La DMLA est parmi les pathologies du vieillissement oculaire qui posent un réel problème de santé publique.Elle affecte plus de 50% de la population de plus de 80 ans. On distingue un stade asymptomatique marqué par laprésence de tâches blanchâtres, les Drusen et un stade symptomatique compliqué par une baisse de la vision liée soit àun phénomène de néovascularisation choroïdienne maculaire dite DMLA exsudative soit à une dégénérescence desphotorécepteurs s’accompagnant d’une atrophie du tissu choroïdien et rétinien dite DMLA atrophique. Les moyensthérapeutiques sont limités aux complications en rapport avec la néovascularisation. La physiopathogénie de cetteaffection est encore mal connue. Parmi les facteurs de risque, on connaît l’âge, le tabac, les facteurs nutritionnels et desfacteurs génétiques. Les chimiokines, cytokines chimio-attractantes recrutant des sous-populations leucocytaires de lacirculation générale vers les sites inflammatoires sont impliquées dans la physiopathogénie de la DMLA. La mutationde CX3CR1, récepteur de la chimiokine fractalkine est associée à une augmentation du risque de DMLA. Notre travail aété d’étudier le rôle du récepteur de la fractalkine, CX3CR1 dans la DMLA. Nous avons observé une augmentation del’incidence de la DMLA en cas d’homozygotie pour l’allèle M280 du récepteur CX3CR1 chez l’homme. Au niveautissulaire, notre étude a mis en évidence l’expression du récepteur CX3CR1 par les cellules microgliales rétinienneschez l’homme comme chez la souris. Nous avons constaté chez l’homme que les cellules microgliales migraient versl’espace sous rétinien et s’accumulaient au site de la dégénérescence rétinienne et de la néovascularisation choroïdienneDans le modèle de souris CX3CR1-/-, les cellules microgliales s’accumulent dans l’espace sous rétinien sous différentesconditions comme la sénescence, la photocoagulation rétinienne au laser Argon et l’illumination rétinienne (sourisCX3CR1-/- albinos). L’accumulation sous rétinienne des cellules microgliales avec l’âge prend l’aspect des Drusen aufond d’oeil chez les souris et cette accumulation CX3CR1-dépendante exacerbe la néovascularisation choroïdienneinduite expérimentalement. Il s’agit de signes cardinaux observés au cours de la DMLA à travers de nouveauxmécanismes physiopathogéniques. De nouvelles pistes thérapeutiques vont être susceptibles d’émerger à partir de cesnouvelles cibles potentielles / Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of vision loss in elderly people in theindustrialized countries. Early AMD is characterized by yellowish white dots called drusen, clinically visible withfunduscopy. There are two clinical forms of late AMD: the fast progressive “wet” form defined by choroidalneovascularisation, responsible for the most part of legal blindness in AMD, and the more slowly progressive “atrophic”form characterized by RPE atrophy, photoreceptor degeneration and choroidal involution. “Wet” AMD is the onlytreated form Epidemiological studies have helped to identify key factors in its pathogenesis. Age, family history andgenetic are the principal predisposing factors. Over the past few years, numerous studies have focused on the role ofchemotactic cytokines, also known as chemokines and their receptors. Retinal microglial cells (MC) express CX3CR1.The role of retinal microglial cells (MC) in age-related macular degeneration (AMD) is unclear. This study shows thatall retinal MC express the chemokine receptor CX3CR1 and that homozygosity for the CX3CR1 M280 allele, which isassociated with impaired cell migration, increases the risk of AMD. We found that in humans with AMD, MCaccumulated in the subretinal space at sites of retinal degeneration and of choroidal neovascularization. In CX3CR1-deficient mice, MC accumulated subretinally with age and albino background and after laser impact preceding retinaldegeneration. The appearance of lipid-bloated subretinal MC is drusen-like on funduscopy of senescent mice, andCX3CR1-dependent MC accumulation is associated with an exacerbation of experimental choroidal neovascularization.These results show that CX3CR1-dependent accumulation of subretinal MC evokes cardinal features of AMD. Thesefindings as new pathogenic process might be useful for new therapies development

La présence d'un scotome maculaire dans le champ visuel oblige les patients à utiliser la vision excentrée ce qui provoque notamment une difficulté à coordonner les systèmes oculomoteur et visuo-attentionnel. La lecture devient alors une des plaintes majeures chez ces patients, et à ce jour, les processus impliqués dans la baisse des performances de lecture restent mal connus. Dans la plupart des cas, l'utilisation de la vision excentrée amène le patient à développer une ou plusieurs zones de la rétine excentrée dites préférentielles, et dénommées couramment PRLs. Les caractéristiques de la PRL sont bien connues pour des tâches de fixation mais restent difficiles à mesurer et à interpréter dans le cas de la lecture, ce qui rend les stratégies de lecture en vision excentrée encore mal comprises. Nous nous proposons ici d'utiliser une approche psychophysique afin d'étudier les processus de la lecture en vision excentrée. Nous nous sommes tout d'abord intéressés à l'évaluation de nouveaux prédicteurs de la vitesse maximale de lecture. Nous avons tout d'abord élaboré un test de lecture francophone informatisé suivant les principes des MNRead Acuity Charts afin de pouvoir évaluer la vitesse maximale de lecture chez des patients porteurs de scotomes centraux binoculaires dont l'atteinte avait été mesurée à l'aide d'un micropérimètre MP-1. Deux analyses distinctes utilisant des modèles statistiques à effets mixtes nous ont permis de mettre en évidence des prédicteurs efficaces de la vitesse maximale de lecture et d'estimer leur influence réelle: 1) l'espace interligne; 2) le type de DMLA ; 3) la surface du scot; 4) la distance entre la PRL de fixation et la fovéa; 5) le statut du cristallin. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés aux stratégies de lecture déployées en l'absence de vision centrale. L'analyse de la distribution verticale des fixations, enregistrées pendant la lecture de phrases, nous a permis de mettre en évidence que dans la majorité des cas (97 %), les patients utilisent une zone préférentielle de la rétine unique dans le plan vertical pour lire. Ces résultats présentent des intérêts théoriques et pratiques dans la création de nouveaux supports visuels et l'élaboration de techniques de réadaptation visuelle optimales.

La dégénérescence des photorécepteurs dans la pathologie de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) est associée à une infiltration et accumulation des phagocytes mononuclées (PM). Nous avons montré précédemment que les souris déficientes pour Cx3cr1 développent une accumulation des PM sous-rétiniens avec l'âge et avec le stress, qui est associée une dégénérescence des photorécepteurs. Dans le cerveau, la déficience de Cx3cr1 dans les PM induit une augmentation de la mort des neurones via IL-1β. La raison de l'augmentation de la sécrétion d'IL-1β par les PM déficients en Cx3cr1 reste inconnue. Nous montrons que les PM déficients en Cx3cr1 surexpriment le récepteur P2RX7 qui stimule la maturation et la sécrétion d'IL-1β. L'inhibition de P2RX7 et d'Il-1β diminuent la mort des photorécepteurs dans un modèle de cocultures de monocytes/rétine et avec le modèle d'illumination in vivo. Nos résultats suggèrent que l'inhibition de P2RX7 ou d'Il-1β peut diminuer l'inflammation sous-rétinienne qui est associée à la mort des photorécepteurs dans la pathologie de la DMLA, où il n'existe aucun traitement à l'heure actuelle pour la forme atrophique. / Photoreceptor degeneration in age-related macular degeneration (AMD) is associated with an infiltration and chronic accumulation of mononuclear phagocytes (MPs). We have previously shown that Cx3cr1 -deficient mice develop age- and stress- related subretinal accumulation of MPs, which is associated with photoreceptor degeneration. Cx3cr1 -deficient MPs have been shown to increase neuronal apoptosis through IL-1β in neuroinflammation of the brain. The reason for increased IL-1 β secretion from Cx3cr1 -deficient MPs, and whether IL-1β is responsible for increased photoreceptor apoptosis in Cx3cr1 -deficient mice, has not been elucidated. Here we show that Cx3cr1 -deficient MPs express increased surface P2X7 receptor (P2RX7), which stimulates IL-1β maturation and secretion. P2RX7 and IL-1_β inhibition efficiently blunted Cx3cr1 -MP-dependent photoreceptor apoptosis in a monocyte/retina coculture system and in light induced subretinal inflammation of Cx3cr1 -deficient mice in vivo. Our results provide an explanation for increased CX3CR1-dependent IL-1β secretion and suggest that IL-1β or P2RX7 inhibition can help inhibit the inflammation-associated photoreceptor cell loss in late AMD, including geographic atrophy, for which no efficient treatment currently exists.

La rétine est constituée de l’association d’un tissu neurosensoriel et de l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR). Malgré la présence d’une barrière hémato-rétinienne, la rétine est contrainte aux changements de son milieu environnant, incluant les modifications du régime alimentaire et les stress environnementaux. Au cours du vieillissement, les échanges de nutriments et l’élimination des déchets métaboliques et cellulaires au travers de l’EPR diminuent. La dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) et la rétinopathie diabétique (RD) sont les pathologies rétiniennes les plus prévalentes dans les populations occidentales avant et après l’âge de 50 ans, respectivement. L’atrophie géographique et la DMLA néovasculaire constituent les stades avancés des maculopathies liées à l’âge. La RD affecte 60% des patients atteints de diabète de type 2 (T2D) dans les 15 années suivant l’apparition de la pathologie. Par ailleurs, les facteurs alimentaires interfèrent avec le développement de la DMLA et du T2D. Considérant l’épidémie mondiale de T2D d’une part, et l’allongement de l’espérance de vie d’autre part, les dépenses médico-sociales relatives à la prise en charge des patients atteints de T2D ou de DMLA sont à même de devenir un enjeu socioéconomique majeur. Le syndrome métabolique (SMet) est un des principaux facteurs de risque du T2D. Il peut ainsi être suggéré que limiter le développement du SMet pourrait potentiellement limiter l’incidence du T2D et de ses complications. Dans ce contexte, la consommation d’acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) de type oméga 3 fait partie des recommandations nutritionnelles pour la population afin de prévenir l’apparition du SMet et du T2D. Par ailleurs, une alimentation riche en AGPI-LC omega-3 est également associée à la réduction du risque de DMLA. En revanche, l’association entre T2D, RD et DMLA reste controversée, bien que quelques études basées sur des grandes cohortes rapportent une prévalence de DMLA augmentée chez les patients atteints de diabète ou de RD. Nos objectifs ont été d’évaluer premièrement si un SMet constituait un environnement favorable au développement des complications de type néovasculaires dans la rétine, et de tester secondairement l’efficacité d’AGPI-LC omega-3 dans la réduction des conséquences de ce SMet sur la rétine. Pour atteindre cet objectif, des rats ont été nourris avec un régime diabétogène enrichi en fructose afin de provoquer un SMet. Une néovascularisation choroïdienne a ensuite été induite en utilisant un modèle d’impacts laser au fond d’œil. Nous nous sommes intéressés tout d’abord à l’effet de ce régime à court terme et avons mis en évidence une diminution de la sensibilité des photorécepteurs de type cônes après 8 jours de régime, ainsi qu’une modification de l’expression des gènes et en particulier des sous-familles de cristallines. Ensuite, nos études se sont portées sur les effets de régime enrichi en fructose à long terme jusqu’à 6 mois. Le développement d’un SMet a été illustré par une augmentation de la masse grasse, une hyperinsulinémie, une hyperleptinémie et l’installation d’une stéatose hépatique. Ces rats ont développé une néovascularisation choroïdienne exacerbée après 1 et 3 mois de régime associée à une surexpression de facteurs pro-angiogéniques tels que VEGF et leptine .Une infiltration de macrophages dans la rétine et/ou l’activation des cellules microgliales résidentes a également été détectée. Les données électrorétinographiques ont suggéré une diminution de la sensibilité des photorécepteurs de type bâtonnets ainsi qu’une altération des fonctionnalités des cellules de la rétine interne à 6 mois. Dans un second temps, l’efficacité des AGPI-LC omega-3 (EPA+DHA) dans le but de réduire les conséquences du SMet dans la rétine a été testée. Nos données mettent en évidence qu’une forte dose d’EPA+DHA n’a cependant pas amélioré le SMet chez le rat. / The retina is the association of the neurosensory tissue and the retinal pigment epithelium (RPE). Despite the presence of the blood retinal barrier, the retina is submitted to changes of the external milieu, including dietary modulation and environmental stresses. With advanced age, the exchanges of nutrients and elimination of cellular and metabolic wastes via the RPE become limited. Age-related Macular Degeneration (AMD) and Diabetic Retinopathy (DR) are the most prevalent retinal pathologies in Western adult populations before and after the age of 50 years, respectively. Geographic atrophy and neovascular AMD are advanced stages of age-related maculopathies. DR afflicts 60% of type 2 diabetic (T2D) patients in the first 15 years of the disease. Dietary factors interfere in the development of both AMD and T2D. Accounting the worldwide epidemics of T2D in the one hand, and the improvement of life expectancy in the other hand, medical care to the patients is expected to worsen the socioeconomic burden of both T2D and AMD. Metabolic syndrome (MetS) is one of the major risk factor for T2D. Lowering the development of MetS would potentially lessen the incidence of T2D, and its complications. The daily intake of omega 3 long chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) is now recommended by health agencies for the prevention of MetS. Meanwhile dietary omega 3 LC-PUFA are associated with reduced risk of AMD. The association between T2D, DR, and AMD remains controversial, although large-scale population-based studies have reported increased prevalence of AMD in patients with diabetes or DR. Our objectives were first to evaluate whether MetS would represent a favorable environment for the development of neovascular complications in the retina, and second to test the efficacy of omega 3 LC-PUFA to reduce the consequences of MetS in the retina. For that purpose, a pro-diabetogenic high fructose diet was fed to rats to induce MetS and choroidal neovascularization was triggered by laser impacts in the eye fundus. We focused first on short term diet periods, and showed impairment on cone photoreceptor sensitivity after 8 days, as well as changes in gene expression in relation to crystallin sub-families. A long term - up to 6 months - fructose diet period triggered MetS as illustrated by body fat increase, hyperinsulinemia, hyperleptinemia and liver steatosis. Rats exhibited exacerbated laser-induced choroidal neovascularization after 1 and 3 months of feeding, that was associated with up-regulation of genes coding pro-angiogenic factors such as VEGF and leptin, as well as infiltration of macrophages and/or activation of retinal microglia. Electroretinographic data showed decreased sensitivity of rod photoreceptors and inner retinal cell functionality at 6 months of feeding. In a second time, the efficacy of dietary omega 3 LC-PUFA (EPA plus DHA) to reduce the consequences of MetS in the retina was tested. Our data showed that a high dose of EPA+DHA in rats did not improve MetS. Furthermore, side effects were generated as illustrated by localized atrophy in the retina submitted to the combination of laser-impacts, and normal light exposure. These works allowed us to suggest that MetS generated a favorable environment in the retina for the development of neovascular complications. Meanwhile, the sensitivity of cones and rods was impaired by MetS. Accounting the deleterious long term effects of omega 3 LC-PUFA in the retina, caution may be taken while recommending massive supplementation with omega 3 LC-PUFA in the context of MetS.

La présence d'un scotome maculaire oblige les patients à utiliser la vision excentrée ce qui provoque une difficulté à coordonner les systèmes oculomoteur et visuo-attentionnel. La lecture devient alors une des plaintes majeures chez ces patients, et les processus impliqués dans la baisse des performances de lecture restent mal connus. Dans la plupart des cas, le patient développe une ou plusieurs zones de la rétine excentrée dites préférentielles, et dénommées couramment PRLs. Nous nous proposons ici d'utiliser une approche psychophysique afin d'étudier les processus de la lecture en vision excentrée. Nous avons tout d'abord élaboré un test de lecture francophone informatisé suivant les principes des MNRead Acuity Charts afin de pouvoir évaluer la vitesse maximale de lecture chez des patients porteurs de scotomes centraux binoculaires dont l'atteinte avait été mesurée à l'aide d'un micropérimètre MP-1. Deux analyses utilisant des modèles statistiques à effets mixtes nous ont permis de mettre en évidence des prédicteurs efficaces de la vitesse maximale de lecture: 1) l'espace interligne; 2) le type de DMLA ; 3) la surface du scot; 4) la distance entre la PRL de fixation et la fovéa; 5) le statut du cristallin. Puis, nous nous sommes intéressés aux stratégies de lecture déployées par les patients. L'analyse de la distribution verticale des fixations enregistrées pendant la lecture nous a permis de mettre en évidence que dans 97% des cas, les patients utilisent une zone préférentielle de la rétine unique dans le plan vertical.Ces résultats présentent des intérêts théoriques et pratiques dans la création de nouveaux supports visuels et techniques de réadaptation. / Patients with central field loss (CFL) have to use eccentric vision and complain particularly about reading. The purpose of this thesis is to investigate reading processes in those patients using psychophysical tools. First, we investigated predictors of reading performances. We developed a French computerized version of the MNRead Acuity Charts to assess Maximum Reading Speed in patients with binocular scotomas, measured with the microperimeter MP-1. Two distinct analyses using mixed effects models allowed us to estimate the influence of predictors of Maximum Reading Speed: 1) interline spacing; 2) AMD type; 3) scotoma size; 4) distance between fixation PRL and fovea; 5) lens status. Then, we investigated oculomotor patterns of patients during sentence reading. Analysing the vertical distribution of fixations lead us to the conclusion that in most cases (97%), patients use a single eccentric preferred retinal locus (PRL) in the vertical meridian during reading. One potential goal of these studies is to find some ways to enhance text display and improve visual readaptation.

La Dégénérescence Maculaire Liée à l’Age (DMLA) affecte actuellement plus d’un million de malades en France et concernera 288 millions de personnes dans le monde en 2040. Cette pathologie du sujet âgé est à l’origine d’un handicap fonctionnel majeur, source de perte d’autonomie et de dépendance. Malgré une forte prévalence, les performances posturales et oculomotrices des sujets atteints de DMLA restent peu étudiées et beaucoup d’interrogations sont à ce jour sans réponse. Ce projet de recherche comporte deux parties pour lesquelles nous avons utilisé différents dispositifs : les plateformes de force TechnoConcept® et Framiral®, le Mobile eyeBRAIN tracker EBT2®, et la tablette connectée Metrisquare®. Dans un premier temps, nous avons examiné l’impact de la DMLA unilatérale versus bilatérale sur le contrôle postural en comparaison avec des sujets sains âgés (Etude I), pour permettre de mettre en évidence le bénéfice de la rééducation posturale chez cette population de malades (Etudes II et III). Dans un second temps, nous avons étudié l’oculomotricité des sujets atteints de DMLA à travers leurs performances de saccades visuellement guidés et de lecture, afin de rééduquer ces mêmes performances via des exercices oculomoteurs et visuo-attentionnels (Etude IV, V et VI). En objectivant les mouvements oculaires ainsi que le déplacement du centre de pression chez les sujets atteints de DMLA uni- et bilatérale, en comparaison avec des sujets sains du même âge, nous avons cherché à confirmer notre hypothèse : le déficit visuel des sujets atteints de DMLA, à l’origine d’une malvoyance, entraine la mise en place de mécanismes adaptatifs qui, grâce à une rééducation adaptée, permettent de réduire les restrictions fonctionnelles posturales et oculomotrices. In fine, ces travaux apportent des solutions pour mieux prévenir et rééduquer ces déficits fonctionnels, grâce à des outils innovants qui permettront d’optimiser la prise en charge. / Nowadays, age-related macular degeneration (AMD) affects more than one million of people in France and will concern 288 million of people in the world in 2040. This pathology impacts elderly and generates a serious functional disability which causes autonomy loss and dependance. Despite the high prevalence, the postural and oculomotor performances of AMD subjects are little studied and there are still lot of questions without answers. This research project is composed by two parts and used different experimental techniques: TechnoConcept® and Framiral® force plateforms, Mobile eyeBRAIN tracker EBT2®, and Metrisquare® digital tablet. Firstly, we examined the impact of unilateral versus bilateral AMD in postural control, compared with healthy elderly (Study I), in order to evidence the benefits of postural training in these groups (Studies II and III). Secondly, we studied the oculomotor pattern in AMD subjects during visually guided saccades and reading tasks, to improve their performance with oculomotor and visuo-attentional exercises (Studies IV, V and VI). By objectifying eye movements as well as the displacement of center of pressure in unilateral and bilateral AMD subjects, compared with healthy age-matched controls, we want to confirm our hypothesis: the visual impairment of AMD subjects, which causes low vision, leads to the implementation of adaptive mechanisms that, through appropriate training, reduce postural and oculomotor functional restrictions.In fine, this research provides specialists with solutions to prevent and train these functional deficits with novator techniques, in order to optimize the coverage.

Contrairement à la vision fovéale qui assure une perception détaillée de notre environnement visuelle, la périphérie ne permet qu’une vision globale. C’est pourquoi, nous bougeons nos yeux en permanence afin que l’image visuelle soit localisée sur la fovéa, où la résolution spatiale est la meilleure. Cependant, certaines pathologies sont à l’origine d’une perte de la vision centrale et provoquent de nombreuses difficultés dans la vie quotidienne notamment pour lire, conduire, identifier un visage, un objet ou encore naviguer dans l’espace. Contrairement à la lecture, peu d’études ont été réalisées sur la perception des objets et de l’espace dans ces maculopathies où ne persiste que la vision périphérique. Nous nous sommes intéressés à l’étude des capacités de la vision périphérique dans la perception des scènes et des objets.Dans un premier temps, nous avons étudié les capacités de la vision périphérique chez le sujet sain. Nous avons montré qu’en dépit de sa faible résolution spatiale, il était possible de reconnaître des objets et des scènes même à grande excentricité.Dans un second temps, nous nous sommes focalisés sur les effets de la perte de la vision centrale sur la reconnaissance des objets et des scènes. Nous montrons que l’absence de vision centrale induit une plus faible stabilité de fixation associée à un déficit marqué sur l’identification des objets et des scènes, ainsi que sur la recherche visuelle, notamment en condition d’encombrement.Ces études contribuent à comprendre la contribution de la vision centrale et de la vision périphérique sur la reconnaissance des objets et des scènes mais aussi sur le rôle de l’information contextuelle et comment les patients ayant perdu la vision centrale perçoivent le monde réel. / Unlike foveal vision that allows a detailed perception of our visual environment, the periphery only allows a coarse vision. This is why we have to move our eyes all the time in order to localize the image on the fovea, where spatial resolution is better. However, some diseases induce a loss of central vision and cause many difficulties in everyday life especially in reading, driving, face recognition and spatial cognition in general. Unlike word and face perception scene and object perception have had litte investigations in maculopathies in which people have to rely on peripheral vision. This thesis is based on the study of the capabilities of peripheral vision in scenes and objects perception.In the first part we studied scne perception at very large eccentricities in normally sighted young people. We show that, in spite of its low resolution, peripheral vision is efficient to recognize objects and scenes even at very large eccentricities (above 50°).In the second part, we investigated on effects of central vision loss on object and scene perception in identification and visual search tasks on small or realistic panoramic displays. We report a series of experiments showing that central vision loss induced a lower fixation stability which had a strong impact on object and scene and on visual search, especially in crowded conditions.These studies contribute to the understanding of the contribution of central and peripheral vision on object and scene gist recognition but also on the role of contextual information and how patients with central vision loss perceive real-world scenes.

Première cause de baisse d'acuité visuelle dans les pays industrialisés, la dégénérescence maculaire liée l'âge (DMLA) est une pathologie de la rétine touchant principalement les personnes après 55 ans. Elle est caractérisée par une dégénérescence de la zone maculaire de la rétine et par la formation de drusens. Il existe deux formes de la maladie : la forme exsudative et la forme atrophique. Dans notre étude, nous nous sommes focalisés sur la DMLA atrophique, actuellement sans traitement curatif et qui correspond à environ 50% des cas cliniques en Europe. Malgré de nombreuses recherches, les causes de la DMLA restent encore mal comprises même si des facteurs environnementaux (sénescence, accumulation de lipofuscine, stress oxydatif) et génétiques sont probablement combinés. Selon l'hypothèse étiopathogénique, le dysfonctionnement des cellules de l'épithélium pigmenté de la rétine (EPR) est au centre des événements physiopathologiques de la DMLA. A partir de sujets sains et de patients atteints de la DMLA atrophique, nous avons obtenu des cellules de l'EPR dérivées de cellules souches pluripotentes induites et développé un modèle cellulaire humain utile pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques de la DMLA. Ainsi, l'étude morphologique et fonctionnelle de ces deux populations de cellules a souligné un phénotype particulier des cellules de l'EPR provenant de patients atteints pas la DMLA en condition basale et en milieu pro-oxydant. Ce modèle cellulaire pourra nous permettre d'approfondir nos connaissances sur les mécanismes amenant au développement de la DMLA et pourra aussi être utilisé pour le screening des molécules au cours des étapes précliniques. / First cause of irreversible visual dysfunction in industrialized countries, age-related macular degeneration (AMD) is a retinal disease affecting people after 55 years old. AMD is characterized by the macular degeneration of retina and by formation of drusen. There exist two forms of the disease: the exudative and the atrophic forms. In our study, we focused only on the atrophic one, corresponding to approximately 50% of the clinical cases in Europe, that still today without curative therapy. Despite many researches, AMD's etiology remains unclear even if environmental and genetics factors would be involved. According to the etiopatogenic hypothesis, RPE cells dysfunction has a central role in the physiopathological events leading to AMD. From healthy subjects and patients affected by atrophic AMD, we obtained RPE cells derived from induced pluripotent stem cells and developed a useful human cellular model for the understanding of AMD mechanisms. Indeed, the morphological and functional study of the two types of cells populations underlined a particular phenotype for the RPE cells derived from AMD patients. This cellular model will allow us to have a better understanding of mechanisms leading to AMD and will also be used to screen therapeutic molecules before clinical studies.

L'analyse visuelle de scènes débute par l'extraction en parallèle de différentes caractéristiques visuelles élémentaires à différentes fréquences spatiales. L'objectif de cette thèse a été de préciser les mécanismes et les bases cérébrales du traitement des fréquences spatiales lors de la catégorisation de scènes et leur évolution au cours du vieillissement normal et pathologique. Nous avons tout d'abord mené deux études en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) sur des adultes jeunes avec une vision normale afin de proposer un outil de cartographie rétinotopique des aires visuelles permettant une localisation fine des activations cérébrales qui soit à la fois rapide et précis (Expériences 1 et 2). Dans un second temps, nous avons étudié via IRMf les bases cérébrales du traitement des fréquences spatiales lors de la catégorisation de scènes chez de jeunes adultes avec vision normale(Expérience 3). Nous avons également étudié l'influence de la normalisation RMS (« root mean square ») du contraste de luminance des scènes filtrées. Au sein du cortex occipital, nous avons montré une organisation rétinotopique du traitement des fréquences spatiales contenues dans de larges scènes visuelles. Au sein du cortex occipito-temporal, nous avons montré que les régions sélectives aux scènes (la « parahippocampal place area », le cortex retrosplenial et l'« occipital place area ») participent de façon distincte au traitement des fréquences spatiales. Enfin, nous avons montré que la normalisation du contraste de luminance modifiait l'intensité et l'étendue des activations cérébrales. Dans un dernier temps, nous avons ensuite étudié le traitement des fréquences spatiales au cours du vieillissement normal et pathologique. Nous avons tout d'abord montré, dans le cas du vieillissement normal (Expérience 4), un déficit spécifique de la catégorisation de scènes en hautes fréquences spatiales (HFS), associé à une hypo activation du cortex occipital et des régions sélectives aux scènes. Dans le cas de la perte de la vision centrale consécutive à une dégénérescence maculaire liée à l'âge (patients DMLA, Expériences 5 et 6), nous avons mis en évidence un déficit du traitement des HFS encore plus marqué que celui observé au cours du vieillissement normal. De façon intéressante pour l'aide aux patients DMLA, l'augmentation du contraste de luminance des scènes en HFS améliorait significativement leur catégorisation des scènes en HFS. Les résultats de ces travaux nous permettent de mieux comprendre les mécanismes neuro-fonctionnels impliqués dans la perception visuelle de scènes et de différencier les changements au niveau cortical liés au vieillissement normal de ceux résultant d'une pathologie visuelle.Mots clés : Scènes visuelles, Fréquences spatiales, IRMf, Cortex visuel, Rétinotopie, Régions sélectives aux scènes, Vieillissement normal, DMLA. / Visual analysis begins with the parallel extraction of different attributes at different spatial frequencies. The aim of this thesis was to investigatethe mechanisms and the cerebral basis of spatial frequencies processing during scene categorization and their evolution during normal and pathological aging. As a first step, we performed two functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) studies on young adults with normal vision in order to design a retinotopic mapping tool that allows to localize cerebral activations, which is both fast and accurate (studies 1 and 2). As a second step, we studied via fMRI (study 3) the cerebral basis involved in spatial frequencies processing during scenes categorization in young adults with normal vision (study 3). We also assessedthe influence of RMS luminance contrast (“root mean square”) normalization of filtered scenes. Within the occipital cortex, we showed a retinotopic organization of spatial frequencies processing for large visual scenes. Within the occipito-temporal cortex, we showed that scenes-selective regions (the parahippocampal place area, retrosplenial cortex and occipital place area) are specifically involved in spatial frequencies processing. Also, we highlighted the factthat luminance contrast normalization changesboth the intensity and the size of cerebral activations. As a last step, we studiedspatial frequencies processing in normal and pathological aging. We first highlighted in normal aging (study 4) a specific deficit in the ability to categorize scenes with high spatial frequencies (HSF); this deficit was associated with a decrease of activation within the occipital cortex and scenes selective regions. In patients suffering from a loss in central vision due to Age-Related Macular Degeneration (AMD patients, studies 5 and 6), we showed an even more pronounced deficit of HSF processing than observed in normal aging. Interestingly, with respect to the assistance of AMD patients, we observed that increasing the contrast luminance of HSF scenes significantly improved their ability to categorize such scenes. In the end, these results allow us to better understand the neurofunctional mechanisms involved in the visual perception of scenes and to distinguish the cortical changes related to normal aging from those resulting from a visual pathology.Keywords: Visual scenes, Spatial frequencies, fMRI, Visual cortex, Retinotopy, Scene-selective regions, Normal aging, AMD.

Une des pathologies les plus répandues dans les pays développés est la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). Elle se présente sous différentes formes dont la plus sévère est caractérisée par la présence de formation de néo-vascularisation provenant de la choroïde (CNV) migrant vers la rétine. Malheureusement, le diagnostic peut être seulement posé une fois que les symptômes apparaissent et que la vision est déjà affectée. Récemment, un vif engouement s’est porté sur les microARN (miARN), devenus des molécules d’intérêt pour le développement de biomarqueurs et représentant également un important potentiel thérapeutique. Nous avons donc émis l’hypothèse que l’identification de miRNA dans un contexte de DMLA avec CNV permettrait de caractériser leurs rôles, tant au niveau de l’identification de biomarqueurs que de nouvelles cibles thérapeutiques. Le premier objectif de notre projet était d’identifier chez l’humain une signature de miARN spécifique à la forme humide de la DMLA. Pour ce faire, nous avons réalisé un criblage des miARN dans l’humeur vitrée de patients. Nous avons observé une augmentation des niveaux de miR-146a et une diminution de miR-106b et miR-152 spécifique à la DMLA. Cette signature fut confirmée dans le plasma de cette même cohorte de patients. D’autre part, l’exploration de bases de données AMD Gene Consortium (AGC) et Ingenuity Pathway Analysis (IPA) a démontré une relation entre les miARN détectés et des mutations génétiques associées à la forme DMLA avec CNV. En effet, nous avons identifié un SNP (single-nucleotide polymorphism ou SNP) (rs1063320) dans un site de liaison de miR-152 du gène HLA-G. Le second objectif était d’explorer la possibilité d’utiliser, du point de vue thérapeutique, un des miARN identifiés au 1er objectif. Nous avons, tout d’abord, quantifié l’expression de miR-146a, miR-106b et miR152 dans un des modèles classiques de la DMLA avec CNV chez la souris (brûlures par laser). Le candidat retenu fut miR-106b, puisqu’en plus d’être impliqué dans l’angiogenèse, son expression dans le modèle animal reflétait de plus près celle obtenue chez les patients. Suite à ces résultats, nous avons: exploré A) le mécanisme influençant la diminution de l’expression de miR-106b et B) l’effet de sa surexpression sur l’angiogenèse. D’abord en A), nous avons observé une activation de la voie de PERK dans notre modèle animal de CNV induite par laser menant à une diminution de l’expression de MCM7 et du polycistron miR-106b~25. . Ensuite en B), nous avons pu observer l’effet anti-angiogénique de miR-106b sur la migration des cellules endothéliales in vitro et sur la formation de NV in vivo. L’action anti-angiogénique de miR-106b pourrait ainsi avoir un potentiel thérapeutique important sur la formation de la CNV dans la DMLA. / Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of blindness worldwide affecting individuals over the age of 60. The neovascular form (NV AMD) is characterized by choroidal neovascularization (CNV) and is responsible for the majority of central vision impairment. Unfortunately, diagnostic of AMD can only be done after symptoms have appeared and loss of visual field occurred. Recently, there is a growing interest in microRNAs (miRNAs) for their eventual use in the development of new biomarkers or new therapeutic strategies. Our hypothesis is that wet AMD is associated with specific signature of several miRNAs that can be used as biomarkers for the disease. These miRNAs can be harnessed for therapeutic interventions. Our first objective was to identify a specific signature of miRNAs for wet AMD by using non-biased microRNA arrays and individual TaqMan qPCRs. We profiled miRNAs in the vitreous humour and plasma of patients with NV AMD. We identified a disease-associated increase in miR-146a and a decrease in miR-106b and miR-152 in the vitreous humour, which was reproducible in plasma. Moreover, miR-146a/miR-106b ratios discriminated patients with NV AMD with an area under the Receiver Operating Characteristic curve (ROC AUC) of 0,977 in vitreous humour and 0,915 in plasma, suggesting potential for a blood-based diagnostic. Furthermore, using the AGC and IPA database, we mapped a NV AMD-associated single nucleotide polymorphism (SNP) (rs1063320) in a binding site for miR-152-3p in the HLA-G gene. Our second objective was to explore the therapeutic potential of a specific miRNA (identified in objective 1). First, we explored the expression levels of miR-146a, miR-106b and miR-152 in the laser burn mouse model. We demonstrated that levels of miR-106b were significantly decreased in this mouse model of CNV. We divided this objective in two parts: Part A, explore mechanisms causing miR-106b downregulation and part B, study the therapeutic potential of miR-106b on the inhibition of angiogenesis and CNV formation. First, we showed that expression of the miR-106b-25 cluster is negatively regulated by the ER stress pathway of protein kinase RNA-like ER kinase (PERK) and a reduction in levels of MCM7, the host gene of miR-106b. �����Second, we demonstrated that therapeutic delivery of miR-106b to the retina with lentiviral vectors protects against aberrant retinal neovascularization in two distinct mouse models of pathological neo-vascularization. Results from this study suggest that miRNAs, such as miR-106b, have the potential to be used as multitarget therapeutics for conditions characterized by aberrant retinal neovascularization.