Bien que l’éventail de technologies oculaires pour ce faire soit varié, plusieurs informations névralgiques sur l’activité métabolique de l’œil sont toujours inconnues. C’est dans ce contexte qu’un nouveau domaine a connu un accroissement important en connaissance et en intérêt dans les dernières années : l’oxymétrie oculaire.

Définition

L’oxymétrie décrit la mesure de la saturation en oxygène du sang. L’hémoglobine agit comme un transporteur de l’oxygène dans le sang. Par conséquent, la saturation en oxygène est mesurée comme un rapport de l’hémoglobine oxygénée par rapport à l’hémoglobine totale (1). L’oxymétrie oculaire mesure spécifiquement la saturation en oxygène du sang dans la rétine. Ce tissu métaboliquement très actif est primordial dans la santé oculaire et par conséquent dans le développement de pathologies.

L’évolution de l’oxymétrie oculaire

La première mesure de la saturation d’oxygène dans l’œil date de 1959, alors que les méthodes utilisées étaient plutôt fastidieuses (2). Ce n’est qu’au cours des deux dernières décennies que des oxymètres oculaires plus conviviaux ont été développés. L’avènement de tels dispositifs a permis des découvertes substantielles dans ce domaine.

Les méthodes traditionnelles d’oxymétrie oculaire utilisent l’analyse de deux longueurs d’onde de lumière, appelées points isobestiques et non isobestiques. La longueur d’onde isobestique ne varie pas selon le changement d’état de l’hémoglobine et sert donc de référence. De son côté, la longueur d’onde non isobestique est sensible aux changements de saturation en oxygène du sang dans la rétine. Il a été suggéré que le rapport d’absorption des longueurs d’onde isobestique et non isobestique serait linéaire à la saturation en oxygène (3).

Bien que ces technologies aient joué un rôle important dans l’établissement du potentiel de l’oxymétrie oculaire dans les soins oculaires, leur manque de précision a considérablement limité leur utilisation dans les milieux cliniques. Par exemple, ces oxymètres traditionnels fournissent des mesures relatives de saturation en oxygène dans les gros vaisseaux sanguins uniquement. Cette limitation empêche l’évaluation de tissus vascularisés de structures spécifiques telles que la rétine ou la tête du nerf optique. De plus, ils ne permettent que des mesures ponctuelles et ne peuvent donc pas être utilisés pour évaluer des réponses métaboliques en temps réel. Cela peut conduire à des interprétations erronées, car l’activité métabolique est, par nature, adaptative.

Les développements technologiques récents, tels que le Zilia Ocular, ont le potentiel de révolutionner le domaine de l’oxymétrie. Plutôt que de compter uniquement sur deux longueurs d’onde, l’ensemble du spectre lumineux est utilisé pour mesurer la saturation en oxygène avec des niveaux de précision sans précédent. De plus, au lieu d’une seule mesure qualitative, une mesure continue et quantitative est obtenue. Enfin, la détection d’oxygène ne se limite plus aux vaisseaux sanguins et permet une mesure dans tous les tissus de la rétine. Ces nouvelles fonctionnalités ouvrent la voie à une meilleure compréhension du métabolisme oculaire et facilitent l’intégration de l’oxymétrie oculaire en milieu clinique.

Pourquoi est-ce important ?

La saturation en oxygène est un marqueur important de la fonction tissulaire (5). Dans l’œil, les problèmes d’autorégulation de la saturation en oxygène du sang sont impliqués dans une grande variété de maladies telles que le glaucome (6), la rétinopathie diabétique (RD) (7), la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) (8-9), l’occlusion de la veine centrale de la rétine (10) et la rétinite pigmentaire (11).

Par exemple, la recherche montre que l’insuffisance vasculaire à la tête du nerf optique joue un rôle important dans le développement du glaucome (6). Dans le cas de la RD, les études ont mis en évidence qu’un diabète de longue durée entraînait un déséquilibre de l’autorégulation de l’oxygène et des perturbations de la microcirculation, causant des occlusions et des oblitérations dans le lit capillaire de la rétine et la formation de néovaisseaux (7). Quant à la DMLA, une corrélation entre la diminution des paramètres circulatoires choroïdiens et la gravité de la condition a été démontrée, ce qui laisse entrevoir le rôle potentiel de l’ischémie dans la physiopathologie de la maladie (8-9).

En outre, le cerveau, étant une extension de l’œil, peut également développer des conditions enracinées dans des anomalies d’oxygène sanguin. Ainsi, l’utilisation des techniques d’imagerie rétinienne dans les troubles neurodégénératifs tels que la sclérose en plaques, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer suscite un intérêt croissant. L’amincissement de la couche de fibres nerveuses rétiniennes a été démontré dans ces conditions avec l’utilisation de la tomographie par cohérence optique (TCO) (3). Les changements de saturation en oxygène de la rétine pourraient être utilisés pour mieux comprendre la physiopathologie de ces maladies, permettant potentiellement une détection plus précoce.

À ce jour, il a été difficile d’obtenir des valeurs fiables pour l’oxymétrie oculaire en raison du manque de mesures quantitatives et de normes de référence. Zilia Ocular a le potentiel de changer cela en fournissant, pour la première fois, des mesures quantitatives et absolues. En utilisant ces valeurs comme base de référence, les écarts par rapport à la norme pourront être identifiés avant l’apparition de signes cliniques visibles. L’oxymétrie oculaire moderne offre donc la perspective d’un diagnostic et d’une intervention plus précoces d’un bon nombre de maladies oculaires. Par exemple, le traitement du glaucome avec agents topiques ou via chirurgie s’est avéré augmenter la saturation en oxygène (3). Par conséquent, la possibilité d’instituer un traitement plus tôt dans l’évolution de la maladie pourrait contribuer à sauver la vue de millions de personnes.

Conclusion

Les scientifiques s’accordent à dire que la saturation en oxygène est un facteur important et un biomarqueur crucial pour plusieurs maladies oculaires et neurologiques. Toutefois, l’abondance des recherches effectuées à l’aide d’oxymètres oculaires ne s’est pas encore traduite par leur déploiement dans des contextes cliniques, principalement en raison d’un manque de précision et de polyvalence. S’appuyant sur tout le spectre de la lumière, la technologie de Zilia a le potentiel de surmonter ces limitations en générant des données continues sur la saturation en oxygène dans divers tissus du fond de l’œil.

En outre, comme l’œil est une fenêtre unique sur la santé, la mesure de l’oxymétrie oculaire pourrait également générer des résultats clés en neurologie, en cardiologie, en soins intensifs et en suivi de thérapies médicamenteuses. Et c’est pourquoi l’oxymétrie oculaire sera très certainement à l’avant-plan dans la quête d’un diagnostic précoce et d’un meilleur suivi des traitements dans les années à venir.

Références

1. Bench C, Hauptmann A, Cox B. Toward accurate quantitative photoacoustic imaging: learning vascular blood oxygen saturation in three dimensions. J Biomed Opt. 2020;25(08). doi:10.1117/1.jbo.25.8.085003
2. Studies of retinal circulation and A-V oxygen difference in man. Trans Am Clin Climatol Assoc. 1959;71:34-44. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14401681/. Accessed December 17, 2020.
3. Stefánsson E, Olafsdottir O, Eliasdottir T et al. Retinal oximetry: Metabolic imaging for diseases of the retina and brain. Prog Retin Eye Res. 2019;70:1-22. doi:10.1016/j.preteyeres.2019.04.001
4. Chen S, Shu X, Nesper PL, Liu W, Fawzi AA, Zhang HF. Retinal oximetry in humans using visible-light optical coherence tomography [Invited]. Biomed Opt Express. 2017;8(3):1415-1429. Published 2017 Feb 7. doi:10.1364/BOE.8.001415
5. Bench C, Hauptmann A, Cox B. Toward accurate quantitative photoacoustic imaging: learning vascular blood oxygen saturation in three dimensions. J Biomed Opt. 2020;25(08). doi:10.1117/1.jbo.25.8.085003
6. S. S. Hayreh, “Blood Flow in the Optic Nerve Head and Factors that may Influence it,” Prog. Retin. Eye Res., vol. 20, no. 5, pp. 595–624, Sep. 2001, doi: 10.1016/S1350- 9462(01)00005-2.
7. S. H. Hardarson and E. Stefánsson, “Retinal oxygen saturation is altered in diabetic retinopathy,” Br. J. Ophthalmol., vol. 96, no. 4, pp. 560–563, Apr. 2012, doi: 10.1136/bjophthalmol-2011-300640.
8. J. E. Grunwald, T. I. Metelitsina, J. C. DuPont, G.-S. Ying, and M. G. Maguire,
   “Reduced Foveolar Choroidal Blood Flow in Eyes with Increasing AMD Severity,” Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., vol. 46, no. 3, pp. 1033–1038, Mar. 2005, doi: 10.1167/iovs.04-1050.
9. A. Geirsdottir, S. H. Hardarson, O. B. Olafsdottir, and E. Stefánsson, “Retinal oxygen metabolism in exudative age-related macular degeneration,” Acta Ophthalmol. (Copenh.), vol. 92, no. 1, pp. 27–33, Feb. 2014, doi: 10.1111/aos.12294.
10. Hardarson SH, Stefánsson E. Oxygen saturation in central retinal vein occlusion. Am J Ophthalmol. 2010 Dec;150(6):871-5. doi: 10.1016/j.ajo.2010.06.020. Epub 2010 Sep 26. PMID: 20875633.
11. Eysteinsson T, Hardarson SH, Bragason D, Stefánsson E. Retinal vessel oxygen saturation and vessel diameter in retinitis pigmentosa. Acta Ophthalmol. 2014 Aug;92(5):449-53. doi: 10.1111/aos.12359. Epub 2014 Apr 27. PMID: 24767302.

Écrit par l’équipe de Zilia le 18 janvier 2021