Cell death mechanisms in retinal detachment : towards neuroprotective therapies

Le décollement de rétine (DR) est la séparation de la rétine neurosensorielle de l'épithélium pigmentaire rétinien. Il se caractérise par une accumulation de liquide sous-rétinien et une mort des photorécepteurs dès 12 heures qui conduit à une altération irréversible de la vision. La chirurgie vitréo-rétinienne moderne permet la ré-application anatomique de la rétine dans la plupart des cas. Cependant, la récupération visuelle est limitée, et la moitié des patients auront une acuité visuelle inférieure à 4/10. La protection des photorécepteurs est donc essentielle pour améliorer la récupération fonctionnelle après DR, d'où l'intérêt de chercher des molécules neuroprotectrices adjuvantes à la chirurgie. De plus, le DR expérimental constitue un modèle de dégénérescence rapide des photorécepteurs bien corrélé à la pathologie chez l'homme, qui implique plusieurs mécanismes de mort cellulaire favorisant ainsi l'étude des stratégies neuroprotectrices. Des travaux antérieurs ont démontré que l'excès de fer participe à la mort des photorécepteurs dans plusieurs maladies dégénératives de la rétine. Nous avons donc évalué dans un premier temps, le fer en tant que cible thérapeutique dans le DR. Nous avons mesuré une concentration de fer et un pourcentage de saturation de la transferrine, protéine endogène capable de transporter le fer en excès, plus élevés dans le vitré de patients atteints de DR que de patients témoins. Une plus haute concentration en fer était corrélée à une moins bonne récupération visuelle postopératoire. Dans des modèles murins de DR ex vivo et in vivo, où le fer induisait une nécrose immédiate et une apoptose retardée, la transferrine protégeait contre les deux types de mort cellulaire. Par séquençage d'ARN, les voies impliquées dans les effets neuroprotecteurs de la transferrine, au-delà de ses propriétés comme chélateur du fer, ont été identifiées. Dans un deuxième temps, nous avons exploré la biodisponibilité oculaire chez des patients atteints de DR et les propriétés neuroprotectrices chez l'animal d'une autre molécule candidate, l'acide ursodésoxycholique (UDCA), un acide biliaire commercialisé pour le traitement de la cholestase hépatique. L'acide tauro-ursodésoxycholique (TUDCA), le conjugué taurinique d'UDCA, a précédemment montré des effets neuroprotecteurs dans un modèle de DR in vivo. Cependant, à la différence d'UDCA, TUDCA n'est pas commercialisé sous forme galénique, retardant son évaluation clinique. Nous avons observé qu'UDCA administré oralement en préopératoire chez des patients atteints de DR, traversait la barrière hémato-rétinienne en fonction de l'étendu de sa rupture. Des concentrations plus élevées d'UDCA dans les liquides oculaires des patients étaient corrélées à une meilleure récupération visuelle postopératoire. UDCA, aux concentrations retrouvées dans les liquides oculaires de patients, diminuait l'apoptose et la nécrose dans trois modèles ex vivo de DR chez le rat. En conclusion, en utilisant une stratégie de recherche translationnelle, nous avons exploré deux potentiels adjuvants thérapeutiques à la chirurgie de DR, ouvrant également des perspectives d'utilisation dans d'autres maladies dégénératives de la rétine.Retinal detachment (RD) is the separation of the neurosensory retina from the retinal pigment epithelium by subretinal fluid (SFR) accumulation. Photoreceptor cell death begins as early as 12 hours, which leads to irreversible visual impairment. Modern vitreoretinal surgery allows the anatomical reapplication of the retina in most cases. However, visual recovery is partial and 50% of patients recover less than 20/50 visual acuity. A neuroprotective therapy, adjuvant to surgery, and targeting photoreceptor cells death is therefore critical to improve visual outcome after RD. In addition, experimental RD is a model of rapid photoreceptor degeneration that correlates well with human pathology, and involves several mechanisms of cell death allowing the study of neuroprotective strategies. Since previous works demonstrated that retinal iron overload exacerbates cell death in various degenerative retinal diseases, we first assessed iron as therapeutic target in RD. In the vitreous from patients with RD, iron level and saturation of transferrin (an endogenous transporter of iron) were increased compared to controls. Higher iron concentrations was correlated with poorer postoperative visual recovery. In murine ex vivo and in vivo RD models, where iron induced immediate necrosis and delayed apoptosis, transferrin protected against both types of cell death. Using RNA sequencing, pathways mediating the neuroprotective effects of transferrin were identified. Secondly, we explored the ocular bioavailability in patients, and the neuroprotective properties in animals, of Ursodeoxycholic acid (UDCA), a bile acid approved for the treatment of hepatic cholestasis. Tauro-ursodeoxycholic acid (TUDCA), the taurine conjugate of UDCA, has previously shown neuroprotective effects in an in vivo model of RD. However, unlike UDCA, it is not commercialized as drug formulation, delaying its clinical evaluation. We observed that UDCA administered orally in patients with RD can cross the blood-retinal barrier according to the extension of its rupture. Higher concentrations of UDCA in SRF of RD patients were correlated with better visual recovery. At the concentration ranges measured in ocular fluids from patients, UDCA decreased apoptosis and necrosis in three ex vivo RD rat models. In conclusion, using a translational strategy, we targeted two potential therapies adjuvants to surgery in RD, which also opens perspectives for other degenerative retinal diseases