Environ 2.6% de Canadiens souffrent du trouble affectif saisonnier (TAS), un syndrome caractérisé par des épisodes dépressifs cycliques à l’automne et l’hiver avec rémission naturelle au printemps ou à l’été. Même si l’origine de ce trouble demeure inconnue, le consensus général est que les gens atteints de TAS seraient plus vulnérables à la baisse de l’exposition lumineuse à l’automne/hiver ce qui pourrait entraîner un dérèglement de certains neurotransmetteurs (possiblement la sérotonine et/ou la dopamine). Or, ceux-ci sont impliqués dans la modulation de la sensibilité des photorécepteurs rétiniens. L’électrorétinogramme (ERG) permet de mesurer objectivement et de façon non invasive ces dérèglements neurochimiques rétiniens. Puisque la luminothérapie est le traitement de choix pour traiter les patients atteints de TAS et que son effet transige par la rétine et non la peau, il est possible d’évaluer le mécanisme biologique de ce traitement par l’ERG. Les objectifs généraux de cette thèse visent l’approfondissement des connaissances sur l’électrorétinogramme (ERG) au niveau circadien et méthodologique, l’évaluation de l’existence d’un patron saisonnier de la sensibilité rétinienne chez des patients atteints de TAS ainsi que des changements associés à l’utilisation de la luminothérapie. Le premier article évalue l’impact sur les enregistrement ERG photopique et scotopique de ne pas dilater les pupilles pharmacologiquement. Il est mentionné qu’il pourrait être possible, en recherche, d’effectuer un test ERG sans dilater les yeux si les intensités lumineuses augmentent et si le fond lumineux est adapté. Nous concluons également qu’en clinique, les intensités lumineuses standard ne permettent pas d’atteindre le plein potentiel rétinien. La seconde étude montre une corrélation entre la variation circadienne, telle que mesurée par l’ERG (matin et soiéer) et la concentration de mélatonine salivaire. Ces résultats précisent l’impact de la mélatonine sur la vision diurne et nocturne, amenant des répercussions sur les protocoles d’ERG en recherche. Finalement, la troisième étude montre l’existence d’un patron saisonnier de la sensibilité rétinienne chez gens atteints de TAS et des changements à l’ERG associés à l’effet thérapeutique de la luminothérapie. Cette étude est la première à évaluer avec l’ERG la sensibilité rétinienne (cônes et bâtonnets) chez des patients atteints de TAS en plus de démontrer un effet biologique de la luminothérapie sur les fonctions rétiniennes. Un nouveau modèle neurochimique est proposé suite à ces découvertes. / About 2.6% of Canadians suffer from Seasonal Affective Disorder (SAD), a syndrome characterized by cyclic depressive episodes occurring during fall and winter with remission in spring and summer. Although the etiology of SAD is unknown, the general consensus is that SAD patients could be more vulnerable to the decrease in light exposure in the fall/winter which could trigger some neurotransmitter dysregulation (possibly serotonin and/or dopamine). In the retina, these neurotransmitters are implicated in the modulation of photoreceptor sensibility. The electroretinogram (ERG) allows a direct and objective measure of these retinal dysregulations. Since light therapy (LT) is the treatment of choice for SAD and the therapeutic effect of LT appears to be mediated through the eyes and not the skin, it is possible to investigate the biological mechanism of LT using the ERG. The aim of this thesis is to better understand the circadian and methodology of electroretinogram (ERG) and evaluate the existence of a seasonal pattern in retinal sensitivity in SAD patients as well as the impact of LT. The first paper assesses the impact of photopic and scotopic ERG recording in a non pharmacologically dilated eyes. We report that it may be possible in research practice to perform ERG without dilating the eyes if the intensity of the flash is increased along with the adapting background. We also concluded that in clinical practice, the current standard flash is not adequate to yield to an optimal retinal stimulation. The second paper shows a correlation between diurnal variations (morning Vs evening) in retinal function and the presence of melatonin secretion in the saliva. These results bring precision of the impact of day versus night vision on the ERG response which could have some impact in research practice. Finally, the third paper demonstrates a seasonal pattern in retinal sensitivity in SAD patients and ERG changes associated with the therapeutic effect of LT. This study is the first to investigate cone and rod functions in SAD patients with the ERG as well as to report a biological effect of LT on retinal function in SAD patients. A the end, a new neurochemical model is proposed.

Le trouble affectif saisonnier (TAS) est une pathologie fréquemment retrouvée dans les latitudes nordiques et se caractérise par une baisse de l'humeur à l'automne et à l'hiver avec rémission au printemps et à l'été. Bien qu'environ 2,6 % de la population canadienne serait touchée par le TAS, l'origine de ce syndrome demeure inconnue. Il existe toutefois un lien clair entre la diminution de la photopériode à l'automne et à l'hiver et l'apparition des symptômes. L'augmentation de la photopériode au printemps conespond également à la disparition de ces mêmes symptômes. En raison de ce lien étroit avec la lumière, il n'est pas surprenant qu'un éventuel défaut au niveau de la rétine ait été suspecté puisqu'elle représente la première interface à entrer en jeu dans la transmission de l'information lumineuse au cerveau. Les objectifs généraux de cette thèse sont principalement d'étudier si des altérations des mécanismes rétiniens sont présentes chez les TAS, mais aussi de vérifier l'impact de certains contextes lumineux et de la mélatonine sur la rétine normale. Toutes les expérimentations ont été effectuées avec la technique d'électrorétinogramme (ERG).

Pour élucider les effets récompensants de la lumière, deux approches expérimentales ont été adoptées. Une étude chez le rongeur diurne Arvicanthis ansorgei indique que le raccourcissement de la longueur du jour avec la diminution de l'intensité lumineuse induit des changements du rythme de l’activité locomotrice, de la quantité de dopamine dans le système de la récompense et sur l'expression du gène Per2 dans le noyau suprachiasmatique. Ces altérations ont été améliorées par l'exposition journalière à des créneaux d’une heure de lumière à la fin du jour. Dans une étude humaine, le bien-être subjectif mesuré par d'échantillonnage de ressentis, a été corrélée avec des mesures de fluctuations lumineuses environnementales chez des participants en bonne santé et des insomniaques. Les résultats ont montré que le bien-être subjectif augmente proportionnellement à l'intensité de la lumière chez de jeunes en bonne santé contrairement à un déficit global en matière d'évaluation hédonique chez les insomniaques. De plus amples études devraient être menées afin d'élucider l'effet des signaux lumineux environnementaux sur les circuits de récompense. / To elucidate the reward effects of light, two experimental approaches have been adopted. An experiment for the study of the effects of exposure to a winter-like photoperiod on the diurnal rodent Arvicanthis ansorgei indicated that shortened day length with reduced light intensity induces a phase change in locomotor activity, alterations in the dopamine content in reward system structures, and alterations in the Per2 clock gene expression in the suprachiasmatic nucleus. These measures were improved by daily exposure to a one-hour pulse of light at late in the day. In a human model, subjective wellbeing, measured by experience sampling, was correlated with ambient luminosity measurements in participants with insomnia and healthy controls. Results indicated that subjective wellbeing increases with increasing light intensity in healthy young volunteers, in contrast to an overall deficit in reward evaluation in insomniacs. Light exposure should be taken into account as an important factor in determining the quality of life of insomniacs and in depression. Further studies should be conducted to elucidate the effect of ambient light signals on reward circuits.