La rétine contient une horloge endogène régulant différentes fonctions rythmiques et participe à la synchronisation de l'horloge centrale du SCN au temps géophysique. Cette synchronisation met en jeu les bâtonnets, les cônes et les cellules à melanopsine. Contrairement au SCN, le rôle des photorécepteurs dans la réponse à la lumière de l'horloge rétinienne est controversé. Nos travaux et ceux d'autres équipes soutiennent un rôle de la melanopsine alors que 2 études récentes suggèrent que seule la neuropsine est impliquée. Mon projet vise à disséquer le rôle des différents photorécepteurs par des approches in vitro/ex vivo chez des souris sauvages, Per2Luc et/ou déficientes en photorécepteurs. Des lumières monochromatiques ciblant différents photorécepteurs ont été appliquées à des explants rétiniens en culture de souris Per2Luc ou déficientes en melanopsine, cônes MW ou bâtonnets. Nos résultats montrent un rôle des bâtonnets dans le décalage de phase de l'horloge rétinienne par la lumière dans le spectre visible et une contribution additionnelle des cônes SW et/ou de la neuropsine dans l'UV. L'horloge rétinienne étant composée de plusieurs horloges et afin de déterminer leur réponse à la lumière, l'induction photique des gènes Per1-Per2 et C-Fos a été analysée dans les couches rétiniennes isolées chez des souris sauvages et déficientes en photorécepteurs. Chez les souris sans melanopsine ou cônes MW, l'induction de Per1-Per2 est abolie dans toutes les couches, suggérant un rôle de ces photorécepteurs. En résumé, nos résultats indiquent un rôle différentiel des photorécepteurs en fonction de la réponse mesurée (décalage de phase de PER2::Luc et induction des gènes de l'horloge par la lumière) / The mammalian retina contains an endogenous pacemaker regulating retinal physiology and participate to the sybchronization of the temporal phase of the central clock of the SCN to environmental time. This entrainment process involves rods, cones and melanopsin-containing retinal ganglion cells. In contrast with the SCN, the role of these photoreceptors in the light response of the retinal clock is still controversial. While recent studies suggest that none of them is involved in light response of the retinal clock, others support a role for melanopsin. My project aims to dissect the role of these different photoreceptors in wild-type, Per2Luc and/or photoreceptor-deficient mice using in vitro/ex vivo approaches. Monochromatic lights targeting different photoreceptors were applied to retinal explants of Per2Luc or melanopsin-, MW cones- or rods-deficient mice. Our results demonstrate that rods are required for the light-induced phase shift of the retinal clock in the visible spectrum and suggest an additional contribution of SW cones and/or neuropsin in the UV. As the retinal clock is composed of several clocks and in order to determine their response to light, the photic induction of Per1-Per2 and C-Fos genes was analyzed in isolated retinal layers from wild-type and photoreceptor-deficient mice. In mice without melanopsin or MW cones, Per1-Per2 induction by light is abolished in all layers, suggesting a role for these photoreceptors. In summary, our results propose a differential contribution of the retinal photoreceptors as a function of the response recorded (phase shift of PER2::Luc or induction of clock genes by light)

Les horloges circadiennes, permettant l´anticipation des changements environnementaux cycliques, sont synchronisés par la lumière du jour via un signal lumineux à la rétine. Outre les cônes et les bâtonnets, la rétine contient des cellules ganglionnaires intrinsèquement photosensibles (ipRGCs), subdivisées en sous-types distincts exprimant le pigment mélanopsine et impliquées dans l´entrainement de l´horloge biologique à la lumière. Le système circadien est très similaire chez les animaux nocturnes et diurnes. L'objectif de cette thèse était d'étudier les propriétés morphologiques, moléculaires etphysiologiques des ipRGCs de rongeurs nocturnes (souris) et diurnes (Arvicanthis ansorgei). Ce travail révèle des morphologies comparables des différents types d´ipRGCs pour les deux espèces, mais la proportion du type M1 était plus élevée chez Arvicanthis. Des immunomarquages spécifiques des cellules ganglionnaires de la rétine ont révélé que les ipRGCs constituent une population hétérogène. Chez les deux espèces, l'expression de neurofilaments et de Brn3 différait selon le type d´ipRGC. Les propriétés physiologiques des ipRGCs étaient principalement similaires pour les deux espèces. Chez Arvicanthis, les ipRGCs de type I étaient plus sensibles à de courts éclairs lumineux. En conclusion , les ipRGCs des rongeurs nocturnes et diurnes partagent des caractéristiques communes. Cette étude est la première à décrire la sensibilité des ipRGCs a des éclairs de courte durée. De plus, ce travail étend les connaissances sur l'hétérogénéité moléculaire des différents types d´ipRGCs. / Circadian clocks permit anticipation of cyclic environmental changes and are synchronized to solar day through photic input from the retina. Besides rods and cones, the retina contains intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs), consisting of distinct sub-types. IpRGCs express the photopigment melanopsin and are implicated in photoentrainment of the biological clock. Light information shapes the animal’s temporal behavior, but the circadian systems of nocturnal and diurnal animals appear to be very similar. The aim of this thesis was to investigate the morphological, molecular and physiologicalproperties of ipRGCs in nocturnal (C57BL/6 mouse) compared to diurnal (Arvicanthis ansorgei) rodents. The morphological analysis revealed comparable characteristics of the different ipRGC types in both species; however the proportion of M1 cells was higher in Arvicanthis than in mouse. Immunostaining patterns using RGC markers revealed that ipRGCs are a heterogeneous population. In both species, Brn3 and neurofilaments expression were partly distinct between the ipRGC types.The physiological properties of ipRGC types were mostly similar between the two species, but type I ipRGCs were more sensitive to short light flashes in Arvicanthis than in mouse. In conclusion, the melanopsin system of nocturnal and diurnal rodents shares many common features. Importantly, this study is the first describing responses of ipRGCs to short light flashes and the observed molecular heterogeneity extends the characterization of individual ipRGC types.

L’œdème maculaire est une complication majeure de nombreuses pathologies rétiniennes induisant la cécité. Les traitements actuels ne sont pas curatifs. Ce sont des injections intraoculaires de corticostéroïdes et d'anti-VEGF. Les mécanismes d'action de ces médicaments sont mal connus dans l'œil car ces thérapies ont été initialement développées pour des pathologies non-oculaires (tels que l'asthme et les maladies auto-immunes pour les corticostéroïdes et les cancers pour certains anti-VEGF). De plus, les effets bénéfiques de ces molécules sont contrebalancés par des effets secondaires graves (glaucomes et cataractes pour les corticostéroïdes) et la résistance au traitement. Le projet vise à élucider les mécanismes d'action oculaires des corticostéroïdes et anti-VEGF; dans le but d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement de l’œdème maculaire. Ce travail a porté sur : 1) La compréhension des mécanismes des corticostéroïdes et de leurs récepteurs (le récepteur aux glucocorticoïdes ou GR et le récepteur aux minéralocorticoïdes ou MR) suite à l’injection intravitréene de corticostéroïdes ou d’aldostérone chez le rat. Nous avons ainsi : -1.1. Identifier les protéines partenaires du GR et du MR avant et après traitements par une approche protéomique (immunoprécipitations endogènes suivies d’une analyse par spectrométrie de masse). -1.2. Identification les gènes cibles dont l'expression est modulée par les corticostéroïdes ou l’aldostérone par ARN-sequencing. 2) L'identification des mécanismes d’action des aux anti-VEGFs et leur comparaison avec des molécules de même nature physico-chimique. 3) L’identification des gènes différentiellement exprimés entre la rétine périphérique et la macula (zone d’acuité visuelle susceptible à la formation d’œdèmes) chez le singe (modèle qui possède, comme l’homme, une macula). Ceci afin de comprendre pourquoi la macula est particulièrement sensible. 4) L’analyse et la comparaison de ces différents traitements. Ces études ont permis d’identifier les cofacteurs des récepteurs aux corticostéroïdes, ainsi que la dynamique de leurs interactions avant et après traitement à la corticostérone et à l’aldostérone; ainsi que les gènes dont l’expression est régulée par les corticostéroïdes et les anti-VEGF. L’analyse croisée des données, des analyses bioinformatiques ainsi que l’étude bibliographique des protéines et gènes identifiés nous ont permis d’établir une liste restreinte de cibles potentielles des traitements anti-œdémateux, dans le but final de potentialiser l’effet de ces traitements, trop souvent associés à des effets secondaires qui limitent considérablement leur(s) action(s) bénéfique(s) sur la fonction visuelle dans le traitement de l’œdème maculaire. / Macular Edema is a major complication of numerous retinal pathologies that lead the blindness. The available treatments (intra-ocular injection of corticosteroids and anti-VEGF) do not cure this disease. The ocular mechanisms of action of these drugs are not very well understood. In fact, these molecules have been initially developed for non-ocular pathologies, such as asthma, auto-immune diseases (for corticosteroid) and cancers (for anti-VEGF). In addition, the beneficial effects of these drugs are counteracted by their side effects (cataracts and glaucoma for corticosteroids) as well as resistance to treatment. The project aims at unraveling the ocular mechanisms of action of corticosteroids and anti-VEGF; in order to identify new therapeutic targets for the treatment of macular edema. The project focused on: 1) The understanding of the mechanisms of the corticosteroids and their receptors after an intravitreal injection of Corticosterone or Aldosterone in the rat model. We therefore: 1.1. Identified the partner proteins of the glucocorticoid and mineralocorticoid receptors before and after treatment, using a proteomic approach. 1.2. Identified the target genes which expression is modulated by the corticosteroid using the RNA-Sequencing technique. 2) The identification of the mechanisms of action of anti-VEGF molecules and their comparison with molecules that have similar physico-chemical structure. 3) The identification of differentially expressed genes between the retina and the macula in the monkey model. This aimed at understanding why the macula is particularly sensitive to edemas. 4) The analysis and comparison of these treatments. We were able to identify co-factors for corticosteroids receptors as well as the dynamics of these interactions (before and after treatment), as well as the genes which expression is regulated by the corticosteroids or anti-VEGF. The analysis of the bio-informatic data as well as the bibliographic study of the identified proteins and genes allowed us to establish a list of partiMacularly interesting genes that are potentially therapeutic targets for the treatment of macular edema.

Un organe est dit immunologiquement privilégié lorsqu’il permet la survie d’allogreffes. Le privilège immun de l’œil a d’abord été décrit pour la chambre antérieure de l’œil puis étendu à l’espace sous-rétinien qui est délimité par les photorécepteurs et les cellules de l’épithélium pigmentaire (EPR). Vers le milieu des années nonante, Janet Liverdsidge a montré que les cellules de l’EPR étaient capables d’inhiber l’activation lymphocytaire (effet immunosuppressif des cellules de l’EPR). Parallèlement, plusieurs équipes ont montré que les uvéites postérieures non infectieuses (UPNI) étaient associées à une activation pathologique des mêmes cellules de l’EPR. Le but de notre travail a été dans un premier temps de préciser les mécanismes responsables de l’effet immunosuppressif des cellules de l’EPR et dans un deuxième temps de mieux caractériser les processus impliqués dans leur activation, afin d’imaginer de nouvelles stratégies pour traiter les UPNI. Nous avons d’abord observé que les cellules de l’EPR étaient incapables d’activer des lymphocytes T naïfs mais au contraire inhibaient la prolifération de lymphocytes T activés et induisaient leur apoptose. Nous avons corrélé cette inhibition à un phénotype de cellules présentatrices d’antigène déviantes puisque si, après stimulation par interféron γ (IFNγ), l’EPR exprimaient des molécules du CMH de classe II et du CD40, elles étaient incapables d’exprimer le B7.1 ou le B7.2, ni de sécréter de l’IL-12, même après stimulation par le CD40 ligand. Ensuite, nous avons pu mettre en évidence que les cellules de l’EPR phagocytaient les lymphocytes T et que cette phagocytose était en partie responsable de l’inhibition de la prolifération lymphocytaire. De plus, cette phagocytose était associée à une diminution de la transcription du gène de l’Il-1β induite par le TNFα. Enfin, nous avons étudié l’effet de la 15-deoxy-delta 12,14-prostaglandin J2 (15 PGJ2), un nouvel immunomodulateur potentiel, sur l’activation des cellules de l’EPR par l’IFNγ. Nous avons ainsi pu démontrer que, indépendamment du PPARγ, la 15 PGJ2 était capable d’inhiber l’induction de l’expression du CMH de class II par l’IFNγ. Parallèlement, nous avons mis en évidence que la stimulation des cellules de l’EPR par l’IFNγ induisait une activation de STAT1, ainsi que la transcription du class II transactivator (CIITA) et de SOCS1. Néanmoins, nos résultats ont aussi montré que l’effet inhibiteur de la 15PGJ2 n’était pas dépendant d’une modulation de l’activité de STAT1 ou de la transcription de SOCS1 ou du CIITA et n’impliquait pas la voie d’ERK1/2 ou de la PKB. Enfin, étant donné le rôle important du TNFα dans l’activation pathologique des cellules de l’EPR et le développement d’UPNI, nous avons analysé l’effet d’une approche thérapeutique anti-TNFα chez des patients atteints d’UPNI. Nos données ont montré que l’inhibition du TNFα par une protéine de fusion du fragment p55 du récepteur au TNFα améliorait l’état clinique de patients souffrant d’UPNI. De plus, nous avons corrélé cet effet bénéfique à une augmentation de la sécrétion intra-cytoplasmique d’IL-10 par les lymphocytes T CD4 + périphériques ainsi qu’à une augmentation du ratio entre les lymphocytes secrétant de l’IL-10 et ceux secrétant de l’IFNγ. En conclusion, nous avons pu observer que les cellules de l’EPR étaient capables d’inhiber la prolifération de lymphocytes T activés par des mécanismes de présentation déviante d’antigène, induction d’apoptose et phagocytose. Néanmoins, nos résultats ont démontré qu’à coté de ces propriétés immunosuppressives, les cellules de l’EPR pouvaient également être activées par l’IFNγ et le TNFα. Différentes approches biologiques ont été investigués pour bloquer cette activation pathologique. / Doctorat en sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La mélatonine, hormone "donneuse de temps de l’organisme", en plus de sa synthèse principale dans la glande pinéale est produite dans la rétine où sa régulation et ses fonctions restent partiellement connues chez les mammifères. Le but de mon projet a été de caractériser l’expression temporelle et spatiale de la mélatonine et d’examiner son rôle potentiel dans la physiopathologie rétinienne. Une première partie a révélé au moins deux sites de production de la mélatonine dans la rétine : une synthèse nocturne de l'hormone dans les photorécepteurs de type cône ainsi qu'une production diurne dans les cellules ganglionnaires. Nos résultats ont démontré que la mélatonine peut agir par l'intermédiaire de son récepteur nommé MT1, localisés dans chacune des trois couches rétiniennes. Une seconde partie a mis en évidence que la mélatonine augmente la survie des photorécepteurs chez les rongeurs âgés en modulant l'activation de la voie de survie cellulaire via ses récepteurs MT1 et MT2. / Melatonin, a major hormonal "Zeitgeber" in the body, is produced in the pineal gland as well as the retina. In mammals its regulation and functions in this tissue are only partially understood. The aim of my project was to characterize the temporal and spatial expressions of melatonin as well as its potential roles in retinal physiopathology. In the first part, we identified the timing and sites of melatonin production. Notably, nocturnal synthesis occurs in the cones while diurnal production is seen in the ganglion cells. Our work also establishes that melatonin can act via its MT1-type receptors localized in the three retinal nuclear layers. The second axis demonstrated that melatonin increases photoreceptors viability via its receptors during the course of aging by modulating activation of an intracellular survival pathway.

Les dégénérescences rétiniennes se caractérisent par la mort des photorécepteurs ce qui conduit à la cécité. La rétine, l’organe neurosensoriel de l’œil, est soumise à différents stress et facteurs environnementaux qui peuvent conduire à son altération. La lumière représente un facteur potentiellement nocif. Le modèle de dégénérescence rétinienne induite par la lumière (DRIL) a montré une mort des photorécepteurs par apoptose impliquant une voie cellulaire indépendante des caspases, la voie LEI/L-DNase II. Nous avons étudié la régulation de cette voie par les protéines de la famille Bcl2 (bcl2 et bax) et nous avons montré que les deux protéines présentent un effet protecteur vis-à-vis de la mort induite par la L-DNase II. Nous avons ainsi établi un lien entre les deux grandes voies de l’apoptose : dépendante et indépendante des caspases. De plus, nos résultats soutiennent l’idée que le rôle d’une protéine dépend fortement du contexte cellulaire. Nous avons également montré que cette voie de mort cellulaire est contrôlée par la protéine kinase atypique PKC zêta, kinase qui est également activée dans la DRIL. Ces différentes connaissances nous ont permis d’aborder le problème de la phototoxicité des LEDs (diode électroluminescente) sur la rétine et l’épithélium pigmenté de la rétine. Nous avons montré que les LEDs produisent une dégénérescence rétinienne rapide et précoce en comparaison avec le DRIL. Les altérations sont aussi plus graves puisqu’elles font intervenir la nécrose aussi bien au niveau des photorécepteurs que de l’épithélium pigmenté. L’implication de la lumière bleue dans la phototoxicité accrue, a été démontrée en utilisant des LEDs de différentes longueurs d’onde. / The retinal degenerations are characterized by death of the photoreceptors which leads to blindness. The retina, the neurosensory organ of the eye is subjected to various stresses and environmental factors that can lead to blindness. The light is a potentially harmful factor. The model of light induced retinal degeneration (LIRD) showed a death of photoreceptors through apoptosis involving the caspase independent pathway, the LEI/L- DNase II. We studied the regulation of this pathway by the proteins of the Bcl2 family (bcl2 and bax) and we showed that the two proteins are protective when L-DNase II is activated. We have established a link between the two major pathways of apoptosis: caspases dependent and independent. In addition, our results support the idea that the role of a protein strongly depends on cellular context. We also showed that this cell death pathway is controlled by an atypical protein kinase, PKC zeta that is activated in the LIRD. These skills lead to the problem of phototoxicity of LEDs (light emitting diode) on the retina and on the retinal pigmented epithelium. We showed that the LEDs produce a rapid and earlier retinal degeneration as compared to the LIRD. The alterations are also more severe because they involve necrosis both in photoreceptors and in retinal pigmented epithelium. The involvement of the blue light in the increased phototoxicity was demonstrated using LEDs of different wavelengths.

La rétine est un tissu spécialisé dans le traitement de l'information visuelle par l'intermédiaire des photorécepteurs, cônes et bâtonnets, et des neurones de deuxième ordre, les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires dont les axones forment le nerf optique. Notre groupe s'intéresse à élucider les mécanismes génétiques impliqués dans les maladies rares stationnaires, comme dans la cécité nocturne congénitale stationnaire (CNCS), ou progressives comme dans la dystrophie de type bâtonnet-cône (DBC). Cette thèse apporte de nombreuses connaissances sur la physiologie rétinienne. D'une part, nous avons identifié GPR179, un nouveau gène impliqué dans la CNCS complète, étudié la localisation de la protéine et la physiopathologie des protéines mutantes. Nous avons également créé et caractérisé fonctionnellement un nouveau modèle souris invalidé pour GPR179 qui nous a permis de mieux approcher la première synapse rétinienne entre les photorécepteurs et les cellules bipolaires adjacentes. D'autre part, nous avons caractérisé le génotype et le phénotype de l'un des modèles les plus utilisés de la DBC, le rat P23H. Nous avons ensuite développé une approche d'édition génomique pour invalider les mutants RHO ayant un effet dominant négatif en testant in vitro, ex vivo et in vivo les meganucleases, TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) puis le système CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9). / The first steps in vision occur in the retina when rod and cone photoreceptors transform light into a biochemical signal, which gets processed by bipolar cells, ganglion cells and finally by the brain. Our group investigates genetic causes and mechanisms involved in inherited stationary and progressive retinal diseases as congenital stationary night blindness (CSNB), and rod-cone dystrophy (RCD), also called retinitis pigmentosa. This thesis gives several insights on the retinal physiology. On one hand, we identified GPR179, a new gene mutated in complete CSNB, studied the localization and the physiopathology of missense and splice-site mutations. We also delivered a new knock-out mouse model which we functionally characterized, and studied GPR179 partners to provide a better understanding of the first visual synapse between photoreceptors and ON-bipolar cells. On the other hand, we genotypically and phenotypically characterized one of the most popular RCD model, the P23H rat model. There is currently no treatment for RCD and different therapeutic strategies are under investigation. We wanted to deliver the basis for a genome editing approach for RHO mutations, acting as a dominant negative effect, which cannot be addressed by current gene replacement strategies. We opened the field by performing in vitro, ex vivo and in vivo genome editing experiments using meganucleases, TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) and finally CRISPR/Cas9 system (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9) and revealed how challenging the setting of genome editing strategies was.

Quelque soit le type de dégénérescences rétiniennes, les cellules photoréceptrices à l'origine de la genèse du signal lumineux, meurent par un mécanisme commun : l'apoptose. Au laboratoire, nous avons mis en évidence que l'inhibition de la caspase-3, une caspase effectrice de l'apoptose, permet de réduire l'apoptose des cellules photoréceptrices (Perche et al. 2007). Dans la continuité de ces résultats, le but de nos travaux de thèse est d'identifier les molécules impliquées en amont de la caspase-3. Pour mener à bien notre projet, nous avons utilisées un modèle expérimentale de dégénérescence rétinienne induite par une exposition à la lumière (modèle de photodégénérescence rétinienne). Les atteintes rétiniennes sont quantifiées par : l'électrorétinographie in-vivo permettant d'évaluer la fonction rétinienne, l'histologie pour l'analyse morphométrique de la rétine aux quelles sont associés des dosages enzymatiques. Ainsi, nous avons montré que l'injection d'un inhibiteur de la caspase-12 à 0,4 ou à 0,8 mM, de la caspase-9 à 0,2 ou à 0,4 mM, ou de la caspase-8 à 0,2 mM, injecté dans le vitré n'a aucun effet toxique sur la rétine et n'a aucun effet protecteur contre l'apoptose des cellules photoréceptrices induites par la lumière. Ces résultats suggèrent que les caspases-8, 9 et 12 ne sont pas impliquées dans l'activation de la caspase-3 et donc dans l'initiation de l'apoptose des photorécepteurs induite par la lumière. Toutefois, après injection dans le vitré, les inhibiteurs inhibent leur cible respective uniquement transitoirement. Par conséquent, pour pouvoir conclure sur le rôle de ces caspases dans le processus dégénératif, il faudrait pouvoir inhiber les caspases de façon plus persistante. Il serait donc intéressant de reproduire des expérimentations similaires en augmentant la concentration de l'inhibiteur injecté ou en réduisant le délai entre l'injection de l'inhibiteur et l'induction du stress. De plus, la caspase-3 peut être activée indépendamment des caspases initiatrices, comme par exemple : les céramides, les cathepsines et les calpaïnes. / No abstract available

L’information visuelle est transmise de la rétine au cerveau par les cellules ganglionnaires. Il existe plusieurs types de cellules ganglionnaires, chaque type formant une mosaïque qui couvre l’intégralité de la scène visuelle. Comprendre la manière dont ces neurones encodent collectivement la scène visuelle est essentiel pour au moins deux raisons: - La manière dont une population de neurones encodent collectivement une information sensorielle reste jusqu’à aujourd’hui mystérieuse. La rétine est un système idéal pour étudier cette question: elle a en effet une structure en couches 2D qui se prête idéalement à l’enregistrement d’une population complète de neurones à grande échelle, et elle opère une transformation complexe de la scène visuelle. - Certaines maladies qui mènent à la cécité ne connaissent aujourd’hui pas de traitement. Plusieurs stratégies de restauration visuelle basées sur la stimulation directe de cellules ganglionnaires sont le sujet de recherches actives. Il pourrait être nécessaire de reproduire en imitant le code neural produit par la rétine pour optimiser les résultats de ces stratégies thérapeutiques. Au cours de ma thèse, j’ai travaillé sur deux questions complémentaires, qui sont liées à ces deux sujets respectivement. / Visual information is conveyed from the retina to the brain through ganglion cells. Ganglion cells are divided in different cell types, and each of them form a mosaic sampling the entire visual scene. Understanding how these neurons encode the visual scene is essential for at least two reasons: -It is still unclear how a population of neurons collectively code sensory information. The retina is an ideal system to study this issue: while it performs complex processing on the visual stimulus, its 2-D structure makes it suitable for large-scale recordings of complete populations of neurons. -Some diseases leading to blindness have currently no cure. Several visual restoration strategies based on the direct stimulation of ganglion cells are currently being investigated. Emulating the retinal code may be necessary to optimize the results of these therapeutic approaches. In my thesis I have worked on two complementary questions, that are related to these two topics.

L’impact laser obtenu avec les systèmes actuels de photocoagulation laser de la rétine n’est pas maitrisé. L’enjeu est d'obtenir un confinement 3D de l'impact laser, c’est-à-dire de contrôler son positionnement et son extension, pour éviter de porter atteinte aux couches saines de la rétine. Un tel confinement pourrait être réalisé si l’on disposait d’un système laser plus ouvert et d’un dispositif permettant de corriger en temps réel les aberrations de l'œil. L’optique adaptative permet une telle correction ; cette technique est utilisée depuis une vingtaine d’années dans le domaine du diagnostic (imagerie). Cependant, sa mise en œuvre pour des applications thérapeutiques, telles que la photocoagulation laser, nécessite encore d’en améliorer la robustesse : alors qu’en imagerie il suffit de reprendre une image si la précédente est mauvaise, le confinement de l’impact laser doit être assuré en permanence durant toute la procédure chirurgicale. Le but de la thèse est de guider le développement ultérieur d’un système d’optique adaptative médical visant à assister un système de photocoagulation laser de la rétine. Le dimensionnement d’un tel système doit s’appuyer sur une solide connaissance des aberrations oculaires. Ainsi, une étude hautement résolue temporellement et spatialement des aberrations dynamiques de l’œil de grande ampleur a été réalisée et de cette étude, des conclusions sur le dimensionnement d’un système d’optique adaptative pour l’œil ont été tirées. Par ailleurs, un banc de test d’optique adaptative haute cadence a été conçu et intégré pour se confronter aux problèmes pratiques que pose la mise en place d’un système d’optique adaptative pour l’œil. / The laser lesion delivered by current retinal photocoagulation laser systems is not well controlled. The issue is to get a better confinement of the laser lesion that is to control the size of the laser lesion as well as the laser lesion positioning in the retina, in order to prevent any retinal damage. Such a confinement could be reached if the laser system featured a higher numerical aperture and was associated with a real-time correction of the aberrations of the eye. Adaptive optics gives access to such a correction; this technique has been used for the past twenty years for diagnosis (retinal imaging). However, further work is still to be achieved to improve the robustness of current adaptive optics systems before implementing adaptive optics in therapeutic systems, in particular in retinal laser photocoagulation systems. Indeed, unlike imaging where the acquisition can be repeated as many times as necessary, the confinement of the laser lesion must be maintained over time during the whole laser treatment. In this thesis, we provide guidance for the future design of an adaptive optics system for retinal photocoagulation. Such a design has to rely on a thorough knowledge of the ocular aberrations to correct. Thus, a highly temporally as well as spatially resolved aberrometry study on a large population was performed and conclusions on the design of an adaptive optics system for the eye were drawn from this study. Besides, a test bench was designed and set up to face the practical problems coming with the implementation of an adaptive optics system for the eye.