Rapport d’étude sur la rétinopathie par radiation

La rétinopathie par radiation (Radiation Retinopathy, RR) est un effet secondaire courant après l’utilisation de radiothérapie (comme la radiothérapie par implants à courte portée ou la thérapie par faisceau de protons) dans le traitement des tumeurs oculaires. La RR se manifeste par des microangiopathies retardées et progressivement développées, l’ischémie et l’œdème maculaire, qui peuvent finalement conduire à une perte de vision, à un glaucome néovasculaire et, dans les cas extrêmes, à l’énucléation de l’œil. Bien que les médicaments anti-VEGF, les stéroïdes et la thérapie par photocoagulation laser aient un certain effet thérapeutique sur la RR, leur efficacité est limitée, et le rôle de l’inflammation rétinienne dans la RR et sa contribution aux lésions microvasculaires ne sont pas encore pleinement compris. Cet article vise à explorer par des expériences le processus temporel des évènements cellulaires et vasculaires après radiothérapie.

Sources de l’étude

Cet article a été co-écrit par Cécile Lebon, Denis Malaise, Nicolas Rimbert, Manon Billet, Gabriel Ramasamy, Jérémie Villaret, Frédéric Pouzoulet, Alexandre Matet et Francine Behar-Cohen. Ces auteurs sont issus de plusieurs institutions de recherche telles que le Centre de Recherche des Cordeliers, l’Institut Curie, l’Université Paris Saclay et la Sorbonne Université à Paris, en France. L’article a été publié dans le « Journal of Neuroinflammation » en 2024.

Contexte de l’étude

La RR apparaît souvent après le traitement de tumeurs oculaires, telles que la radiothérapie par implants à courte portée ou la thérapie par faisceau de protons pour les mélanomes choroïdiens. La RR typique survient généralement 6 mois à 3 ans après la radiothérapie, voire plus tard, et se caractérise par une angiopathie progressive. Les manifestations cliniques comprennent des hémorragies rétiniennes, un glaucome néovasculaire, entre autres, pouvant entraîner une grave détérioration de la vision. L’incidence et la gravité de la RR sont étroitement liées à la dose cumulée de radiation, à la répartition de la dose et à l’étendue de l’exposition. Les régimes actuels de traitement de la RR sont limités, principalement basés sur des inhibiteurs de VEGF et la photocoagulation laser, dont les effets sont bons mais ne sont pas curatifs. La RR reste donc un besoin médical non satisfait.

Méthodologie de l’étude

Pour comprendre les causes de la RR, l’équipe de recherche a établi un modèle de rat et a analysé la séquence temporelle des évènements cellulaires et vasculaires après une irradiation de 45 Gy aux rayons X à une semaine, un mois et six mois.

1. Établissement du modèle animal : Des rats Wistar mâles de six semaines ont été utilisés pour les expériences, toutes les étapes expérimentales étant menées conformément à la déclaration de l’Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO). Les animaux ont été irradiés avec une dose de 45 Gy de rayons X et ont été échantillonnés pour analyse après une semaine, un mois et six mois.

2. Détection de l’hypoxie et des vaisseaux sanguins de la rétine : L’état de perfusion et d’hypoxie de la rétine a été détecté en utilisant le kit Hypoxyprobe-1. Les rats ont reçu une injection de la sonde trois heures avant l’euthanasie, puis des globes oculaires ont été prélevés pour la détection des régions hypoxiques et de l’état vasculaire par immunofluorescence.

3. Étalement de la rétine et échantillons d’épithélium pigmentaire rétinien (RPE) : La rétine et l’épithélium pigmentaire rétinien (RPE) des animaux sacrifiés ont été étalés et colorés, avec des anticorps distincts pour l’analyse cellulaire et vasculaire.

4. Coupes congelées et western blot : Des coupes congelées de 10 μm d’épaisseur ont été préparées pour détecter la mort cellulaire et l’expression de la protéine GFAP (Glial Fibrillary Acidic Protein). Les résultats des analyses ont été traités statistiquement avec le logiciel Prism 8.

Résultats de l’étude

1. Construction du modèle et changements d’apparence : Un modèle de RR chez le rat a été établi avec trois cycles d’irradiation de 15 Gy aux rayons X, pour une dose totale de 45 Gy, avec une légère perte de poils et des changements de pigmentation de la peau autour des yeux, mais sans dommages significatifs observés dans la rétine à un stade précoce.

2. Hypoxie de la rétine et état vasculaire : Par coloration Pimonidazole, une hypoxie significative de la rétine des rats et une réduction considérable du nombre de petits vaisseaux sanguins ont été montrées après six mois. Ceci est similaire à ce qui est observé chez les patients atteints de RR dans le modèle de rat, montrant une hypoxie chronique de la rétine et des lésions vasculaires.

3. Mort cellulaire : La mort cellulaire rétinienne induite par la radiation a été détectée en utilisant la technologie TUNEL à partir d’une semaine après l’irradiation et a persisté dans les mois suivants. Cela s’exprime principalement par la mort cellulaire dans la couche nucléaire externe (Outer Nuclear Layer, ONL), indiquant un stress persistant induit par la radiation.

4. Activation des cellules gliales et dommages vasculaires : L’activation rapide des cellules gliales rétiniennes après irradiation a été détectée par GFAP et a progressivement pénétré dans les couches internes de la rétine. Cela a été vérifié davantage par Western Blot, avec une augmentation significative de l’expression du GFAP de la semaine 1 à 6 mois. En outre, la coloration avec Iba1 (Ionized Calcium-Binding Adaptor Molecule 1) a montré que les microglies envahissaient la rétine entière après 6 mois et étaient en contact étroit avec les vaisseaux sanguins.

5. Perturbation de la barrière hémato-rétinienne externe (Blood-Retinal Barrier, BRB) : Des changements significatifs de la structure du RPE, y compris la forme et la taille des cellules, la restructuration du cytosquelette de l’actine F, la diminution de l’expression de ZO-1, l’alignement en “zigzag” du RPE et les ouvertures intercellulaires, ont été observés un mois après l’irradiation, indiquant une fuite de la BRB causée par la radiation.

Conclusion de l’étude

Cette étude met en évidence les dommages causés par la radiation à l’épithélium pigmentaire rétinien (RPE) et à la rétine, en particulier l’impact sur l’intégrité de la barrière hémato-rétinienne interne et externe (BRB). L’étude prouve l’importance de mécanismes inflammatoires persistants dans le développement de la RR. À travers cette étude sur le modèle de rat, une corrélation significative avec les observations cliniques chez les patients atteints de RR a été découverte, ce qui aide à étudier davantage les mécanismes pathologiques de la RR. Les recherches futures devraient explorer plus en profondeur les médiateurs de l’inflammation choroïdienne/rétinienne afin de mieux cibler l’inflammation nocive pour le traitement et prévenir les lésions rétiniennes irréversibles après la radiation.