This thesis focuses on implementation of an algorithm for retinal vessel segmentation in high resolution retinal images.A neural network with two hidden layers was used as the method. A total of 7 features were obtained from matched filtering based on vessel thickness, texture analysis and individual pixels brightness. Within the thesis, the whole database was manually annotated for the implementation of the algorithm and the results. The achieved mean sensitivity reached 80%, specificity 70% and Dice coefficient is 59%.

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Cette thèse vise à proposer une nouvelle architecture de codage vidéo qui s’inspire du système visuel des mammifères et de la rétine. La rétine peut être considérée comme une machine intelligente qui traite le stimulus visuel de façon très efficace. De ce fait, elle représente une grande source d'inspiration pour développer de nouveaux systèmes de traitement d’image. Il y a plusieurs raisons pour cela : elle consomme peu d’énergie, elle traite des entrées haute résolution et sa façon de transformer et d’encoder de manière dynamique le stimulus visuel dépasse les normes actuelles. Nous avons souhaité étudier et proposer un codec vidéo inspiré de la rétine. L’algorithme proposé a été appliqué à un flux vidéo d'une manière simple, suivant le principe des standards de codage MJPEG ou MJPEG2000. Cette approche permet au lecteur d’étudier et d’explorer tous les avantages du traitement dynamique de la rétine en termes de compression et de traitement d’image. La performance actuelle du codec que nous avons développé est très prometteuse. Les résultats montrent des performances supérieures à MJPEG pour des débits inférieurs à 100 kbps et MPEG-2 pour des débits supérieurs à 70 kpbs. De plus, à faibles débits, le codec proposé décrit mieux le contenu de la scène d’entrée. De nombreuses perspectives sont proposées afin d'améliorer ce codec inspiré de la rétine qui semblent conduire à un nouveau paradigme en compression vidéo. / The goal of this thesis is to propose a novel video coding architecture which is inspired by the mammalian visual system and the retina. If one sees the retina as a machine which processes the visual stimulus, it seems an intelligent and very efficient model to mimic. There are several reasons to claim that, first of all because it consumes low power, it also deals with high resolution inputs and the dynamic way it transforms and encodes the visual stimulus is beyond the current standards. We were motivated to study and release a retina-inspired video codec. The proposed algorithm was applied to a video stream in a very simple way according to the coding standards like MJPEG or MJPEG2000. However, this way allows the reader to study and explore all the advantages of the retina dynamic processing way in terms of compression and image processing. The current performance of the retina-inspired codec is very promising according to some final results which outperform MJPEG for bitrates lo wer than 100 kbps and MPEG-2 for bitrates higher than 70 kpbs. In addition, for lower bitrates, the retina-inspired codec outlines better the content of the input scene. There are many perspectives which concern the improvement of the retina-inspired video codec which seem to lead to a groundbreaking compression architecture. Hopefully, this manuscript will be a useful tool for all the researchers who would like to study further than the perceptual capability of the mammalian visual system and understand how the structure and the functions of the retina can in practice improve the coding algorithms.

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La O-manosilación de proteínas es una modificación postraduccional de gran relevancia en eucariotas. El α−distroglicano (α-DG), componente principal del complejo distrofina-glicoproteína en el músculo y células nerviosas, se encuentra altamente O-manosilado. Existe un grupo de distrofias neuromusculares hereditarias cuya base molecular subyacente es un déficit en la glicosilación del α−DG. Son las llamadas distroglicanopatias (DGPs), las cuales ofrecen a los pacientes una corta esperanza de vida y cuyos síntomas se extienden al cerebro, al músculo y a la retina. Estas enfermedades engloban, de mayor a menor gravedad, el síndrome de Walker-Warburg (WWS), la enfermedad de músculo-ojo-cerebro (MEB) y la distrofia muscular congénita de Fukuyama (FCMD), además de las distrofias musculares congénitas moderadas (MDC) y las distrofias musculares de cinturas (LGMD). Se conocen actualmente 18 genes asociados a DGPs, la mayoría de los cuales codifican el DG y enzimas implicadas directa o indirectamente en su O-glicosilación. En esta tesis doctoral se ha tratado de mejorar nuestra comprensión acerca de los genes y proteínas asociados a las DGPs mediante el abordaje de su expresión y función en un tejido frecuentemente afectado en estas enfermedades: la retina. En el capítulo 1 se resumen el estado actual del conocimiento acerca de estas enfermedades, la glicosilación del α−DG, y su papel en la estructura de la retina. Los capítulos siguientes comienzan cada uno con un breve resumen, y se desglosan individualmente en Introducción, Materiales y Métodos, Resultados y Discusión. El capítulo 2, titulado “Expresión de genes y proteínas asociados a distroglicanopatías en la retina de mamíferos” se centra en la detección de la expresión de los genes POMT1, POMT2, POMGNT1, FKTN, FKRP y LARGE, tanto a nivel de ARNm como de proteína en la retina neural de distintas especies de mamíferos utilizando técnicas de RT-PCR y Western blotting, y su perfil de distribución mediante técnicas de inmunohistoquímica. En el capítulo 3, titulado “POMGnT1 y POMGnT2: Dos N-acetilglucosaminil-transferasas de proteínas que actúan sobre un mismo substrato, el α-distroglicano”, se presenta una revisión de la información obtenida a partir de la literatura y bases de datos públicas, así como de análisis bioinformáticos realizados en este trabajo, sobre las proteínas POMGnT1 y POMGnT2. El conjunto de datos obtenido revela la existencia de una elevada homología entre las secuencias de aminoácidos de las proteínas humanas y sus ortólogas en las distintas especies del filo Cordados. Los integrantes de este taxón constituyen, así, un grupo monofilético para ambas proteínas, cada una de las cuales presumiblemente posee un ancestro común separado. En el capítulo 4, titulado “Alteraciones estructurales en la retina de un ratón KO condicional en el gen Pomt1, modelo de distroglicanopatías”, se exponen los resultados de un trabajo multidisciplinar realizado en estrecha colaboración con grupos de la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad de Alcalá. En nuestro grupo se han estudiado los cambios morfológicos y estructurales que tienen lugar en la retina de un ratón modelo de DGPs en el que el gen Pomt1 ha sido “noqueado” de forma condicional en este tejido. Los análisis llevados a cabo revelaron importantes alteraciones en la organización de la retina externa, incluidas las sinapsis establecidas entre los fotorreceptores y sus células postsinápticas, así como una reactividad aumentada de las células gliales en la retina interna. Finalmente, en el último capítulo se presentan a modo de sumario las conclusiones obtenidas del trabajo desarrollado en esta tesis doctoral.

Melatonin is an indolamine hormone presumably synthesized by retinal photoreceptors, and may act as a paracrine signal of darkness within the retina. Previous studies have suggested that melatonin, acting through specific receptors, may be involved in cyclic retinal functions such as photoreceptor outer segment disc shedding and phagocytosis, and modulation of neurotransmitter release in the inner retina. The goal of this study was to determine if melatonin receptor mRNA is expressed in the neural retina and retinal pigment epithelium (RPE) of Xenopus laevis. Sheets of RPE, devoid of contaminating cells, were obtained from Xenopus eyes, and epithelial cultures were subsequently established on microporous membrane filters in a defined medium. Total RNA was isolated from whole brain, neural retina, fresh RPE sheets, and cultured RPE cells. RNA expression of the three known Xenopus melatonin receptor subtypes (MEL1A, 1B, and 1C) was determined by reverse- transcription/polymerase chain reaction (RT/PCR) amplification, followed by Southern hybridization with RNA probes. PCR-amplified cDNA encoding melatonin receptor subtypes 1B and 1C, but not 1A, were detected in reverse-transcribed RNA obtained from brain, neural retina and RPE. RPE cells grown in culture for two weeks also demonstrated 1B and 1C receptor RNA expression. This study suggests that RNA encoding the 1B and 1C melatonin receptor subtypes is expressed in the neural retina and RPE of Xenopus retina, and the expression persists in RPE cells when grown in culture. The expression of melatonin receptor RNA in the RPE may reflect a regulatory role for melatonin in some diurnal events that occur in this tissue, such as phagocytosis of photoreceptor outer segment membranes, and intracellular migration of pigment granules.

The postnatal development of rat retinal phenylethanolamine-N-methyltransferase (PNMT) activity was measured by radiometric assay. Activity was detected on day 1 of life. Retinal PNMT activity of day 1 neonates approximated 10% that of the adult. There is an increase in enzyme activity before eye opening. By day 30, enzyme activity has peaked. The enzyme during this early period possesses the same substrate specificity and inhibitor sensitivity as that of the adult enzyme. PNMT activity is detected before tyrosine hydroxylase activity.