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Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 26, N° 2  - février 2003
pp. 198-201
Doi : JFO-02-2003-26-2-0181-5512-101019-ART14
Actualités sur la physiologie de la résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse : rôle des vacuoles géantes
 

C. Parc [1], D.H. Johnson [2]
[1]  Service d'Ophtalmologie, Hôpital Cochin, 27, rue du Faubourg Saint Jacques, 75679 Paris Cedex 14, France.
[2]  Department of Ophthalmology Research, Mayo Clinic, 200 First Street SW, Rochester, MN 55905, USA.

Tirés à part : C. Parc [2]

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Actualités sur la physiologie de la résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse : rôle des vacuoles géantes

Le glaucome chronique à angle ouvert concerne environ 2 % de la population française âgée de plus de 40 ans. L'hypertonie oculaire en est le facteur de risque principal. La compréhension de la physiopathogénie du glaucome chronique à angle ouvert constitue depuis près d'un siècle, une aire de recherche intense. La voie principale de résorption de l'humeur aqueuse est constituée du trabéculum, du canal de Schlemm, des canaux collecteurs du canal de Schlemm, et des plexus veineux intra et épiscléraux. Le canal de Schlemm est bordé d'une couche de cellules endothéliales dont beaucoup contiennent des vacuoles géantes. Les vacuoles géantes sont sensibles à la pression intraoculaire, pouvant ainsi servir de marqueur des régions de flux actif de l'humeur aqueuse. Les vacuoles géantes semblent se former préférentiellement près des ostia des canaux collecteurs dans l'oeil normal, probablement dans des régions de faible pression d'aval. Dans l'oeil glaucomateux, l'étude de la localisation des vacuoles géantes pourrait permettre de localiser le site de résistance pathologique à l'écoulement de l'humeur aqueuse.

Abstract
Physiology of aqueous humor outflow resistance: its relation to giant vacuoles

About 2% of the French population over the age of 40 suffers from open angle glaucoma, a disorder for which ocular hypertension is the main risk factor. Improving our understanding of primary open-angle glaucoma physiopathology has been an area of intense research for nearly a century. The main aqueous outflow system in the human eye includes the trabecular meshwork, Schlemm's canal, aqueous veins, and the episcleral veins. Schlemm's canal is bordered by endothelium cells, many of which contain giant vacuoles, structures that are sensitive to intraocular pressure and that therefore can act as markers of active outflow. Giant vacuoles are most often found near collector channels in normal eyes, probably in areas of low downstream pressure. In the glaucoma eye, determining where giant vacuoles form could help localize the site of pathological outflow resistance.


Mots clés : Glaucome , humeur aqueuse , pression intraoculaire , trabéculum , vacuoles géantes

Keywords: Glaucoma , aqueous humor , intraocular pressure , trabecular meshwork , giant vacuole


INTRODUCTION

Le glaucome chronique à angle ouvert est une cause majeure de cécité dans le monde. Aux USA, le glaucome chronique à angle ouvert est la seconde cause de cécité parmi les Blancs, et la première cause de cécité parmi les Afro-américains [1]. En France, selon une estimation du Comité de Lutte contre le Glaucome, le glaucome chronique a une prévalence de 2 % dans la population âgée de plus de 40 ans [2]. En l'absence de traitement médical et/ou chirurgical, l'évolution se fait vers la cécité définitive. Le terme glaucome regroupe plusieurs affections oculaires mettant en jeu le pronostic visuel par atteinte du nerf optique (destruction des fibres visuelles) via une hypertension intraoculaire (par modification de circulation de l'humeur aqueuse) et/ou des anomalies de vascularisation papillaire.

Le facteur de risque principal du glaucome chronique à angle ouvert est l'hypertonie oculaire. L'élévation de la pression intraoculaire est consécutive à un trouble de l'évacuation de l'humeur aqueuse, par augmentation de la résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse. Le site de résistance et les modifications morphologiques responsables d'une diminution de l'évacuation de l'humeur aqueuse sont sujet à polémique [3], [4], [5], [6].

PHYSIOLOGIE DES PRODUCTION ET RÉSORPTION DE L'HUMEUR AQUEUSE

La pression oculaire est sous la dépendance de 2 constituants intraoculaires dont les volumes sont variables : la masse sanguine uvéale et l'humeur aqueuse.

Production de l'humeur aqueuse

L'humeur aqueuse primaire est produite activement par le corps ciliaire [7]. Dans la chambre postérieure, la composition de cette humeur aqueuse primaire est modifiée par une résorption partielle au niveau de l'iris ou du corps ciliaire, ou par les tissus adjacents, comme le cristallin [7]. Cette humeur aqueuse secondaire passe de la chambre postérieure vers la chambre antérieure par la pupille [7].

Résorption de l'humeur aqueuse

Dans l'angle irido-cornéen, l'humeur aqueuse peut quitter l'oeil par 3 voies [7].

La première, la voie directe, représentant près de 80 % de la résorption de l'humeur aqueuse, correspond au passage à travers le trabéculum, le canal de Schlemm, les canaux collecteurs du canal de Schlemm, et les plexus veineux intra et épiscléraux.

La seconde, la voie indirecte, correspond au passage par le corps ciliaire, les espaces interstitiels du muscle ciliaire, la choroïde et les espaces suprachoroïdiens à travers la sclère, vers les tissus conjonctifs de l'orbite, puis au drainage probable vers les veines et la circulation générale (flux uvéoscléral). Ce flux indirect est indépendant de la pression intraoculaire, et est probablement analogue au drainage lymphatique des autres organes. Dans l'oeil humain, il est responsable de moins de 20 % du drainage total de l'humeur aqueuse.

Enfin, de façon marginale, l'humeur aqueuse peut aussi quitter la chambre antérieure via les vaisseaux iriens et le stroma irien.

STRUCTURES ANATOMIQUES DE RÉSORPTION DE L'HUMEUR AQUEUSE
Trabéculum et canal de Schlemm

La voie directe de résorption de l'humeur aqueuse est sous la dépendance des structures anatomiques de l'angle irido-cornéen, tout particulièrement du trabéculum, du canal de Schlemm, et des vacuoles géantes [8]. Le canal de Schlemm représente un canal circulaire plus ou moins complet, inclus dans le sulcus scléral, davantage comparable à un vaisseau lymphatique qu'à une veine ou un capillaire.

Les vacuoles géantes

Le canal de Schlemm est bordé d'une couche unique de cellules endothéliales [9]. Beaucoup des ces cellules endothéliales contiennent des vacuoles géantes, de différentes tailles [10]. Les vacuoles géantes communiquent à la fois avec les tissus sous-endothéliaux, et avec la lumière du canal de Schlemm par des petits pores [11].

RELATIONS ENTRE VACUOLES GÉANTES ET PRESSION INTRAOCULAIRE
Sensibilité des vacuoles géantes à la pression intraoculaire

Les vacuoles géantes sont des structures sensibles à la pression intraoculaire, et sont situées sur l'endothélium du canal de Schlemm [10], [11], [12], [13], [14], [15]. La taille et le nombre des vacuoles géantes s'accroissent avec la pression intraoculaire [13], [15], [16]. Il a été suggéré que les vacuoles géantes se forment et se vident selon un cycle, et représentent le mécanisme de transfert des fluides à travers l'endothélium du canal de Schlemm [17]. La signification des vacuoles géantes est controversée, et une autre route d'entrée de l'humeur aqueuse dans le canal de Schlemm, la voie intercellulaire, a été suggérée [18].

Vacuoles géantes : marqueurs des régions de flux actif de l'humeur aqueuse ?

En faveur de l'hypothèse selon laquelle les vacuoles géantes pourraient servir de marqueur des régions de flux actif de l'humeur aqueuse, une étude récente de Brilakis et al . a trouvé que la plupart des vacuoles géantes sont des structures de courte durée de vie une fois que la pression intraoculaire chute, la majorité des vacuoles géantes disparaissant dans un délai de 3 minutes [19].

La nature sensible à la pression des vacuoles indique que leur présence peut servir de marqueur des régions de flux actif de l'humeur aqueuse.

Variabilité de distribution des vacuoles géantes

Toutes les études sur les vacuoles géantes relèvent l'extrême variabilité de distribution des vacuoles géantes [13], [15], [19], [20], [21], [22], [23]. Certaines régions du canal de Schlemm ont peu de vacuoles, alors que certaines régions en contiennent beaucoup. Si les vacuoles géantes représentent des zones de drainage actif des fluides, la variabilité de leur distribution indique que la totalité du mur interne du canal de Schlemm ne participe pas au drainage de l'humeur aqueuse.

Trois hypothèses pourraient expliquer pourquoi les vacuoles géantes se forment préférentiellement à certains endroits, le long des murs interne et externe du canal de Schlemm. Premièrement, elles peuvent se former dans des régions de haute tension sur le mur interne, comme cela peut se produire lorsque le mur interne du canal de Schlemm se contracte, en même temps que se contracte le muscle ciliaire. Deuxièmement, elles peuvent se former dans les régions de plus haut flux des fluides du tissu juxtacanaliculaire et du trabéculum. Enfin, elles peuvent se former dans des régions de basse résistance pressionnelle d'aval, comme l'entrée des canaux collecteurs dans le canal de Schlemm.

LOCALISATION DES VACUOLES GÉANTES

Une étude a été réalisée pour déterminer laquelle de ces 3 hypothèses est la plus vraisemblable [24]. Dans les yeux humains normaux, sur des coupes histologiques séquentielles du trabéculum et du canal de Schlemm, le nombre de vacuoles géantes a été compté, tout en notant leur relation avec le plus proche ostium de canal collecteur

Deux fois plus de vacuoles géantes sont présentes dans les régions sous-tendant les ostia de canaux collecteurs que dans les régions situées entre 2 ostia de canal collecteur. Le schéma de distribution ressemble à une courbe sinusoïdale, avec des piques sous les ostia des canaux collecteurs. Ainsi si l'on divise en trois parties équidistantes l'espace séparant 2 ostia de canaux collecteurs, le tiers central contient 21 % du nombre total de vacuoles géantes, tandis que chacune de 2 régions proches d'un ostium de canal collecteur contiennent 40 % des vacuoles.

Le nombre de vacuoles géantes est donc plus important dans les régions proches des ostia des canaux collecteurs que dans les régions situées entre 2 canaux collecteurs. Les vacuoles géantes semblent donc se former préférentiellement près des ostia des canaux collecteurs. Si les vacuoles géantes sont des marqueurs du flux de l'humeur aqueuse à travers le mur interne du canal de Schlemm, ceci suggère que le flux d'humeur aqueuse à l'intérieur du canal de Schlemm n'est pas réparti de façon régulière le long du mur interne, mais se produit dans certaines parties du mur interne. Une telle distribution segmentaire du flux de l'humeur aqueuse à travers le trabéculum peut expliquer la distribution inégale du pigment, souvent observée cliniquement en gonioscopie. La pigmentation segmentaire du trabéculum a déjà été corrélée aux canaux collecteurs [25].

La relation entre le nombre de vacuoles géantes et l'entrée des canaux collecteurs dans le canal de Schlemm donne un élément d'évidence anatomique dans la compréhension du flux de l'humeur aqueuse à travers le mur interne du canal de Schlemm. Le flux à travers le mur interne est donc sensible à la pression d'aval. Les vacuoles géantes ne se forment pas totalement de façon aléatoire le long du mur interne, mais préférentiellement dans les régions où la chute de pression est maximale. Cette chute de pression maximale se produit dans la région des ostia des canaux collecteurs. L'humeur aqueuse s'écoule du canal de Schlemm vers les canaux collecteurs, et des canaux collecteurs vers les veines aqueuses. La pression dans les canaux collecteurs doit donc être plus basse que la pression dans le canal de Schlemm.

L'association entre canaux collecteurs et vacuoles géantes pourrait aussi expliquer la variabilité importante dans la distribution des vacuoles géantes autour de la circonférence de l'oeil, comme l'ont montré plusieurs études [13], [15], [16], [19], [20], [23]. La plupart des études sur les vacuoles géantes trouvent une variabilité importante du nombre de ces vacuoles parmi les coupes histologiques, avec des coefficients de variation allant de 37 à 97 % [13], [15], [16], [19], [20], [23]. Il a été mis en évidence que les coupes histologiques passant près d'un ostium de canal collecteur [24], mais ne contenant pas l'ostium lui-même, comportaient un nombre de vacuoles plus élevé que les régions situées plus à distance d'un canal collecteur. Ainsi, si l'on ne connaît pas la distance sur la coupe histologique du plus proche ostium de canal collecteur, la variabilité du nombre de vacuoles géantes parmi les coupes histologiques ne peuvent pas être comprises.

Dans une étude de Brilakis et al. , les vacuoles géantes ont été trouvées être des structures de courte durée de vie, lorsque la pression de perfusion de l'oeil chutait, avec une demi-vie calculée à 37 secondes [19]. Soixante-quinze pour cent du nombre prévisible de vacuoles géantes avaient disparu durant les 3 premières minutes après que la pression de perfusion oculaire ait été réduite à zéro. La courte durée de vie d'une vacuole géante, après la chute de la perfusion intraoculaire, suggère que les vacuoles géantes sont les marqueurs d'un flux actif de l'humeur aqueuse.

Ceci indique que les vacuoles géantes, connues pour être des structures sensibles à la pression, se forment préférentiellement mais pas exclusivement près des ostia de canaux collecteurs, probablement dans des régions de faible pression d'aval.

PERSPECTIVES

Les polémiques sont nombreuses, concernant la localisation du site de l'augmentation de la résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse dans le glaucome. Pour certains auteurs, la résistance primaire réside en aval du canal de Schlemm, dans les canaux collecteurs et dans les veines aqueuses [26], [27]. Pour d'autres, l'essentiel de la résistance à l'évacuation de l'humeur aqueuse semble être située entre la chambre antérieure et le canal de Schlemm [28]. De façon surprenante, l'étude histologique du trabéculum d'yeux glaucomateux, notamment du tissu juxta canaliculaire, ne montre pas d'anomalie ni de modification architecturale qui pourraient participer à l'augmentation de la pression intraoculaire [29], [30], [31], [32]. L'endothélium du canal de Schlemm, où se forment les vacuoles géantes, constitue également une barrière anatomique et donc un site de résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse. Il a été déterminé que, dans les yeux humains normaux, les vacuoles géantes se forment préférentiellement près des ostia de canaux collecteurs, probablement dans des régions de faible pression d'aval [24]. Selon Thomas [1], il n'y aurait pas de différence du nombre et de la taille des vacuoles géantes entre les yeux normaux et les yeux glaucomateux.

Afin de mieux localiser le site de résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse, il serait intéressant de déterminer si les vacuoles géantes se forment préférentiellement près des ostia de canaux collecteurs dans les yeux glaucomateux.

La mise en évidence d'une absence de différence de répartition des vacuoles géantes entre les yeux normaux et les yeux glaucomateux serait en faveur de la localisation de la résistance à l'écoulement de l'humeur aqueuse au niveau de l'endothélium du canal de Schlemm, ou du tissu juxtacanaliculaire.

La mise en évidence d'une différence de répartition des vacuoles géantes entre les yeux normaux et les yeux glaucomateux serait en faveur d'une diminution du gradient de pression existant entre la chambre antérieure de l'oeil et les canaux collecteurs. Une hypothèse serait une diminution de la taille des canaux collecteurs, voire la diminution de leur nombre le long de la circonférence de l'oeil. Il serait alors intéressant de réaliser une étude de la taille et du nombre de ces canaux collecteurs dans les yeux glaucomateux.

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