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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 83 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 14 Mo |
Extrait
UNIVERSITÉ DE LA MÉDITERRANÉE
FACULTE DE MÉDECINE DE MARSEILLE
Etude de la dynamique des conséquences fonctionnelles périphériques et
centrales de lésions oculaires focales
T H È S E
Présentée et publiquement soutenue devant
LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE MARSEILLE
Le 25 Juin 2010
Par Mr Louis HOFFART
Né le 1er Avril 1976 à Melun
Pour obtenir le grade de DOCTEUR de L’UNIVERSITÉ de la MÉDITERRANÉE
SPÉCIALITÉ : NEUROSCIENCES
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Institut des Neurosciences Cognitives de la Méditerranée
Membres du Jury de la Thèse :
Pr. John Conrath Président du Jury Université d’Aix-Marseille
Dr. Yves Trotter Rapporteur CNRS - Université Paul Sabatier, Toulouse
Pr. Dan Milea Rapporteur Université d’Angers
Pr. Tristan Bourcier Examinateur Université de Strasbourg
Dr. Guillaume Masson Directeur CNRS - Université d’Aix-Marseille
Dr. Frédéric Chavane Co-directeur CNRS - Université d’Aix-Marseille
Résumé
!
! Le cerveau montre d’étonnantes capacités d’adaptation aux modifications des
entrées sensorielles, celles-ci pouvant avoir pour origine une modification de
l’environnement ou être liées à une pathologie de l’organe récepteur lui-même. Les
techniques d’imagerie fonctionnelle permettent d’étudier l’impact d’une atteinte du
récepteur sensoriel du système visuel, la rétine, sur le fonctionnement et les
capacités de réorganisation du cortex visuel primaire. Le but de ce travail était
d’ouvrir des pistes de recherche sur les conséquences fonctionnelles centrales et
périphériques de pathologies oculaires se manifestant toute par un scotome visuel
important.
Dans un premier temps, nous avons étudié l’organisation fonctionnelle du cortex
visuel humain en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) à haut
champ (3T). Le but de cette étude était de cartographier et de délimiter de manière
reproductible les aires visuelles de bas niveau (V1, V2 et V3) par la réalisation de
cartes corticales rétinotopiques. Nous avons développé un protocole expérimental
spécifique afin d’étudier, chez le sujet sain, les modifications de l’organisation
rétinotopique corticale en présence d’une interruption locale de stimulation rétinienne
(scotome artificiel). Ce protocole a ensuite été appliqué chez un patient présentant
une maculopathie en phase aiguë et après récupération fonctionnelle. Cette étude
confirme la possibilité de mesurer sur la surface corticale des zones d’activités
différentielles correspondant à une modification localisée de la sensibilité rétinienne
et permettra, dans le cas d’atteintes rétiniennes évolutives, d’étudier les phénomènes
de plasticité corticale au cours de l’évolution de ces pathologies.
Dans un second temps, nous avons mis au point un dispositif d’imagerie optique afin
de caractériser l’organisation rétinotopique de l’aire V1 chez le rat. Le
développement de cette méthode va nous permettre de lancer deux études
importantes. Premièrement, nous étudierons la cinétique des modifications de la
carte rétinotopique et de l’activité neuronale afin d’évaluer le rôle respectif des
phénomènes de plasticité corticale ou de modification du gain neuronal dans la
réorganisation fonctionnelle du cortex visuel après lésion rétinienne. Ces résultats
2
seront à comparer aux données acquises en IRMf chez l’homme. Deuxièmement,
cette méthode est le préalable à une étude complémentaire qui a pour but de tester
l’impact fonctionnel d‘implants rétiniens chez le rat.
Les lésions oculaires impliquent aussi des réorganisations locales, en particulier
vasculaires dont les conséquences fonctionnelles sont mal connues. Nous avons
donc développé en parallèle des modèles de lésions périphérique permettant l’étude
des conséquences sur la rétinotopie d’un scotome induit à la suite d’une atteinte
sensorielle périphérique. Ce travail ouvre plusieurs perspectives quant à l’exploration
fonctionnelle dans des pathologies comme la DMLA.
Mots clés : Cortex visuel, imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle,
imagerie optique, scotome
3
Abstract
The brain shows a high ability to reorganize following alteration of sensorial
input that may result from modification of the environment or disease of sensorial
organs. Modern functional imagery techniques allow to examine the impact on the
visual system of such alterations. The aim of this thesis was to develop new
approaches for studying at the cortical level, functional consequences of ocular
disease associated with a significant visual scotoma.
In the first section of this thesis, we used high-field (3T) functional magnetic
resonance imaging (fMRI) to study the cortical functional architecture. Our goal was
to map the retinotopic organization of human early visual cortical areas (V1, V2, V3).
By this method, we identified modifications of retinotopic organization induced by a
focal loss of retinal stimulation (artificial scotoma) and we observed the cortical
projections of artificial scotoma on healthy subjects by the mean of a specific
stimulus. In the following part of the experimentation, this protocol was used on a
patient who showed a maculopathy at the acute stage and after recovery. This study
confirms the ability to evaluate the cortical representation (size and location) of a
focalized modification of the retinal sensibility threshold and could serve as a basis
for the future investigation of cortical plasticity in the visual cortex following retinal
diseases.
The second section of this thesis was directed to the development of optical imaging
intrinsic signals on small animals. Our goals were to characterize the retinotopic
organization of rat’s visual cortex. With this method, we will investigate the kinetics of
cortical remapping and modifications of the neuronal activity level following retinal
lesion. These results will be compared to the data previously acquired by fMRI in
humans. Another application of our method will be to study the functional impact of
retinal prosthesis.
Ocular lesions are associated with local modifications of retinal tissue, and
especially with neovascular ingrowth, for which functional consequences have not
been totally clarified. We therefore developed models of peripheral lesions, which
4
allow to study the effect of scotoma on retinotopic organization of primary visual
cortex after peripheral sensory lesion. This thesis gives some new directions in the
functional exploration in retinal disease as Age Related Macular Degeneration
(ARMD).
Keywords: Visual cortex, fMRI, Optical imaging, Scotoma
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Remerciements
De nombreuses personnes m’ont aidé dans ce parcours long de presque cinq
années, qu’elles en soient ici remerciées !
Merci à Fréderic Chavane et Guillaume Masson d’avoir dirigé cette thèse et à John
Conrath d’avoir accepté de présider ce jury.
Merci au Pr. Bernard Ridings pour son soutien dans cette voie longue et difficile
depuis mon externat !
Merci au Pr. Danielle Denis pour m’avoir accueilli dans son service il y a quelques
années et m’avoir montré les premiers pas de la rédaction d’un article scientifique.
J’espère que nous pourrons mettre en place, ensemble, une ophtalmologie
universitaire Marseillaise de premier plan !
Merci à Yves Trotter et Dan Milea d’avoir accepté d’expertiser ce travail.
Merci à Tristan Bourcier, mon « vieux » chef de XV-XX et maintenant ami, d’avoir
accepté de participer au jury de cette thèse.
Merci à Sébastien Roux d’avoir pris le relai, et de maintenant faire tourner la manip
d’imagerie optique comme un chef, et pour les supers figures en urgence !
Merci à toute l’équipe du laboratoire INCM : Eric, Thomas, Ivo…
Merci aux autres doctorants d