Retinal vascular caliber and cardiovascular biomarkers and metabolic biomarkers. Clinical and epidemiological approach.

Les vaisseaux rétiniens sont accessibles par la visualisation du fond d'œil grâce notamment aux rétinophotographies. Cette visualisation donne donc un accès direct à l'étude de la microcirculation humaine. Depuis 1999, le logiciel IVAN® permet une analyse «semi-automatique» du calibre vasculaire rétinien. L'analyse de la littérature retrouve que les variations du calibre vasculaire rétinien sont le reflet cumulatif du poids de naissance, de facteurs génétiques, de l'âge, des facteurs de risques cardiovasculaires, de la fonction rénale et de l'inflammation. Les méta-analyses d'études épidémiologiques suggèrent un rôle prédictif des calibres vasculaires rétiniens sur les évènements cardiovasculaires : un calibre artériel rétinien étroit serait prédictif de maladie coronaire chez les femmes et augmenterait la mortalité cardiovasculaire globale ; un large calibre veineux serait prédictif d'accident vasculaire cérébral. Cette thèse a pour objectif d'approfondir les connaissances sur les déterminants des calibres vasculaires rétiniens chez les sujets indemnes d'athérosclérose clinique (antécédent de maladie coronaire, d'accident vasculaire cérébral, d'artériopathie des membres inférieurs). Depuis 2007, en partenariat avec l'université de Melbourne, nous avons acquis le logiciel IVAN® et l'agrément permettant son utilisation en recherche clinique et épidémiologique a été obtenu en 2008. Dans un premier article, nous avons mis en évidence une relation linéaire entre calibre artériel et veineux et fonction rénale mesurée par des méthodes gold standard (filtration glomérulaire mesurée par la clairance de 99mTc-DTPA et ratio albuminurie/créatinurie) sur 80 sujets de la cohorte de médecine interne-hypertension artérielle de l'hôpital Lapeyronie, suggérant des déterminants communs de ces lésions précoces d'organes cibles. Dans un deuxième article, nous avons tout d'abord confirmé le lien entre dilatation veineuse rétinienne et inflammation systémique, puis observé une relation entre calibre artériel étroit et stress oxydatif sur les participants de la cohorte POLA (pathologies oculaires liées à l'âge). Cela est d'une importance particulière car cela suggère que la microcirculation rétinienne, dont des associations avec la macrocirculation carotidienne et cardiaque ont été retrouvées, serait particulièrement sensible au stress oxydatif et à l'inflammation, de façon indépendante des facteurs de risques cardiovasculaires. Dans un troisième article, nous avons retrouvé une relation entre malnutrition biologique et dilatation veineuse rétinienne sur les participants de la cohorte POLA. Cela suggère que des remaniements microcirculatoires précoces pourraient être un mécanisme associé à l'augmentation du risque cardiovasculaire observé chez les sujets âgés souffrants de malnutrition. Les caractéristiques techniques du logiciel IVAN® limitent sa généralisation en médecine, mais son utilisation permet d'approfondir les connaissances sur les déterminants des variations de calibre des vaisseaux de la rétine. Le futur challenge des études sur la vascularisation rétinienne utilisera probablement l'étude de la géométrie vasculaire rétinienne afin d'améliorer la compréhension de microcirculation humaine.Retinal photography, by allowing a direct observation of retinal vessels, may thus constitute a practical and noninvasive method for the examination of early changes in human microcirculation. Since 1999-2000, IVAN ® software allows for a "semi-automatic" retinal vascular caliber analysis. In the literature, changes in the caliber of retinal vessels have been shown to reflect the cumulative effects of birth weight, genetic factors, aging process, cardiovascular risk factors, renal function, and inflammation. In meta analyses from epidemiological studies, wider retinal venules and narrower arterioles were associated with an increased risk of coronary heart disease in women and an increased risk of global cardiovascular mortality, while wider retinal venular caliber predicted stroke. The aim of the current research is thus to improve the knowledge of retinal vascular calibers determinants in subjects free of clinical evidence of atherosclerosis (either stroke or coronary and peripheral artery disease). In 2007, Melbourne University provided us IVAN ® software and the agreement for its use in clinical and epidemiological research was obtained in 2008. In a first article, an inverse linear relationship between retinal arterial and venous caliber and renal function measured with gold standard methods (glomerular filtration rate from urinary clearance of 99mTc-DTPA and urinary albumin ⁄ creatinine ratio.) was observed in 80 subjects from the cohort of internal medicine-arterial hypertension-Lapeyronie hospital, suggesting common determinants of these preclinical target organ damages. In a second article, we first confirmed the relationship between a wider retinal venular caliber and inflammation, as well as provided evidence for a novel association between wider retinal arteriolar caliber and oxidative stress quantified by GPx-3 activity in the participants of the POLA (Pathologies Oculaires Liées à l'Age) cohort. This finding is of particular importance as it suggests that retinal microvasculature, which has been related to carotid arterial stiffness and cardiac remodeling, may be particularly sensitive to systemic oxidative stress and systemic inflammation, independently of known cardiovascular risk factors. In a third article based on POLA cohort participants, a retinal venular dilatation appears to be strongly associated with malnutrition biomarkers (albumin and transthyretin). This suggests that early microvascular changes may be one of the mechanisms associated with the observed increased risk of cardiovascular disease among elderly subjects with malnutrition. Technical characteristics of IVAN® software limit its generalization in medicine, but its improved our knowledge about the caliber of retinal vessels changes. The future challenge for retinal microcirculation research will probably use parameters of retinal vascular geometry for a better understanding of human microcirculation