L’endothélium cornéen est responsable de la déturgescence, un processus de déshydratation nécessaire à la transparence de la cornée. La dystrophie endothéliale cornéenne de Fuchs (FECD) est la principale cause de dysfonction endothéliale chez l’humain. C’est une maladie multifactorielle associée à (1) une plus grande apoptose dépendante du stress oxydatif des cellules endothéliales cornéennes, (2) un dépôt accru de protéine matricielle causant un épaississement de la membrane basale, et finalement (3) une perte de la capacité des cellules à assurer la déturgescence cornéenne. Actuellement, les modèles d’étude de la FECD montrent une capacité limitée à caractériser l’étiologie de la maladie, ce qui restreint notre capacité à développer des traitements pharmacologiques appropriés. Le seul traitement pour cette pathologie est la greffe de cornée. Afin d’étudier cette pathologie, mon laboratoire a développé des techniques de culture et de reconstruction par génie tissulaire d’endothélia FECD. Mes travaux ont utilisé ces modèles afin de comparer, par profilage génique, PCR quantitatif, immunofluorescence, résistance transendothéliale et essai de perméabilité, l’expression, la distribution et les capacités fonctionnelles des molécules impliquées dans la déturgescence et la sécrétion matricielle. Les résultats de mes études ont montré que les protéines associées à la fonction des cellules FECD (familles de transporteurs ioniques et de jonctions intercellulaires) n’avaient aucune différence d’expression suivant la mise en culture lorsque comparées à des équivalents non pathologiques. De plus, aucune différence fonctionnelle n’a été déterminée par résistance transendothéliale et essai de perméabilité. Toutefois, une plus grande quantité de fibronectine était déposée sous les cellules. Ce faisant, ces études suggèrent que la perte de fonction dans la FECD n’aurait pas un rôle primaire dans la pathologie et serait secondaire à un dépôt anormal de fibronectine. Des recherches antérieures du laboratoire avaient démontré une amélioration dans l’expression des marqueurs de fonctionnalité suite à des greffes in vivo. Le 3e objectif présenté dans cette thèse était de déterminer si les conditions environnementales in vivo (telle que la pression intraoculaire) étaient impliquées dans cette amélioration. Pour ce faire, nous avons utilisé un système de chambre antérieure artificielle permettant d’exercer une pression sur l’endothélium dans un circuit fermé. Cette étude a montré une plus grande expression de ZO-1 à la périphérie des cellules endothéliales, une protéine associée aux jonctions serrées, par la pression. Ce résultat met en perspective l’importance de l’environnement sur la fonctionnalité de l’endothélium cornéen. / The role of the corneal endothelium is to maintain the corneal transparency by a partial dehydration process named deturgescence. Fuchs endothelial corneal dystrophy (FECD) is the main cause of human endothelial dysfunction. It is a multifactorial disease associated with an increased oxidative-related cell death, a thickened basal lamina and a loss in the endothelial pump function resulting in a corneal opacification. Due to the lack of appropriate models, the exact cause of the pathology remains unknown, which restrains our ability to develop appropriate pharmacological treatments. As of now, the only cure is the transplantation of a healthy endothelium from a deceased donor. My laboratory has previoulsly developed in vitro cell and tissue models of FECD. My research projects used these models and analyzed, by gene profiling, quantitative PCR, immunofluorescence, trans-endothelial resistance and permeability assay, the expression, the distribution and the functional capacity of molecules engaged in deturgescence and extracellular matrix (ECM) deposition. Results show no difference between FECD and healthy cells for genes and proteins related to deturgescence (ion transporters and intercellular jonctions). However, an increased deposition of fibronectin was observed. These studies therefore suggest that the endothelial dysfunction would not be a primary aspect of the pathology and would rather be secondary to an aberrant deposition of fibronectin. A previous in vivo study showed an amelioration of the endothelial phenotype upon transplantation in an animal model. It suggested a beneficial effect from the environment, such as the intraocular pressure (IOP). The effect of pressure on the endothelium was investigated by placing tissue-engineered endothelia in an artificial anterior chamber that mimicked the natural IOP. Increased ZO-1, a protein associated with tight junctions, was observed at the cell periphery. This result suggest that the in vivo environment influences the functionality of the corneal endothelium.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le glaucome est une neuropathie optique associée à une augmentation de la pression intraoculaire (PIO). L’élévation de la PIO est due à la dégénérescence progressive du trabéculum. Les traitements antiglaucomateux vise à réduire la PIO, cependant il n’existe aucun traitement ciblant la dégénérescence du trabéculum. Les cellules souches mésenchymateuses (CSMs) sont utilisées comme outils thérapeutiques dans différentes pathologies dégénératives. Elles sécrètent un panel de molécules qui sont décrit comme atténuant les processus dégénératifs. L’objectif de ce travail a été d’évaluer l’intérêt des CSMs dans la prise en charge du glaucome. La caractérisation des CSMs ont été mis au point à partir de culture primaire de moelle osseuse de rat. En parallèle, un modèle expérimental de glaucome par cautérisation des veines épisclérales (EVC) a été réalisé. Nous nous sommes intéressés à l’effet de l’injection intracamérulaire des CSMs dans ce modèle. Les CSMs sont retrouvées incorporées aux tissus autour et dans le trabéculum. Les résultats obtenus in vivo montrent une diminution de la PIO par l’injection des CSMs préservant ainsi les cellules ganglionnaires périphériques de la rétine (CGRs). Par une approche in vitro, nous avons également caractérisé les effets du sécrétome des CSMs sur les cellules impliquées dans la pathologie glaucomateuse: les cellules trabéculaires et les cellules ganglionnaires de la rétine. Ces résultats ont permis de montrer que l’injection intracamérulaire de CSMs permettrait de protéger la fonction de régulation de la PIO et de protéger les CGRs dont la mort est responsable de la diminution de l’acuité visuelle chez le patient glaucomateux. / Glaucoma is a sight-threatening retinal neuropathy associated with elevated intraocular pressure (IOP) due to degeneration and fibrosis of the trabecular meshwork (TM). Glaucoma medications aim to reduce IOP without targeting the specific TM pathology, which could explain treatment failure observed in some cases. Bone-marrow mesenchymal stem cells (MSCs) are used today in various clinical studies to treat various degenerative processes. Here, we investigated the potential of MSC therapy in an ocular hypertension model. We demonstrated a rapid and long-lasting in vivo effect of MSC transplantation that significantly reduced IOP in hypertensive eyes induced by episcleral vein cauterization (EVC). MSCs were found located to the ciliary processes and the TM and are able to survive at these places. Enumeration of retinal ganglion cells (RGCs) on whole flat-mounted retina highlighted a protective effect of MSCs on RGC death. In vitro, the effect of MSC-conditioned medium (MSC-CM) on both the primary human trabecular meshwork (hTM) and RGCs showed that MSC-CM promotes: (i) hTM survival by activating the antiapoptotic pathway, Akt, (ii) hTM decontractibility as analyzed by the decrease in myosin phosphorylation and (iii) inhibition of TGF-β2-dependent profibrotic phenotype acquisition in hTM, (iiii) RGC survival and neuritic outgrowth in vitro. Finally, MSCs injection in the ocular anterior chamber in a rat model of ocular hypertension provides a neuroprotective effect in the glaucoma pathophysiology directly on RGC and indirectly via TM protection. These results originally demonstrate that MSCs represent promising tool for treating ocular hypertension and retinal cell degeneration.

Le glaucome est une pathologie fréquente principalement due à une élévation de la pression intraoculaire. La pression intraoculaire est le fruit d’un équilibre entre la production du liquide qui remplit la portion antérieure de l’œil - l’humeur aqueuse - et son élimination. Les traitements du glaucome peuvent donc agir selon deux mécanismes : la réduction de la production d’humeur aqueuse par la destruction partielle ou l’inhibition pharmacologique du corps ciliaire, structure responsable de la production de l’humeur aqueuse, ou la facilitation de l’évacuation de l’humeur aqueuse en dehors de l’oeil. De nombreuses méthodes physiques peuvent être utilisées pour détruire le corps ciliaire : lasers, cryothérapie, micro-ondes, etc. Néanmoins, toutes ces méthodes ont deux inconvénients majeurs qui limitent leur utilisation : elles sont peu sélectives de l’organe à traiter, entraînant souvent des dommages des structures adjacentes, et elles présentent une relation effet-dose très inconstante, empêchant de prévoir avec précision l’effet du traitement. L’objectif de ce travail de thèse est le développement d’un dispositif ultrasonore de coagulation du corps ciliaire circulaire, comprenant 6 transducteurs piézoélectriques en forme de segments de cylindre, et générant 6 lésions segmentaires s’inscrivant dans un anneau de diamètre similaire à celui formé par le corps ciliaire. Les expérimentations animales ont montré une nécrose de coagulation sélective des zones du corps ciliaire traitées par le dispositif. Le premier essai clinique a montré que cette méthode était bien tolérée et permettait une réduction importante, prédictible et maintenue dans le temps de la pression intraoculaire / Glaucoma is a common disease mainly due to an increase of the pressure inside the eye. Intraocular pressure is the result of a balance between the production of liquid that fills the anterior part of eye - aqueous humor - and its elimination. All treatments for glaucoma aim to reduce the intraocular pressure and can therefore have two mechanisms of action: reducing aqueous humor production by the partial destruction or medical inhibition of the ciliary body - anatomical structure responsible for the production of aqueous humor - or facilitating the evacuation of aqueous humor out of the eye. Several physical methods can be used to destroy the ciliary body: laser, cryotherapy, microwave, etc. However, all these methods have two major drawbacks limiting their use: they are non-selective of the organ to be treated, often resulting in damage to the adjacent structures, and they have an unpredictable dose-effect relationship, preventing to accurately predict the treatment effect. The objective of this thesis is the development of a circular ultrasonic device incorporating six transducers producing high-intensity focused ultrasound for a selective coagulation of the ciliary body. A circular device with 6 piezoelectric transducers having a geometry of a segment of a cylinder was used to generate six segmental lesions entering in a ring of diameter similar to that formed by the ciliary body. Animal experiments have shown a selective coagulation necrosis of the treated ciliary body. The first clinical trial in humans showed that this method was well tolerated and allowed a significant, predictable and sustained reduction of the intraocular pressure

Objectif : Nous avons voulu évaluer le risque d’élévation chronique de la pression intraoculaire suite à des injections de ranibizumab dans le traitement de la dégénérescence maculaire liée à l’âge de type néovasculaire. Méthode : Nous avons réalisé une étude rétrospective sur 161 patients ayant reçu des injections de ranibizumab dans un œil seulement. Les critères excluent les patients ayant du glaucome non contrôlé au départ (PIO>21mmHg) et ceux qui ont eu moins de 9 semaines de suivi après l’injection. L’élévation de la PIO est définie comme une augmentation de >5mmHg sur deux visites consécutives. Résultats : Nous n’avons pas déterminé de différence de pourcentage entre les yeux ayant reçus des injections pour lesquels il y a une élévation de la PIO (n=8.5%), comparé au pourcentage de yeux n’ayant pas reçus d’injections pour lesquels il y a une élévation de la PIO (n=9.6%). Cependant, un plus grand nombre d’injections d’anti-VEGF est associé avec une élévation chronique de la PIO (P=0.032). D’autres facteurs de risque de l’élévation chronique de la PIO sont le diabète, une PIO faible au départ, et une PIO maximale plus élevée (P<0.05). Conclusion : Un plus grand nombre d’injections semble augmenter le risque d’élévation de la PIO. Les patients atteints de diabète semblent être plus à risque et nécessiter une étroite surveillance. / Purpose: Conflicting evidence exists about the risk of chronic elevation of intraocular pressure (IOP) after ranibizumab injections for neovascular age-related macular degeneration. The goal of this study is to evaluate this risk. Methods: A retrospective cohort study of 161 people. Inclusion criteria included receiving at least three ranibizumab injections in one eye only and having at least 9 weeks of follow-up. Exclusion criteria included the presence of uncontrolled glaucoma or ocular hypertension at baseline (IOP>=21mmHg). Chronic IOP elevation was defined as an increase >5mmHg of IOP on at least 2 consecutive visits. Results: There was no difference in the percentage of injected eyes that experienced a chronic IOP increase (n=8, 5%) compared to the percentage of uninjected eyes that experienced an IOP increase (n=9, 6%). However, a greater number of anti-VEGF injections was associated with chronic IOP elevation (P=0.032). Other risk factors for chronic IOP elevation included diabetes, a lower baseline IOP, and a higher maximum IOP (P<0.05). Conclusions: A greater number of injections appears to increase the risk of chronic IOP elevation. Also, diabetics appear to be more at risk and may need more careful follow-up or preventive pharmacological treatment.

Le glaucome représente la première cause de cécité irréversible à l’échelle mondiale. C’est une maladie neuro-dégénérative caractérisée traditionnellement par une pression intraoculaire (PIO) élevée, un dommage du nerf optique et un défaut du champ visuel correspondant. En fait, la PIO élevée constitue le facteur de risque central associé au développement du glaucome. Cependant, en dépit d’un contrôle adéquat de la PIO, la maladie continue à progresser chez certains patients. Cela montre qu’il existe d’autres facteurs impliqués dans la pathogenèse du glaucome. Des études récentes indiquent qu’un dérèglement de l’oxygène est associé à son développement. En utilisant une nouvelle technologie multi-spectrale capable de mesurer la saturation en oxygène (SaO2) dans les structures capillaires de la rétine, cette étude tentera de déterminer si un état d’oxygénation anormal pourrait se retrouver à la papille optique des patients souffrant de glaucome. Une meilleure compréhension du rôle de l’oxygène pourrait aider à améliorer le pronostic du glaucome. Les résultats de l’étude indiquent que le facteur de position (supérieure, temporale et inférieure de la papille optique) n’a aucun effet sur la mesure SaO2 ainsi que sa variabilité chez les patients normaux. La comparaison de la SaO2 entre les sujets normaux et glaucomateux ne montre pas de différence statistiquement significative. En conclusion, la SaO2 «normale» mesurée dans les yeux glaucomateux n'exclut pas nécessairement que l'hypoxie ne soit pas impliquée dans la pathogenèse. Au moment de l’étude, la PIO était bien contrôlée par des médicaments topiques, ce qui pourrait influencer l’oxygénation à la papille optique. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. Traditionally, open-angle glaucoma was defined as a neurodegenerative disease characterized by high intraocular pressure (IOP), progressive retinal cell death with subsequent visual field loss. Elevated IOP has been identified as one of the major risk factors for glaucomatous optic nerve damage. However, adequate IOP control cannot prevent progression of the disease in all patients suggesting that there are other factors involved in the pathogenesis of glaucoma. Recent studies suggest that hypoxia may contribute to the development of glaucoma. Using a new multi-spectral detection system of oxygen saturation (O2Sa), this study determined whether an abnormal state of oxygenation at the optic disc could be found in glaucoma patients. Knowledge about the influence of the oxygen in glaucoma may help to improve the pronostic of the disease. The results of the study indicate that the position factor (superior, temporal and inferior of the optic nerve head) has no effect on the measurement of O2Sa and its variability in normal patients. Comparing the O2Sa between normal subjects and glaucoma subjects shows no statistically significant difference. In conclusion, the «normal» O2Sa measured in glaucomatous eyes does not necessarily exclude that hypoxia is not involved in the pathogenesis of glaucoma because glaucoma patients were under treatment with topical drops that lowered IOP. These medicines could affect the oxygenation of the optic disc.

Justification: Le glaucome entraîne une perte progressive de la vision causée par la détérioration du nerf optique. Le glaucome est répandu dans le monde et cause la cécité dans environ sept millions de personnes. Le glaucome touche plus de 400 000 Canadiens et sa prévalence augmente avec le vieillissement de la population.1,2 Il s'agit d'une maladie chronique surnoise dont les symptômes se manifestent uniquement lors des stades avancés et qui peuvent mener à la cécité. Présentement, le seul moyen possible d’arrêter la progression du glaucome au stade initial est de diminuer la pression intra-oculaire (PIO). Les analogues de prostaglandines (APG) topiques sont fréquemment utilisées comme traitement de première ligne. Cependant, la recherche démontre que cette classe de médicaments peut changer certaines propriétés de la cornée, et possiblement influencer la mesure de la PIO.3 Objectif: À déterminer si l'utilisation d'APG affecte les propriétés biomécaniques de la cornée. La conclusion sera basée sur l'analyse intégrée des résultats obtenus de l'analyseur Reichert oculaire Réponse (ORA), la tonométrie par applanation de Goldmann (TAG) et la pachymétrie ultrasonographique. Le deuxième objectif potentiel de cette étude est de déterminer la corrélation, le cas échéant, entre les propriétés biomécaniques de la cornée, l'épaisseur de la cornée centrale (ECC) et la PIO chez les patients subissant un traitement d’APG topique. L'hypothèse principale de cette étude est que l’APG influence les propriétés de la cornée telles que l'épaisseur centrale, l'élasticité et la résistance. Patients et méthodes : Soixante-dix yeux de 35 patients, âgés de 50-85 ans, atteints de glaucome à angle ouvert (GAO) et traités avec APG topique ont été examinés. Seulement les sujets avec une réfraction manifeste entre -6,00 D et +4,25 D ont été inclus. Les critères d'exclusion sont: patients avec n'importe quelle autre maladie de la cornée de l’œil, telles que la dystrophie endothéliale de Fuch’s et kératocône, ou tout antécédent de traumatisme ou d'une chirurgie de la cornée, ainsi que le port de lentilles de contact. Nous avons demandé aux patients atteints du glaucome qui ont des paramètres stables et qui utilisent l’APG dans les deux yeux de cesser l’APG dans l'œil moins affecté par la PIO, et de continuer l’utilisation d’APG dans l'œil contralatéral. Le meilleur œil est défini comme celui avec moins de dommage sur le champ visuel (CV) (déviation moyenne (DM), le moins négatif) ou une PIO maximale historique plus basse si la DM est égale ou encore celui avec plus de dommage sur la tomographie par cohérence optique (TCO, Cirrus, CA) ou la tomographie confocale par balayage laser (HRT, Heidelberg, Allemagne). Toutes les mesures ont été prises avant la cessation d’APG et répétées 6 semaines après l’arrêt. Les patients ont ensuite recommencé l’utilisation d’APG et toutes les mesures ont été répétées encore une fois après une période supplémentaire de 6 semaines. Après commencer ou de changer le traitement du glaucome, le patient doit être vu environ 4-6 semaines plus tard pour évaluer l'efficacité de la goutte.4 Pour cette raison, on été décidé d'utiliser 6 semaines d'intervalle. Toutes les mesures ont été effectuées à l’institut du glaucome de Montréal par le même technicien, avec le même équipement et à la même heure de la journée. L'œil contralatéral a servi comme œil contrôle pour les analyses statistiques. La tonométrie par applanation de Goldmann a été utilisée pour mesurer la PIO, la pachymétrie ultrasonographique pour mesurer l'ECC, et l’ORA pour mesurer les propriétés biomécaniques de la cornée, incluant l'hystérèse cornéenne (HC). L’hypothèse de l'absence d'effet de l'arrêt de l’APG sur les propriétés biomécaniques a été examiné par un modèle linéaire à effets mixtes en utilisant le logiciel statistique R. Les effets aléatoires ont été définies à deux niveaux: le patient (niveau 1) et l'œil de chaque patient (niveau 2). Les effets aléatoires ont été ajoutés au modèle pour tenir compte de la variance intra-individuelle. L’âge a également été inclus dans le modèle comme variable. Les contrastes entre les yeux et les temps ont été estimés en utilisant les valeurs p ajustées pour contrôler les taux d'erreur internes de la famille en utilisant multcomp paquet dans R. Résultats: Une augmentation statistiquement significative due l 'HC a été trouvée entre les visites 1 (sur APG) et 2 (aucun APG) dans les yeux de l'étude, avec une moyenne (±erreur standard) des valeurs de 8,98 ± 0,29 mmHg et 10,35 ± 0,29 mmHg, respectivement, correspondant à une augmentation moyenne de 1,37 ± 0,18 mmHg (p <0,001). Une réduction significative de 1,25 ± 0,18 mmHg (p <0,001) a été observée entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne HC finale de 9,09 ± 0,29 mmHg. En outre, une différence statistiquement significative entre l’oeil d’étude et le contrôle n'a été observée que lors de la visite 2 (1,01 ± 0,23 mmHg, p <0,001) et non lors des visites 1 et 3. Une augmentation statistiquement significative du facteur de résistance conréen (FRC) a été trouvée entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 10,23 ± 0,34 mmHg et 11,71 ± 0,34 mmHg, respectivement. Le FRC a ensuite été réduit de 1,90 ± 0,21 mmHg (p <0,001) entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne FRC finale de 9,81 ± 0,34 mmHg. Une différence statistiquement significative entre l’oeil d’étude et le contrôle n'a été observée que lors de la visite 2 (1,46 ± 0,23 mmHg, p <0,001). Une augmentation statistiquement significative de l'ECC a été trouvée entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 541,83 ± 7,27 µm et 551,91 ± 7,27 µm, respectivement, ce qui correspond à une augmentation moyenne de 10,09 ± 0,94 µm (p <0,001). L'ECC a ensuite diminué de 9,40 ± 0,94 µm (p <0,001) entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne finale de 542,51 ± 7,27 µm. Une différence entre l’étude et le contrôle des yeux n'a été enregistré que lors de la visite 2 (11,26 ± 1,79 µm, p <0,001). De même, on a observé une augmentation significative de la PIO entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 15,37 ± 0,54 mmHg et 18,37 ± 0,54 mmHg, respectivement, ce qui correspond à une augmentation moyenne de 3,0 ± 0,49 mmHg (p <0,001). Une réduction significative de 2,83 ± 0,49 mmHg (p <0,001) a été observée entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne de la PIO finale de 15,54 ± 0,54 mmHg. L’oeil de contrôle et d’étude ne différaient que lors de la visite 2 (1,91 ± 0,49 mmHg, p <0,001), ce qui confirme l'efficacité du traitement de l’APG. Lors de la visite 1, le biais de la PIO (PIOcc - PIO Goldmann) était similaire dans les deux groupes avec des valeurs moyennes de 4,1 ± 0,54 mmHg dans les yeux de contrôles et de 4,8 ± 0,54 mmHg dans les yeux d’études. Lors de la visite 2, après un lavage de 6 semaines d’APG, le biais de la PIO dans l'œil testé a été réduit à 1,6 ± 0,54 mmHg (p <0,001), ce qui signifie que la sous-estimation de la PIO par TAG était significativement moins dans la visite 2 que de la visite 1. La différence en biais PIO moyenne entre l'étude et le contrôle des yeux lors de la visite 2, en revanche, n'a pas atteint la signification statistique (p = 0,124). On a observé une augmentation peu significative de 1,53 ± 0,60 mmHg (p = 0,055) entre les visites 2 et 3 dans les yeux de l'étude, avec une valeur de polarisation finale de la PIO moyenne de 3,10 ± 0,54 mmHg dans les yeux d'études et de 2,8 ± 0,54 mmHg dans les yeux de contrôles. Nous avons ensuite cherché à déterminer si une faible HC a été associée à un stade de glaucome plus avancé chez nos patients atteints du glaucome à angle ouvert traités avec l’APG. Lorsque l'on considère tous les yeux sur l’APG au moment de la première visite, aucune association n'a été trouvée entre les dommages sur le CV et l'HC. Cependant, si l'on considère seulement les yeux avec un glaucome plus avancé, une corrélation positive significative a été observée entre la DM et l'HC (B = 0,65, p = 0,003). Une HC inférieure a été associé à une valeur de DM de champ visuelle plus négative et donc plus de dommages liés au glaucome. Conclusions : Les prostaglandines topiques affectent les propriétés biomécaniques de la cornée. Ils réduisent l'hystérèse cornéenne, le facteur de résistance cornéen et l'épaisseur centrale de la cornée. On doit tenir compte de ces changements lors de l'évaluation des effets d’APG sur la PIO. Plus de recherche devrait être menées pour confirmer nos résultats. De plus, d’autres études pourraient être réalisées en utilisant des médicaments qui diminuent la PIO sans influencer les propriétés biomécaniques de la cornée ou à l'aide de tonomètre dynamique de Pascal ou similaire qui ne dépend pas des propriétés biomécaniques de la cornée. En ce qui concerne l'interaction entre les dommages de glaucome et l'hystérésis de la cornée, nous pouvons conclure qu' une HC inférieure a été associé à une valeur de DM de CV plus négative. Mots Clés glaucome - analogues de prostaglandines - hystérèse cornéenne – l’épaisseur de la cornée centrale - la pression intraoculaire - propriétés biomécaniques de la cornée. / Rationale: Glaucoma is a chronic disease that causes a gradual loss of vision due to progressive damage to the optic nerve. It is widespread in the world and causes blindness in about seven million people. In addition, it affects more than 400,000 Canadians and its prevalence is increasing with the aging of the population.1, 2 Glaucoma becomes symptomatic only in the more advanced stages of the disease, and currently, the goal of treatment is to halt the progression of the disease by lowering the intra-ocular pressure (IOP). Topical prostaglandin analogs (PGA) are currently the first line treatment, however research has shown that this class of medications may change certain properties of the cornea, and hence the measurement of IOP.3 Aim: To determine whether the use of topical prostaglandin analogs (PGA) affects the biomechanical properties of the cornea. The conclusion will be based on the integrated analysis of the data collected from the Reichert Ocular Response Analyzer (ORA), Goldmann tonometry and ultrasound pachymetry. The second potential aim of this study is to determine the correlations, if any, between the biomechanical properties of cornea, the Central Corneal Thickness (CCT) and IOP in patients undergoing topical PGA treatment. The main hypothesis of this study is that the PGA drops influence the properties of the cornea such as central thickness, elasticity and resistance. Patients and Methods: In this study, seventy eyes of 35 patients, aged 50 - 85 years, with open angle glaucoma (OAG) and treated with topical PGA were examined. Only subjects with a manifest refraction between -6.00 D and +4.25 D were included. Exclusion criteria included patients with any other corneal eye disease, such as Fuch’s endothelial dystrophy or keratoconus, or any past history of corneal trauma or surgery. Contact lens wearers were also excluded. Patients with stable glaucoma parameters who were using topical PGA in both eyes prior to the start of the study were asked to discontinue the PGA in the best eye and to continue the application of PGA to the contralateral eye. The "best" eye, representing the eye with the least amount of glaucoma-related damage, was selected based on the results of the Humphrey Visual Field (HFA, Carl Zeiss Meditec, Inc., Dublin, CA), Heidelberg Retinal Tomography (HRT II, Heidelberg Engineering GmbH, Heidelberg, Germany), Optical Coherence Tomography (CIRRUS HD-OCT, Carl Zeiss Meditec, Inc., Dublin, CA) and maximum IOP. The contralateral eye served as a control for statistical analyses. Corneal measurements were taken before PGA cessation and repeated 6 weeks after cessation. Patients then restarted the use of PGA and all measurements were repeated once more after an additional 6 weeks. After starting or changing glaucoma treatment the patient should be seen approximately 4-6 weeks later to assess efficacy of the drop.4 For this reason it was decided to use 6 weeks interval. All measurements were performed at The Montreal Glaucoma Institute by the same trained technician, with the same equipment and at the same time of day. Goldmann applanation tonometry was used to measure the patient’s intraocular pressure (IOP), ultrasound pachymetry was used to measure central corneal thickness (CCT) and the ORA provided the measurements of the corneal biomechanical properties, including corneal hysteresis (CH). The hypothesis of no effect regarding the discontinuation of PGA on the biomechanical properties was examined by a linear mixed-effect model using the nlme package in R. Random-effects was defined on two levels: the patient (level-1) and the eye within each patient (level-2). Those random-effects were added to the model to account for the intra-individual variance due to the repeated-measure design. Age was also included in the model as a covariate. Contrasts between the eyes and times were estimated using adjusted p-values to control for familywise error rate using multcomp package in R. Results: A statistically significant increase in CH was found between Visit 1 (on PGA) and Visit 2 (no PGA) in the study eyes, with mean (±Standard Error) values of 8.98 ± 0.29 mmHg and 10.35 ± 0.29 mmHg, respectively, corresponding to a mean increase of 1.37 ± 0.18 mmHg (p < 0.001). A significant reduction of 1.25 ± 0.18 mmHg (p < 0.001) was also observed between Visits 2 and 3, with a final mean CH value of 9.09 ± 0.29 mmHg. In addition, a statistically significant difference between the study and control eyes was only observed at Visit 2 (1.01 ± 0.23 mmHg; p < 0.001) and not at Visits 1 and 3. A statistically significant increase in Corneal Resistance Factor (CRF) was found between Visits 1 and 2 in the study eyes, with mean values of 10.23 ± 0.34 mmHg and 11.71 ± 0.34 mmHg, respectively. CRF was then reduced by 1.90 ± 0.21 mmHg (p < 0.001) between Visits 2 and 3, with a final mean CRF value of 9.81 ± 0.34 mmHg. A statistically significant difference between the study and control eyes was only observed at Visit 2 (1.46 ± 0.23 mmHg; p < 0.001). A statistically significant increase in CCT was found between Visits 1 and 2 in the study eyes, with mean values of 541.83 ± 7.27 µm and 551.91 ± 7.27 µm respectively, corresponding to a mean increase of 10.09 ± 0.94 µm (p < 0.001). CCT then decreased by 9.40 ± 0.94 µm (p < 0.001) between Visits 2 and 3, with a final mean value of 542.51 ± 7.27 µm. A difference between the study and control eyes was only recorded at Visit 2 (11.26 ± 1.79 µm; p < 0.001). Similarly, a significant increase in IOP was observed between Visits 1 and 2 in the study eyes, with mean values of 15.37 ± 0.54 mmHg and 18.37 ± 0.54 mmHg respectively, corresponding to a mean increase of 3.0 ± 0.49 mmHg (p < 0.001). A significant reduction of 2.83 ± 0.49 mmHg (p < 0.001) was observed between Visits 2 and 3, with a final mean IOP value of 15.54 ± 0.54 mmHg. The control and study eyes only differed at Visit 2 (1.91 ± 0.49 mmHg; p < 0.001), confirming the effectiveness of PGA treatment. At Visit 1, the IOP bias (IOPcc – Goldmann IOP) was similar in both groups, all eyes at that time being on long term PGA medication, with mean values of 4.1 ± 0.54 mmHg in the control eyes and 4.8 ± 0.54 mmHg in the study eyes. At Visit 2, after a 6 week washout of PGAs, the IOP bias in the tested eye was reduced to 1.6 ± 0.54 mmHg (p<0.001), meaning that underestimation of IOP by Goldmann tonometry was significantly less than at Visit 1. The difference in mean IOP bias between the study and control eyes at Visit 2, however, did not reach statistical significance (p= 0.124). A marginally significant increase of 1.53 ± 0.60 mmHg (p = 0.055) was observed between Visits 2 and 3 in the study eyes, with a final mean IOP bias value of 3.10 ± 0.54 mmHg in the study eyes and 2.8 ± 0.54 mmHg in the control eyes. We then tried to determine if a low CH was associated with signs of more severe glaucoma progression among our open-angle glaucoma patients treated with PGA. When considering all eyes on PGA at the time of the first Visit, no association was found between VF damage and CH. However, when considering only eyes with more advanced glaucoma, a significant positive correlation was observed between VF MD and CH (B = 0.65; p = 0.003). A lower CH was associated with a more negative visual field MD value and thus greater glaucoma-related damage. Conclusions: Topical prostaglandin analogs reduce CH, CRF, CCT and IOP in glaucomatous eyes. The changes in CH and CCT influence the measurement of IOP, and therefore, these changes should be taken into account when evaluating IOP lowering response to PGA medications. To discern an interaction between IOP and corneal hysteresis, further research should be conducted with intraocular pressure control. It can be achieved by using systemic medications that decrease IOP and do not influence biomechanical properties. It can also be achieved by using Pascal dynamic contour tonometry or a similar tonometer that does not depend on the biomechanical properties of the cornea. Regarding the interaction between severity of glaucoma damage and corneal hysteresis, it was demonstrated that a lower CH was associated with a more negative visual field MD value. Key Words glaucoma – prostaglandin analogs – corneal hysteresis – central corneal thickness – intraocular pressure – biomechanical properties of the cornea.

Suite à une centaine de publications sur la réduction de la PIO post-exercice, il est connu que parmi un grand nombre de programme d'exercices de différentes durées et intensités, les effets hypotenseurs de l'exercice sur la PIO sont atténués chez les sujets en bonne condition physique. Le mécanisme proposé est l'augmentation potentielle de l'efficacité du système parasympathique avec l'activité physique. Le principal objectif de cette thèse est d'identifier les facteurs contribuants à la réduction de la PIO post-exercice et d'élucider les différents mécanismes possibles. L'étude 1, une méta-analyse, a été menée afin de quantifier les contributions relatives de l'intensité et de la durée de l'effet de l'exercice sur la PIO et la mesure dans laquelle ces variables affectent les sujets sédentaires et normalement actifs. La tendance ressortant des résultats est que la diminution de la PIO suite à de l'exercice aérobie est plus élevée chez les sujets sédentaires que les sujets en bonne condition physique. (ES = -4.198 mm Hg et -2.340 mm Hg, respectivement). L'absence d'un contrôle des liquides ingérés avant l'activité physique est à souligné dans cette étude. L'hyperosmolarité (un effet secondaire de la déshydratation) est l'un des mécanismes proposés influant l'effet hypotenseur de l'exercice. L'étude 2 comparait la réduction de la PIO dans deux conditions, soit hypohydraté et hyperhydraté, avant, pendant et après un effort de 90 minutes sur un ergocycle. Après une diminution initiale pour les deux conditions, la PIO revient aux valeurs de départ pour la condition hypohydratée malgré une perte de poids significative et elle augmente pour la condition hyperhydratée (résultat du protocole d'hydratation). Étant donné le niveau élevé de participants en bonne condition physique dans l'étude 2, la troisième étude a été conçue afin de etude la relation entre la PIO et la condition physique. À l'aide d'analyses corrélationnelles il a été possible d'observer la relation entre le test de vo2max et la moyenne des mesures de PIO prises sur un intervalle de huit semaines. Une relation significative n'existait que pour les participants se situant dans la portion supérieure du continuum de la condition physique. Conclusion: Les résultats de la présente étude suggèrent que l'effet hypotenseur de l'exercice sur la PIO est probablement une réponse homéostatique à la dérégulation de l'humeur aqueuse causée par l'initiation de l'exercice et le protocole d'ingestion de fluides pré-exercice. / After over 100 papers on post exercise reductions in IOP it is known that under a vast number of exercise protocols, of differing intensities and durations, the hypotensive effects of exercise on IOP are attenuated in the physically fit. A proposed mechanism is the parasympathetic nervous system that potentially increases in efficacy with physical training. The general objective of this thesis was to further tease apart those factors that contribute to post exercise reductions in IOP and to elucidate possible mechanisms. Study 1, a meta-analysis, was conducted to quantify the relative contributions of intensity and duration to the effect of exercise on IOP and the degree to which these variables affect sedentary and normally active populations. A pattern of results emerged such that those persons who are Sedentary experience a greater drop in IOP after aerobic exercise than those who are physically fit (ES = -4.198 mm Hg and -2.340 mm Hg, respectively). A lack of pre-exercise control over covariates such as fluid ingestion was also observed. Hyperosmolarity (a side effect of dehydration) is one of the proposed mechanisms driving the hypotensive effect of exercise. Study 2 compared reductions in IOP in both a hypo-hydrated (water restricted) and hyper-hydrated condition before, during and after an ergocycle ride of 90 minutes. After an initial decrease in both conditions, IOP returned to baseline in the Hypo-hydrated condition despite a significant loss of bodyweight and increased in the Hyper-hydrated condition as a result of the hydration protocol. Given the high level of physical fitness among our participants in Study 2, Study 3 was designed to further elucidate the relationship between physical conditioning and IOP. Using correlational analyses we observed the relationship between a test of VO2max and an average of IOP measurements made over the course of eight weeks. A significant relationship existed only for those participants in the upper range of the fitness continuum. Conclusion. The results of the current study suggest that the hypotensive effect of exercise on IOP is likely a homeostatic response to dysregulation of the aqueous humor caused by the initiation of exercise and pre-exercise fluid intake protocols.

Le glaucome représente la première cause de cécité irréversible à l’échelle mondiale. C’est une maladie neuro-dégénérative caractérisée traditionnellement par une pression intraoculaire (PIO) élevée, un dommage du nerf optique et un défaut du champ visuel correspondant. En fait, la PIO élevée constitue le facteur de risque central associé au développement du glaucome. Cependant, en dépit d’un contrôle adéquat de la PIO, la maladie continue à progresser chez certains patients. Cela montre qu’il existe d’autres facteurs impliqués dans la pathogenèse du glaucome. Des études récentes indiquent qu’un dérèglement de l’oxygène est associé à son développement. En utilisant une nouvelle technologie multi-spectrale capable de mesurer la saturation en oxygène (SaO2) dans les structures capillaires de la rétine, cette étude tentera de déterminer si un état d’oxygénation anormal pourrait se retrouver à la papille optique des patients souffrant de glaucome. Une meilleure compréhension du rôle de l’oxygène pourrait aider à améliorer le pronostic du glaucome. Les résultats de l’étude indiquent que le facteur de position (supérieure, temporale et inférieure de la papille optique) n’a aucun effet sur la mesure SaO2 ainsi que sa variabilité chez les patients normaux. La comparaison de la SaO2 entre les sujets normaux et glaucomateux ne montre pas de différence statistiquement significative. En conclusion, la SaO2 «normale» mesurée dans les yeux glaucomateux n'exclut pas nécessairement que l'hypoxie ne soit pas impliquée dans la pathogenèse. Au moment de l’étude, la PIO était bien contrôlée par des médicaments topiques, ce qui pourrait influencer l’oxygénation à la papille optique. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. Traditionally, open-angle glaucoma was defined as a neurodegenerative disease characterized by high intraocular pressure (IOP), progressive retinal cell death with subsequent visual field loss. Elevated IOP has been identified as one of the major risk factors for glaucomatous optic nerve damage. However, adequate IOP control cannot prevent progression of the disease in all patients suggesting that there are other factors involved in the pathogenesis of glaucoma. Recent studies suggest that hypoxia may contribute to the development of glaucoma. Using a new multi-spectral detection system of oxygen saturation (O2Sa), this study determined whether an abnormal state of oxygenation at the optic disc could be found in glaucoma patients. Knowledge about the influence of the oxygen in glaucoma may help to improve the pronostic of the disease. The results of the study indicate that the position factor (superior, temporal and inferior of the optic nerve head) has no effect on the measurement of O2Sa and its variability in normal patients. Comparing the O2Sa between normal subjects and glaucoma subjects shows no statistically significant difference. In conclusion, the «normal» O2Sa measured in glaucomatous eyes does not necessarily exclude that hypoxia is not involved in the pathogenesis of glaucoma because glaucoma patients were under treatment with topical drops that lowered IOP. These medicines could affect the oxygenation of the optic disc.