La sécurité routière est un enjeu de santé publique et de développement à travers le monde. En 2010, déjà plus d'un milliard de véhicules à travers le monde étaient en circulation (1). En 2016, près de 1,35 million de personnes ont été rapportées comme décédées suite à des accidents de la route (2). Avec des intérieurs de véhicules et des environnements routiers en constante évolution au cours du dernier siècle, les capacités visuelles sont de plus en plus sollicitées entraînant également une contribution accrue des capacités cognitives. Du point de vue scientifique et clinique, l'interaction entre les mécanismes visuels, tels que l'acuité visuelle et les mécanismes cognitifs impliqués pendant la conduite sont encore peu étudiés et à peine promus comme éléments clés du comportement de conduite sécuritaire. L'étude de cette problématique, dont l'impact est sous-estimé au niveau sociétal, est au coeur de ce travail de maîtrise. Si l'acuité visuelle est difficile à relier aux taux d'accidentologie (3, 4), il est cependant reconnu que les capacités visuo cognitives prédisent le taux d'accidentologie sur route à cinq ans (3) et en simulateur de conduite (5). C’est pourquoi dans cette étude, nous avons émis l'hypothèse que, dans un contexte de forte charge cognitive en conduite, une diminution de l'acuité visuelle aurait un impact négatif sur le comportement de conduite. Nous avons examiné si un seuil d'acuité visuelle artificiellement réduit au seuil légal d'obtention du permis de conduire au Canada, et une réduction plus importante induirait un effet sur les performances de conduite. Le comportement de 21 conducteurs âgés de 21 à 34 ans a été mesuré à l'aide du simulateur VS500M dans divers contextes de conduite et de charge cognitive. Un scénario rural de conduite à faible charge cognitive en comparaison à un scénario autoroute de conduite impliquant des tâches de navigation sur GPS ont été utilisés. Deux scénarios de chaque ont été réalisés avec une vision optimale -acuité visuelle de 6/6- et une qualité de vision réduite -acuité visuelle réduite artificiellement à un niveau plus faible pour 11 des conducteurs et une réduction plus importante pour 10 des conducteurs. Les résultats, faisant l'objet d'une publication scientifique à comité de lecture en préparation, démontrent une diminution des capacités à manoeuvrer le véhicule efficacement, notamment une augmentation de la variabilité de la vitesse et de la position latérale du véhicule (SDLP) en contexte de charge mentale élevée, une augmentation de la variabilité de la vitesse en condition de qualité de vision réduite lors de présence de charge mentale élevée ainsi qu'une diminution de la vitesse moyenne et une augmentation de sa variabilité selon les groupes de réduction de qualité visuelle, toujours dans un contexte de charge mentale élevée. Même si le taux de succès reste stable malgré la manipulation expérimentale, les résultats confirment l'importance d'évaluer les enjeux visuels dans des contextes certes quotidiens, mais pour 2 lesquels les interactions avec la cognition sont encore peu considérées. La sollicitation de la vision à des distances intermédiaires par la tâche de GPS, en plus des distances de loin telles que considérées par les aspects normatifs de la législation du permis de conduire, l'augmentation de la charge cognitive associée à cette double tâche de mobilité et de navigation, mais aussi à la réduction de la qualité de vision nous amènent à proposer de nouvelles pistes de recherche dans la discussion de ce mémoire pour mieux comprendre les enjeux des amétropies visuelles, de la presbytie ou bien encore du vieillissement / Road safety is a public health and development issue across the world. In 2010, more than a billion vehicles were already in circulation worldwide (1). In 2016, nearly 1.35 million people were reported as dead after road crashes (2). With ever-changing vehicle interiors and road environments over the past century, visual abilities are increasingly strained resulting in an increased contribution of cognitive abilities as well. From a scientific and clinical point of view, the interaction between visual mechanisms, such as visual acuity and the cognitive mechanisms involved during driving are still little studied and hardly promoted as key elements of safe driving behavior. The study of this problem, the impact of which is underestimated at the societal level, is at the heart of my master's work. While visual acuity is difficult to relate to accident rates (3, 4), it is however recognized that visuo-cognitive abilities predict the road accident rate at five years (3) and in a driving simulator (5). This is why in this study, we hypothesized that, in a context of high cognitive load while driving, a decrease in visual acuity would have a negative impact on driving behavior. We examined whether a visual acuity threshold artificially reduced to the legal threshold for obtaining a driver's license in Canada, and a greater reduction, would have an effect on driving performance. The behaviors of 21 drivers aged between 21 and 34 were measured using the VS500M simulator in various driving and cognitive load contexts. A rural driving scenario with low cognitive load compared to a highway driving scenario involving GPS navigation tasks were used. Two scenarios were carried out by all the participants with optimal vision - visual acuity of 6/6 - and reduced quality of vision -a lower artificially reduced visual acuity 11 of the drivers and a higher one for 10 of the drivers. The results, which are the subject of a peer-reviewed scientific publication in preparation, demonstrate a decrease in the ability to maneuver the vehicle effectively, in particular an increase in the variability of speed and of the standard deviation of lateral position of the vehicle (SDLP) in a context of high mental load, an increase in the variability of speed under reduced vision quality conditions in the presence of a high mental load as well as a decrease in the average speed and an increase in its variability according to the visual quality reduction groups, also in a context of high mental load. Even if the success rate remains stable despite the experimental manipulation, the results confirm the importance of evaluating visual issues in contexts that are admittedly everyday but for which interactions with cognition are still little considered. The solicitation of vision at intermediate distances by the GPS task, in addition to far distances as considered by the normative aspects of driving license legislation, the increased cognitive load associated with this dual mobility task and navigation, but also to the reduction of the quality of vision lead us to propose new avenues of research in discussion of this thesis to better understand the stakes of visual ametropia, presbyopia or even aging.

Contexte: La néovascularisation pathologique oculaire entraîne plusieurs troubles de la cécité, y compris la dégénérescence maculaire néovasculaire liée à l'âge (nDMLA) et la rétinopathie de la prématurité (ROP). La nDMLA est la principale cause de cécité dans le monde industrialisé avec un impact socio-économique considérable (1-6). Les thérapies palliatives actuelles reposent sur la suppression du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF), prouvé sûr et efficace (7-19). Cependant, certains patients résistent aux injections intravitréennes mensuelles répétées d'anti-VEGF, et les conséquences à long terme comprennent une perte de vision supplémentaire et une atrophie géographique (10, 14, 17, 18, 20-27). Cliniquement, il existe un besoin de nouvelles cibles combinatoires ou alternatives dans les cliniques, permettant de réduire les doses d'anti-VEGF, de traiter et d'étendre un intervalle approprié personnalisé à chaque patient non répondeur, et de minimiser la charge des injections répétées (24, 25, 28, 29). La famille TGF-β et sa sous-famille BMP sont cruciales dans l'angiogenèse oculaire physiologique dans un modèle de ROP, et pourraient être des cibles thérapeutiques potentielles chez les patients souffrant d’une nDMLA (30-66). Hypothèse: COCO, un membre de la famille DAN, un modulateur connu des voies BMP et TGF-β, agit comme un facteur neurotrophique sur les progéniteurs de photorécepteurs humains en culture. Nous émettons l'hypothèse que les effets neurotrophiques et anti-angiogéniques de COCO pourraient être des approches thérapeutiques bénéfiques pour empêcher la néovascularisation dans la nDMLA ou la ROP. Objectifs: Objectif 1: Pour évaluer le rôle du COCO sur les maladies oculaires néovasculaires, nous proposons d'étudier ses effets sur la néovascularisation rétinienne et choroïdienne dans le développement et des modèles pathologiques de la DMLA et de la ROP lors d'injections intravitréennes. Objectif 2: Pour comprendre le rôle physiologique et le mécanisme d'action du COCO, nous évaluerons les effets de COCO endogène au cours de l'angiogenèse et du développement vasculaire oculaire. Conclusions: Nous avons découvert un nouvel inhibiteur de l'angiogenèse, COCO, un membre de la famille des protéines DAN. COCO abroge la migration et la prolifération des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine, en partie grâce à sa régulation des voies TGF-β et BMP et à une modification du métabolisme cellulaire et des gènes mitochondriaux. Les injections intravitréennes de COCO suppriment la vascularisation rétinienne en cours du développement et dans un modèle expérimental de ROP. COCO inhibe de la même manière la néovascularisation choroïdienne dans un modèle de DMLA. De plus, COCO empêche l'angiogenèse rétinienne développementale sans affecter le système vasculaire mature. L'examen des souris Dand5 (COCO) KO a également montré un phénotype de développement rétinien léger à P12 ainsi qu'une exacerbation des touffes néovasculaires dans un modèle de rétinopathie induite par l'oxygène. Impact: Nos données montrent que COCO inhibe la néovascularisation rétinienne et choroïdienne et pourrait être une nouvelle thérapie possible pour des maladies oculaires. Nos études fournissent des données sur les impacts de COCO sur le développement vasculaire rétinien, établissent ses caractéristiques moléculaires et déterminent son importance biologique. / Background: Ocular pathological neovascularization leads to several blinding disorders, including neovascular age‐related macular degeneration (nAMD) and retinopathy of prematurity (ROP). nAMD, for instance, is the primary cause of blindness in the industrialized world with a tremendous socioeconomic impact (1-6). Current palliative therapies rely on suppressing vascular endothelial growth factor (VEGF), proven safe and effective (7-19). However, some patients are resistant to monthly repeated intravitreal injections of anti-VEGF, and long-term consequences comprise further vision loss and geographic atrophy (10, 14, 17, 18, 20-27). Clinically, there is a necessity for novel combinatory or synergistic therapeutic targets to reduce anti-VEGF treatment adherence. Novel personalized therapies to each non-responder patient may increase efficiency while minimizing the burden of repeated injections (24, 25, 28, 29). The TGF-β family, specifically the BMPs subfamily of proteins, is crucial in pathological ocular angiogenesis in a model of pre-retinal neovascularization. These alternative pathways could be potential therapeutic targets in nAMD patients as well (30-66). Hypothesis: COCO, a member of the DAN family, is a known modulator of BMP and TGF-β pathways and acts as a neurotrophic factor on cultured human photoreceptor progenitors. We hypothesize that COCO’s neurotrophic and anti-angiogenic effects could exert therapeutic benefits to preclude neovascularization in nAMD or ROP. Objectives: Aim 1: To assess the role of COCO on neovascular ocular diseases, we propose investigating its effects on retinal and choroidal neovascularization in the development and pathological models of AMD and ROP upon intravitreal injections. Aim 2: To understand COCO's physiological role and mechanism of action, we evaluate the exogenous and endogenous effects of COCO during angiogenesis and ocular vascular development. Conclusions: We discovered a novel inhibitor of angiogenesis, COCO, a DAN protein family member. COCO abrogated sprouting migration and cellular proliferation of human umbilical vein endothelial cells, partly through its regulation of TGF-β and BMP pathways and cellular metabolism. Intravitreal injections of COCO suppress retinal vascularization in development and an experimental model of ROP. COCO similarly inhibits choroidal neovascularization in an nAMD model. COCO prevents developmental retinal angiogenesis without affecting the mature vasculature. Examination of Dand5 (COCO) KO mice also shows a mild retinal developmental phenotype at P12 as well as an exacerbation of neovascular tufts in a model of oxygen-induced retinopathy. Impact: Our data show that COCO inhibits retinal and choroidal neovascularization and could be of potential therapeutic use in treating neovascular ocular diseases. Our studies set grounds for understanding the role of COCO during retinal vascular development, characterizing its molecular features, and determining its biologic significance.

La dégénérescence vasculaire et l’incapacité l’organisme à produire des vaisseaux sanguins de façon adéquate lors d’une condition ischémique est un fait saillant des rétinopathies ischémiques telles que la rétinopathie du prématuré (ROP). La ROP demeure la principale cause de défaillance visuelle et dans les cas extrêmes, de cécité chez les nourrissons prématurés. Elle présente deux phases distinctes soit une phase initiale clef de vasooblitération (VO) rétinienne et choroïdale qui entraînent la deuxième phase de néovascularisation (NV) rétinienne désorganisée et excessive. Au cours du développement normal, la NV oculaire a recours au phénomène d’angiogenèse qui consiste en la formation de nouveaux capillaires à partir de vaisseaux préexistants et de vasculogenèse qui consiste en la formation de nouveaux capillaires à partir de cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse (BM-EPCs). Cette vasculogenèse implique la mobilisation des EPCs de la moelle osseuse vers la circulation afin d’être recrutées au site de NV pour contribuer de façon directe, soit en intégrant directement les structures vasculaires pour former des néovaisseaux, ou bien de façon indirecte par leur activité paracrine en libérant différents facteurs de croissance vasculaires. Toutefois, les mécanismes moléculaires impliqués dans la dysfonction des EPCs lors de la ROP sont encore mal compris. Au cours de mon mémoire, mes travaux ont ciblé la première phase de VO rétinienne afin de promouvoir la revascularisation par une thérapie basée sur une supplémentation d’EPCs natives ou reprogrammées. Compte tenu du rôle capital des EPCs dans la NV, mon mémoire s’est d’abord intéressé au rôle de Nogo-A (une protéine de la famille de réticulon), connue pour son action anti-angiogénique, sur l'activité fonctionnelle des EPCs en condition de ROP. Pour ce faire, nous avons utilisé un modèle de rétinopathie induite par l’oxygène (OIR) simulant la ROP. L’objectif global de ce projet consiste à évaluer l’interrelation entre l’effet de l’hyperoxie (une condition clef de la ROP) sur la voie de signalisation Nogo-A et de son récepteur NgR1 sur la fonction des EPCs. Premièrement, les résultats obtenus montrent une augmentation de l’expression de Nogo-A et NgR1 chez les BM-EPCs soumis ex vivo à l’hyperoxie, mais aussi dans les EPCs extraites des rats OIR. En addition, l’augmentation de l’expression de Nogo-A/NgR1 par l’hyperoxie corrèle avec la dysfonction angiogénique des EPCs caractérisées par une diminution de leurs capacités de migration et de tubulogenèse. De façon intéressante, l’inhibition de Nogo-A (par un peptide neutralisant) améliore la capacité migratoire et tubulogénique des EPCs, et protège leur fonction contre l’hyperoxie. Également, l’inhibition de Nogo-A induit l’expression du facteur angiogénique et mobilisateur d’EPCs, SDF-1, suggérant que NgR1 régule négativement l’expression de SDF-1. Par ailleurs, nous avions également pour objectif final d’évaluer l’efficacité protectrice d’une supplémentation d’EPCs natives ou reprogrammées (Nogo-/-) pour améliorer la revascularisation rétinienne dans un modèle de rat OIR. Les résultats montrent qu’une supplémentation intrapéritonéale d’EPCs natives diminue significativement la VO rétinienne, mais que cet effet pro-angiogénique devient plus prononcé par le traitement d’EPCs préconditionnées (reprogrammées par l’inhibition de Nogo-A) chez les rats OIR. Collectivement, nos résultats démontrent que : 1) l’hyperoxie cause une dysfonction angiogénique des BM-EPCs en induisant Nogo-A ce qui contribue à la VO rétinienne chez les rats OIR, et que 2) une supplémentation d’EPCs conditionnées (reprogrammées par l’inhibition de Nogo-A) est plus efficace qu’une supplémentation d’EPCs natives pour améliorer la réparation vasculaire rétinienne. Pour conclure, nous mettons donc en évidence une cible potentielle qui est la protéine Nogo-A afin de préserver l’activité biologique des EPCs et ultimement, l’intégrité vasculaire chez les rats OIR. / Vascular degeneration and the inability of the body to produce adequate blood vessels during an ischemic condition is a salient feature of ischemic retinopathies such as retinopathy of prematurity (ROP). ROP remains the leading cause of visual impairment and in extreme cases, blindness in premature infants. It presents two distinct phases: a key initial phase of retinal and choroidal vasoobliteration (VO) which leads to the second phase of disorganized and excessive retinal neovascularization (NV). During normal development, ocular NV uses the phenomenon of angiogenesis which consists of the formation of new capillaries from pre-existing vessels and vasculogenesis which consists of the formation of new capillaries from progenitor endothelial cells derived from the marrow bone (BM-EPCs). This vasculogenesis involves the mobilization of EPCs from the bone marrow to the circulation in order to be recruited at the NV site to contribute directly, either by directly integrating the vascular structures to form new vessels, or indirectly by their paracrine activity by releasing different vascular growth factors. However, the molecular mechanisms involved in the dysfunction of EPCs during ROP are still poorly understood. During my thesis, my work targeted the first phase of retinal VO in order to promote revascularization by therapy based on supplementation of native or reprogrammed EPCs. Given the capital role of EPCs in NV, my thesis was first interested in the role of Nogo-A (a protein of the reticulon family), known for its anti-angiogenic action, on the functional activity of EPCs in ROP condition. To do this, we used an oxygen-induced retinopathy (OIR) model simulating ROP. The overall objective of this project is to assess the interrelationship between the effect of hyperoxia (a key condition of ROP) on the Nogo-A signaling pathway and its NgR1 receptor on the function of EPCs. First, the results obtained show an increase in the expression of Nogo-A and NgR1 in BM-EPCs subjected to hyperoxia ex vivo, but also in EPCs extracted from OIR rats. In addition, the increase in the expression of Nogo-A / NgR1 by hyperoxia correlates with the angiogenic dysfunction of EPCs characterized by a decrease in their capacity for migration and tubulogenesis. Interestingly, inhibition of Nogo-A (by a neutralizing peptide) improves the migratory and tubulogenic capacity of EPCs, and protects their function against hyperoxia. Also, inhibition of Nogo-A induces expression of the angiogenic and mobilizing factor of EPCs, SDF-1, suggesting that NgR1 negatively regulates the expression of SDF-1. In addition, our final objective was also to evaluate the protective efficacy of supplementation of native or reprogrammed EPCs (Nogo - / -) to improve retinal revascularization in an OIR rat model. The results show that intraperitoneal supplementation of native EPCs significantly decreases retinal VO, but that this pro-angiogenic effect becomes more pronounced by treatment of preconditioned EPCs (reprogrammed by inhibition of Nogo-A) in OIR rats. Collectively, our results demonstrate that: 1) hyperoxia causes angiogenic dysfunction of BM-EPCs by inducing Nogo-A which contributes to retinal VO in OIR rats, and that 2) supplementation of conditioned (reprogrammed by inhibition of Nogo-A) is more effective than supplementation of native EPCs in improving retinal vascular repairs. To conclude, we therefore highlight a potential target which is the Nogo-A protein in order to preserve the biological activity of EPCs and ultimately, vascular integrity in OIR rats.

La rétinopathie induite par l’oxygène (RIO) est un modèle animal semblable aux rétinopathies vue chez l’homme. Dans ce modèle, une destruction des microvaisseaux rétiniens est suivie d’une néovascularisation pathologique qui chez l’homme peut mener à un détachement de la rétine et subséquemment une perte de vision. Afin de remédier à cette revascularisation anarchique, un traitement de cellules souches (hématopoïétiques et mésenchymateuses) a été effectué chez des souris soumises à ce modèle. Les cellules injectées ont pu migrer à la rétine et induire une revascularisation saine (surtout les cellules souches mésenchymateuses). L’injection du milieu de culture de ces cellules induit aussi une revascularisation semblable à celle vue chez les souris traitées avec les cellules indiquant que l’effet thérapeutique des cellules semble être accompli par l’entremise de facteurs paracrines. Ces résultats suggèrent que ces cellules peuvent jouer un rôle au niveau de l’angiogénèse et indiquent un potentiel thérapeutique pour les rétinopathies. / Oxygen induced retinopathy (OIR) is an animal model that mimics the developing phases of retinopathies seen in humans such as diabetic retinopathy and retinopathy of prematurity. An initial destruction of retinal microvasculature is followed by pathological neovascularization that can lead to retinal detachment in humans and therefore blindness. Utilizing bone marrow derived stem cells (mesenchymal and hematopoietic), we aimed to repopulate the retina with normal vessels which are affected in the OIR model. Cells injected into the vitreous migrated to the retina and reduced both the area of vasoobliteration and neovascularization. Injection of conditioned cell medium also induced proper vascular repair similar to that seen in mice injected with cells indicating that the cells therapeutic effect is achieved through paracrine action. These results suggest that bone marrow stem cells play a role in angiogenesis and could be a potential therapeutic aid in treating retinopathies.

No description available.

Studies demonstrate neuro-retinal damage in patients with diabetes and no clinically visible diabetic retinopathy. It is unknown which retinal regions are most vulnerable to diabetes. We hypothesized that the standard and slow-flash (sf-) multifocal electroretinogram (mfERG) and adaptive optics (AO) imaging will localize retinal regions of vulnerability. Fifty-five adolescents with diabetes and 54 controls underwent mfERG testing to isolate predominately retinal bipolar cell activity and sf-mfERG testing to isolate three oscillatory potentials (OPs) from intraretinal amacrine and interplexiform cells. Greatest mfERG delays were in the superior temporal quadrant and at 5°-10° eccentricity. Greatest sf-mfERG delays were found at different eccentricities for each OP. Twenty adolescents with diabetes and 14 controls underwent AO imaging. No significant differences in cone photoreceptor density were found; however, patients showed a trend towards reduced density in the superior nasal region. Inner retinal structures may be more susceptible to damage by diabetes than outer retinal structures.

Studies demonstrate neuro-retinal damage in patients with diabetes and no clinically visible diabetic retinopathy. It is unknown which retinal regions are most vulnerable to diabetes. We hypothesized that the standard and slow-flash (sf-) multifocal electroretinogram (mfERG) and adaptive optics (AO) imaging will localize retinal regions of vulnerability. Fifty-five adolescents with diabetes and 54 controls underwent mfERG testing to isolate predominately retinal bipolar cell activity and sf-mfERG testing to isolate three oscillatory potentials (OPs) from intraretinal amacrine and interplexiform cells. Greatest mfERG delays were in the superior temporal quadrant and at 5°-10° eccentricity. Greatest sf-mfERG delays were found at different eccentricities for each OP. Twenty adolescents with diabetes and 14 controls underwent AO imaging. No significant differences in cone photoreceptor density were found; however, patients showed a trend towards reduced density in the superior nasal region. Inner retinal structures may be more susceptible to damage by diabetes than outer retinal structures.

La rétinopathie induite par l’oxygène (RIO) est un modèle animal semblable aux rétinopathies vue chez l’homme. Dans ce modèle, une destruction des microvaisseaux rétiniens est suivie d’une néovascularisation pathologique qui chez l’homme peut mener à un détachement de la rétine et subséquemment une perte de vision. Afin de remédier à cette revascularisation anarchique, un traitement de cellules souches (hématopoïétiques et mésenchymateuses) a été effectué chez des souris soumises à ce modèle. Les cellules injectées ont pu migrer à la rétine et induire une revascularisation saine (surtout les cellules souches mésenchymateuses). L’injection du milieu de culture de ces cellules induit aussi une revascularisation semblable à celle vue chez les souris traitées avec les cellules indiquant que l’effet thérapeutique des cellules semble être accompli par l’entremise de facteurs paracrines. Ces résultats suggèrent que ces cellules peuvent jouer un rôle au niveau de l’angiogénèse et indiquent un potentiel thérapeutique pour les rétinopathies. / Oxygen induced retinopathy (OIR) is an animal model that mimics the developing phases of retinopathies seen in humans such as diabetic retinopathy and retinopathy of prematurity. An initial destruction of retinal microvasculature is followed by pathological neovascularization that can lead to retinal detachment in humans and therefore blindness. Utilizing bone marrow derived stem cells (mesenchymal and hematopoietic), we aimed to repopulate the retina with normal vessels which are affected in the OIR model. Cells injected into the vitreous migrated to the retina and reduced both the area of vasoobliteration and neovascularization. Injection of conditioned cell medium also induced proper vascular repair similar to that seen in mice injected with cells indicating that the cells therapeutic effect is achieved through paracrine action. These results suggest that bone marrow stem cells play a role in angiogenesis and could be a potential therapeutic aid in treating retinopathies.

Le glaucome est la première cause de cécité irréversible dans le monde. Bien que sa pathogenèse demeure encore nébuleuse, les propriétés biomécaniques de l’oeil sembleraient jouer un rôle important dans le développement et la progression de cette maladie. Il est stipulé que la rigidité oculaire (RO) est altérée au travers les divers stades de la maladie et qu’elle serait le facteur le plus influent sur la réponse du nerf optique aux variations de la pression intraoculaire (PIO) au sein du glaucome. Pour permettre l’investigation du rôle de la RO dans le glaucome primaire à angle ouvert (GPAO), la capacité de quantifier la RO in vivo par l’entremise d’une méthode fiable et non-invasive est essentielle. Une telle méthode n’est disponible que depuis 2015. Basée sur l'équation de Friedenwald, cette approche combine l'imagerie par tomographie par cohérence optique (TCO) et la segmentation choroïdienne automatisée afin de mesurer le changement de volume choroïdien pulsatile (ΔV), ainsi que la tonométrie dynamique de contour Pascal pour mesurer le changement de pression pulsatile correspondant. L’objectif de cette thèse est d’évaluer la validité de cette méthode, et d’en faire usage afin d’investiguer le rôle de la RO dans les maladies oculaires, particulièrement le GPAO. Plus spécifiquement, cette thèse vise à : 1) améliorer la méthode proposée et évaluer sa validité ainsi que sa répétabilité, 2) investiguer l’association entre la RO et le dommage neuro-rétinien chez les patients glaucomateux, et ceux atteints d’un syndrome de vasospasticité, 3) évaluer l’association entre la RO et les paramètres biomécaniques de la cornée, 4) évaluer l’association entre la RO et les pics de PIO survenant suite aux thérapies par injections intravitréennes (IIV), afin de les prédire et de les prévenir chez les patients à haut risque, et 5) confirmer que la RO est réduite dans les yeux myopes. D’abord, nous avons amélioré le modèle mathématique de l’oeil utilisé pour dériver ΔV en le rendant plus précis anatomiquement et en tenant compte de la choroïde périphérique. Nous avons démontré la validité et la bonne répétabilité de cette méthodologie. Puis, nous avons effectué la mesure des coefficients de RO sur un large éventail de sujets sains et glaucomateux en utilisant notre méthode non-invasive, et avons démontré, pour la première fois, qu'une RO basse est corrélée aux dommages glaucomateux. Les corrélations observées étaient comparables à celles obtenues avec des facteurs de risque reconnus tels que la PIO maximale. Une forte corrélation entre la RO et les dommages neuro-rétiniens a été observée chez les patients vasospastiques, mais pas chez ceux atteints d'une maladie vasculaire ischémique. Cela pourrait potentiellement indiquer une plus grande susceptibilité au glaucome due à la biomécanique oculaire chez les patients vasospastiques. Bien que les paramètres biomécaniques cornéens aient été largement adoptés dans la pratique clinique en tant que substitut pour la RO, propriété biomécanique globale de l'oeil, nous avons démontré une association limitée entre la RO et ces paramètres, offrant une nouvelle perspective sur la relation entre les propriétés biomécaniques cornéennes et globales de l’oeil. Seule une faible corrélation entre le facteur de résistance cornéenne et la RO demeure après ajustement pour les facteurs de confusion dans le groupe des patients glaucomateux. Ensuite, nous avons présenté un modèle pour prédire l'amplitude des pics de PIO après IIV à partir de la mesure non-invasive de la RO. Ceci est particulièrement utile pour les patients à haut risque atteints de maladies rétiniennes exsudatives et de glaucome qui nécessiteraient des IIV thérapeutiques, et pourrait permettre aux cliniciens d'ajuster ou de personnaliser le traitement pour éviter toute perte de vision additionnelle. Enfin, nous avons étudié les différences de RO entre les yeux myopes et les non-myopes en utilisant cette technique, et avons démontré une RO inférieure dans la myopie axiale, facteur de risque du GPAO. Dans l'ensemble, ces résultats contribuent à l’avancement des connaissances sur la physiopathologie du GPAO. Le développement de notre méthode permettra non seulement de mieux explorer le rôle de la RO dans les maladies oculaires, mais contribuera également à élucider les mécanismes et développer de nouveaux traitements ciblant la RO pour contrer la déficience visuelle liée à ces maladies. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. While its pathogenesis is yet to be fully understood, the biomechanical properties of the eye are thought to be involved in the development and progression of this disease. Ocular rigidity (OR) is thought to be altered through disease processes and has been suggested to be the most influential factor on the optic nerve head’s response to variations in intraocular pressure (IOP) in glaucoma. To further investigate the role of OR in open-angle glaucoma (OAG) and other ocular diseases such as myopia, the ability to quantify OR in living human eyes using a reliable and non-invasive method is essential. Such a method has only become available in 2015. Based on the Friedenwald equation, the method uses time-lapse optical coherence tomography (OCT) imaging and automated choroidal segmentation to measure the pulsatile choroidal volume change (ΔV), and Pascal dynamic contour tonometry to measure the corresponding pulsatile pressure change. The purpose of this thesis work was to assess the validity of the methodology, then use it to investigate the role of OR in ocular diseases, particularly in OAG. More specifically, the objectives were: 1) To improve the extrapolation of ΔV and evaluate the method’s validity and repeatability, 2) To investigate the association between OR and neuro-retinal damage in glaucomatous patients, as well as those with concomitant vasospasticity, 3) To evaluate the association between OR and corneal biomechanical parameters, 4) To assess the association between OR and IOP spikes following therapeutic intravitreal injections (IVIs), to predict and prevent them in high-risk patients, and 5) To confirm that OR is lower in myopia. First, we improved the mathematical model of the eye used to derive ΔV by rendering it more anatomically accurate and accounting for the peripheral choroid. We also confirmed the validity and good repeatability of the method. We carried out the measurement of OR coefficients on a wide range of healthy and glaucomatous subjects using this non-invasive method, and were able to show, for the first time, that lower OR is correlated with more glaucomatous damage. The correlations observed were comparable to those obtained with recognized risk factors such as maximum IOP. A strong correlation between OR and neuro-retinal damage was found in patients with concurrent vasospastic syndrome, but not in those with ischemic vascular disease. This could perhaps indicate a greater susceptibility to glaucoma due to ocular biomechanics in vasospastic patients. While corneal biomechanical parameters have been widely adopted in clinical practice as surrogate measurements for the eye’s overall biomechanical properties represented by OR, we have shown a limited association between these parameters, bringing new insight unto the relationship between corneal and global biomechanical properties. Only a weak correlation between the corneal resistance factor and OR remained in glaucomatous eyes after adjusting for confounding factors. In addition, we presented a model to predict the magnitude of IOP spikes following IVIs from the non-invasive measurement of OR. This is particularly useful for high-risk patients with exudative retinal diseases and glaucoma that require therapeutic IVIs, and could provide the clinician an opportunity to adjust or customize treatment to prevent further vision loss. Finally, we investigated OR differences between non-myopic and myopic eyes using this technique, and demonstrated lower OR in axial myopia, a risk factor for OAG. Overall, these findings provide new insights unto the pathophysiology of glaucomatous optic neuropathy. The development of our method will permit further investigation of the role of OR in ocular diseases, contributing to elucidate mechanisms and provide novel management options to counter vision impairment caused by these diseases.

La sclérose en plaques est une maladie dégénérative qui peut affecter la vision ainsi que différentes structures du système visuel afférent. La partie de l'oeil plus souvent affectée par la sclérose en plaques est le nerf optique, sous forme de névrite optique. Une technologie, nommée TCO (tomographie par cohérence optique), permet de prendre une image du nerf optique et de ses fibres nerveuses qui s'étendent sur la rétine. Dans cette thèse, la TCO a permis d’obtenir une épaisseur des fibres nerveuses autour du nerf optique, ainsi qu’une épaisseur totale de la macula et de la couche de cellules ganglionnaires chez les patients atteints de sclérose en plaques, avec et sans histoire de nérite optique, et chez un groupe de patients contrôle. Les résultats démontrent que seule l’épaisseur de la couche de cellules ganglionnaires permet de différentier les patients avec sclérose en plaques sans histoire de névrite optique des patients contrôle. Une deuxième étude a évalué la qualité visuelle en mesurant la sensibilité aux contrastes ainsi que la qualité de vie reliée à la vision avec un questionnaire de qualité de vie. Les résultats démontrent qu’une nouvelle charte de sensibilité aux contrastes, plus facile à administrer en clinique, permet aussi de différentier les patients sans névrite optique du groupe contrôle. De plus, la qualité de vie des patients ayant eu un épisode de névrite optique semble significativement affectée, même si le pronostic est considéré très favorable et que l’acuité visuelle est « bonne » suite à une névrite optique. En conclusion, l’utilisation de l’OCT en plus de mesures sensibles de fonction visuelle, telle la sensibilité aux contrastes, et de qualité de vié peuvent contribuer à mieux détecter des dysfonctions oculo-visuelles subtiles, mais importantes chez les patients atteints de sclérose en plaques. / Multiple sclerosis (MS) is the most common neurological condition causing disability in working-age adults. The hallmark of MS related disability is axonal loss. Through new technologies, such as optical coherence tomography (OCT), the retinal nerve fibre layer (RNFL), composed of ganglion cell axons, can be visualized and studied non-invasively in cross-section. Furthermore, recent OCT advances allow precise retinal layer segmentation and macular imaging of the ganglion cell layer. In this thesis, these different OCT parameters were measured to see which layers would be most affected in MS patients without previous optic neuritis. Results show that macular ganglion cell layer thickness is the only OCT parameter that can differentiate this sub-group of patients from healthy controls. Visual function was then assessed using a newly available, easy to use contrast sensitivity chart that can be self-administered by patients. Results show that this chart is also capable of differentiating MS patients without optic neuritis from controls, but usually gives better contrast sensitivity scores than the Mars chart. Lastly, vision-specific quality of life was assessed and proved to be reduced in MS patients with prior optic neuritis, despite supposed favorable recovery and good visual acuity in patients with this diagnosis. In sum, the use of OCT imaging, as well as sensitive visual function and quality of life measures, could help detect subtle, yet important structural or functional visual changes in patients with MS. This could ultimately help better screen, manage and counsel this subset of patients.