étaient pas restreintes au cours du temps et qu'elles conservent leur multipotencialité en étant capables de générer des neurones dits précoces (GR) ou tardifs (PR). Nos résultats prouvent que l'EGF est non seulement un facteur contrôlant le développement glial, comme précédemment démontré, mais également un facteur efficace de différentiation pour les neurones rétiniens, du moins in vitro. D'autre part, nous avons voulu établir si l'oeil adulte humain contient des cellules souches rétiniennes (CSRs). L'oeil de certains poissons ou amphibiens continue de croître pendant l'âge adulte du fait de l'activité persistante des cellules souches rétiniennes. Chez les poissons, le CSRs se situe dans la marge ciliaire (CM) à la périphérie de la rétine. Bien que l'oeil des mammifères ne se développe plus pendant la vie d'adulte, plusieurs groupes ont prouvé que l'oeil de mammifères adultes contient des cellules souches rétiniennes également dans la marge ciliaire plus précisément dans l'épithélium pigmenté et non dans la neurorétine. Ces CSRs répondent à certains critères des cellules souches. Nous avons identifié et caractérisé les cellules souches rétiniennes résidant dans l'oeil adulte humain. Nous avons prouvé qu'elles partagent les mêmes propriétés que leurs homologues chez les rongeurs c.-à-d. auto-renouvellement, amplification, et différenciation en neurones rétiniens in vitro et in vivo (démontré par immunocoloration et microarray). D'autre part, ces cellules peuvent être considérablement amplifiées, tout en conservant leur potentiel de cellules souches, comme indiqué par l'analyse de leur profil d'expression génique (microarray). Elles expriment également des gènes communs à diverses cellules souches: nucleostemin, nestin, Brni1, Notch2, ABCG2, c-kit et son ligand, aussi bien que cyclin D3 qui agit en aval de c-kit. Nous avons pu montré que Bmi1et Oct4 sont nécessaires pour la prolifération des CSRs confortant leur propriété de cellules souches. Nos données indiquent que la neurorétine postnatale chez la souris et l'épithélium pigmenté de la marge ciliaire chez l'humain adulte contiennent les cellules souches rétiniennes. En outre, nous avons développé un système qui permet d'amplifier et de cultiver facilement les CSRs. Ce modèle permet de disséquer les mécanismes impliqués lors de la retinogenèse. Par exemple, ce système peut être employé pour l'étude des substances ou des facteurs impliqués, par exemple, dans la survie ou dans la génération des cellules rétiniennes. Il peut également aider à disséquer la fonction de gènes ou les facteurs impliqués dans la restriction ou la spécification du destin cellulaire. En outre, dans les pays occidentaux, la rétinite pigmentaire (RP) touche 1 individu sur 3500 et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) affecte 1 % à 3% de la population âgée de plus de 60 ans. La génération in vitro de cellules rétiniennes est aussi un outil prometteur pour fournir une source illimitée de cellules pour l'étude de transplantation cellulaire pour la rétine. SUMMARY IN ENGLISH Stem cells are defined as undifferentiated cells capable of a) proliferation, b) self maintenance (self-renewability), c) production of many differentiated functional postmitotic cells (multipotency), and d) regenerating tissue after injury. For instance, hematopoietic stem cells, located in bone marrow, can expand, divide and generate differentiated cells into the diverse lineages throughout life, the stem cells conserving their status. In the villi crypt, the intestinal stem cells are also able to regenerate the intestine during their life time. The retina is composed of six classes of neurons and one glial cell. All these cell types are produced by the retinal progenitor cell. The peak of photoreceptor production is reached around the first postnatal days in rodents. Thus, at this stage the retina contains highly proliferative cells. In our research, we analyzed the phenotype of these cells and their potential as possible progenitor or stem cells. We also focused on the effect of epigenic factor(s) and cell fate determination. All the proliferating cells isolated from mice postnatal neuroretina harbored the radial glia marker RC2, expressed transcription factors usually found in radial glia (Mash 1, Pax6), and met the criteria of stem cells: high capacity of expansion, maintenance of an undifferentiated state, and multipotency demonstrated by clonal analysis. We analyzed the differentiation seven days after the transfer of the cells in different culture media. In the absence of serum, EGF led to the expression of the neuronal marker β-tubulin-III, and the acquisition of neuronal morphology in 15% of the cells. Analysis of cell proliferation by bromodeoxyuridine incorporation revealed that EGF mainly induced the formation of neurons without stimulating massively cell cycle progression. Moreover, a pulse of 2h EGF stimulation was sufficient to induce neuronal differentiation. Some neurons were committed to the retinal ganglion cell (RGC) phenotype, as revealed by the expression of retinal ganglion markers (Ath5, Brn3b and melanopsin), and in few cases to other retinal phenotypes (photoreceptors (PRs) and bipolar cells). We confirmed that the late RSCs were not restricted over-time and conserved multipotentcy characteristics by generating retinal phenotypes that usually appear at early (RGC) or late (PRs) developmental stages. Our results show that EGF is not only a factor controlling glial development, as previously shown, but also a potent differentiation factor for retinal neurons, at least in vitro. On the other hand, we wanted to find out if the adult human eye contains retina stem cells. The eye of some fishes and amphibians continues to grow during adulthood due to the persistent activity of retinal stem cells (RSCs). In fish, the RSCs are located in the ciliary margin zone (CMZ) at the periphery of the retina. Although, the adult mammalian eye does not grow during adult life, several groups have shown that the adult mouse eye contains retinal stem cells in the homologous zone (i.e. the ciliary margin), in the pigmented epithelium and not in the neuroretina. These RSCs meet some criteria of stem cells. We identified and characterized the human retinal stem cells. We showed that they posses the same features as their rodent counterpart i.e. they self-renew, expand and differentiate into retinal neurons in vitro and in vivo (indicated by immunostaining and microarray analysis). Moreover, they can be greatly expanded while conserving their sternness potential as revealed by the gene expression profile analysis (microarray approach). They also expressed genes common to various stem cells: nucleostemin, nestin, Bmil , Notch2, ABCG2, c-kit and its ligand, as well as cyclin D3 which acts downstream of c-kit. Furthermore, Bmil and Oct-4 were required for RSC proliferation reinforcing their stem cell identity. Our data indicate that the mice postnatal neuroretina and the adult pigmented epithelium of adult human ciliary margin contain retinal stem cells. We developed a system to easily expand and culture RSCs that can be used to investigate the retinogenesis. For example, it can help to screen drugs or factors involved, for instance, in the survival or generation of retinal cells. This could help to dissect genes or factors involved in the restriction or specification of retinal cell fate. In Western countries, retinitis pigmentosa (RP) affects 1 out of 3'500 individuals and age-related macula degeneration (AMD) strikes 1 % to 3% of the population over 60. In vitro generation of retinal cells is thus a promising tool to provide an unlimited cell source for cellular transplantation studies in the retina.

Ocular drug delivery targeting the retina and retinal pigment epithelium using polylactide nanoparticles.

PURPOSE: To study the kinetics of polylactide (PLA) nanoparticle (NP) localization within the intraocular tissues and to evaluate their potential to release encapsulated material. METHODS: A single intravitreous injection (5 micro L) of an NP suspension (2.2 mg/mL) encapsulating either Rh-6G (Rh) or Nile red (Nr) was performed. Animals were killed at various times, and the NPs localization within the intraocular tissues was studied by environmental scanning electron microscopy (ESEM), confocal microscopy, light microscopy histology, fluorescence microscopy, and immunohistochemistry. Eyes injected with blank NPs, free Rh, or PBS solution were used as the control. RESULTS: ESEM showed the flow of the NPs from the site of injection into the vitreous cavity and their rapid settling on the internal limiting membrane. Histology demonstrated the anatomic integrity of the injected eyes and showed no toxic effects. A mild inflammatory cell infiltrate was observed in the ciliary body 6 hours after the injection and in the posterior vitreous and retina at 18 to 24 hours. The intensity of inflammation decreased markedly by 48 hours. Confocal and fluorescence microscopy and immunohistochemistry showed that a transretinal movement of the NPs was gradually taking place with a later localization in the RPE cells. Rh encapsulated within the injected NPs diffused and stained the retina and RPE cells. PLA NPs were still present within the RPE cells 4 months after a single intravitreous injection. CONCLUSIONS: Intravitreous injection of PLA NPs appears to result in transretinal movement, with a preferential localization in the RPE cells. Encapsulated Rh diffuses from the NPs and stains the neuroretina and the RPE cells. The findings support the idea that specific targeting of these tissues is feasible. Furthermore, the presence of the NPs within the RPE cells 4 months after a single injection shows that a steady and continuous delivery of drugs can be achieved.