Cupule optique

L'évolution de l'œil
Nerve fibers : Nerf
Epithelial cells : Épithélium
Pigmented cells : Rétine
Water-filled cavity : Cavité remplie d'eau
Iris : Iris
Lens : Lentille

Vésicule optique
Edge of optical cup : Bord de la cupole
Optic stalk : Tige optique
Thalamencephalon : Thalamus
Arteria centralia retinae: Artère centrale de la rétine

La cupule optique ou vésicule optique secondaire, en embryologie, est une invagination en forme de coupe de la vésicule optique au cours de l’embryogénèse. C'est une étape de la formation d'un œil qui débute habituellement chez l’Homme à la fin de 4^e semaine du développement embryonnaire[1].

C'est une structure à deux feuillets, interne et externe, qui se termine par le pédoncule optique. Le feuillet externe devient l'épithélium pigmentaire de la rétine, le feuillet interne devient la rétine neuro-sensorielle tandis que le pédoncule optique est colonisé progressivement par des axones produits par des cellules ganglionnaires pour le transformer en nerf optique.

Plusieurs anomalies de développement de l'œil (malformations) sont dues à un problème survenu au niveau de la cupule lors du développement embryonnaire ; par exemple un colobome se forme si la cupule optique de l'embryon ne se ferme pas complètement[2]. Une dysversion papillaire se forme s'il y a fermeture incomplète de la fente embryonnaire de la cupule optique[3]

Développement

Formation

La cupule optique se forme après l’apparition de la vésicule optique[4]. Lors de l’évagination de la vésicule optique, composé d'un neuroectoderme. Celle-ci se rapproche de l’ectoderme. Ces deux tissus interagissent, via des signaux moléculaires, provoquant l’épaississement de l’ectoderme (qui aboutit sur la formation du cristallin) et l’invagination de la vésicule optique formant ainsi la cupule optique. L'invagination de la vésicule optique débute chez l'Homme aux alentours de GD28 (Gestation Day 28)[5].

Les cellules des tissus composant la cupule optique vont alors se développer et maturer, on y retrouve ainsi les cellules la rétine nerveuse (cônes et bâtonnets, cellules horizontales, cellules bipolaires, cellules de Müller, cellules amacrines, cellules ganglionnaires) et les cellules de l’épithélium pigmentaire (rétine pigmentaire), entouré par la choroïde (composé de la lame de Bruch et la lame choriocapillaire)[6].

Au cours de la sixième semaine du développement embryonnaire chez l’Homme, les fibres nerveuses émergentes des cellules ganglionnaires passent à travers du pédicule optique pour rejoindre le cerveau[7].

Les signaux moléculaires impliqués

De nombreuses études ont montré que l'acide rétinoïque[8] était requis pour la morphogenèse de la cupule optique.

D’autres publications ont montré que Lhx2 était requis pour la formation de la vésicule optique[9].

Ces facteurs ont été étudiés chez la souris, et ne reflète pas nécessairement les facteurs de développement des cupules optiques chez l’Homme.

Pathologies associées à un défaut de développement de la cupule optique

Le développement de la cupule optique est essentiel au développement de l’œil, un défaut dans le développement de celle-ci est à l’origine de nombreuses pathologies[10] comme :

• le colobome : absence de tissu dans la structure oculaire ;
• la microphtalmie : réduction des dimensions du globe oculaire pouvant provoquer la cécité partielle ou totale ;
• le syndrome de la fleur de Liseron.

Lors du développement embryonnaire de l’œil, la morphogenèse de chaque tissu est dépendante de celle de ces voisines, ainsi, un mauvais développement de la cupule optique peut entraîner des anomalies de développement dans les autres tissus de l’œil.

Reproduction in Vitro

De nombreux travaux sont en cours dans le cadre de recherche médicale, reproduisant in vitro la formation de cupule optique.

Reproduction de Cupule optique à partir de cellules souches embryonnaires

La cupule optique peut être formée à partir de cellules souches embryonnaires[11]. Des travaux ayant pour objectif de recréer une cupule optique et en greffer une partie sur des souris ont été réalisés avec succès[12]. Cela suggère que des thérapies de remplacement de cupule optique par des cupules optiques dérivants de cellules souches embryonnaires sont possibles.

Reproduction de cupule optique à partir de cellules souches pluripotentes induites

La cupule optique peut être formée en partie à partir de cellules souches pluripotentes induites (IPS)[13]. L'utilisation d'IPS offre l'avantage éthique de ne pas utiliser de cellules embryonnaires. Cependant, l'invagination de la cupule optique, observée lors du développement in utéro ou à partir de cellules souches embryonnaires, ne se produit pas lors du développement de cupule optique à partir d'IPS.

Des travaux de greffe de rétine issu d'IPS sur des patients atteints de dégénérescence maculaire liée à l'âge sont en essais cliniques. Des études, publiées un an après la chirurgie, montrent des résultats positifs[14].

Liens externes

• « L'œil : structure, origine et propriétés physiques - Mise en place de l’œil :(schémas) » (consulté le 15 avril 2017)

Notes et références

1. Patrice de Laage de Meux, Ophtalmologie pédiatrique, Elsevier Masson, 2003, 441 pages, p. 5
2. Sakić D (1952) Un cas de dysgenesis mesodermalis corneae et iridis (Rieger). Ophthalmologica, 123(1), 31-39.
3. Dimitrakos S.A & Safran A.B (1982) La dysversion papillaire. Ophthalmologica, 184(1), 30-39.
4. Jochen Graw, « Eye development », Current Topics in Developmental Biology, vol. 90,‎ 2010, p. 343–386 (ISSN 1557-8933, PMID 20691855, DOI 10.1016/S0070-2153(10)90010-0, lire en ligne, consulté le 27 janvier 2021)
5. Steven Van Cruchten, Vanessa Vrolyk, Marie-France Perron Lepage et Marie Baudon, « Pre- and Postnatal Development of the Eye: A Species Comparison », Birth Defects Research, vol. 109, n^o 19,‎ 22 septembre 2017, p. 1540–1567 (ISSN 2472-1727, DOI 10.1002/bdr2.1100, lire en ligne, consulté le 29 janvier 2021)
6. (en) Richard H. Masland, « The fundamental plan of the retina », Nature Neuroscience, vol. 4, n^o 9,‎ septembre 2001, p. 877–886 (ISSN 1546-1726, DOI 10.1038/nn0901-877, lire en ligne, consulté le 15 avril 2021)
7. Larsen, William James, (1942-2000), Bleyl, Steven B., Brauer, Philip R. et Francis-West, Philippa H. (1964- ...), Embryologie humaine de Larsen (ISBN 978-2-8073-0650-9 et 2-8073-0650-0, OCLC 989064693, lire en ligne)
8. Gregg Duester, « Keeping an eye on retinoic acid signaling during eye development », Chemico-Biological Interactions, vol. 178, n^os 1-3,‎ 16 mars 2009, p. 178–181 (ISSN 1872-7786, PMID 18831967, PMCID 2646828, DOI 10.1016/j.cbi.2008.09.004, lire en ligne, consulté le 27 janvier 2021)
9. (en) Sanghee Yun, Yukio Saijoh, Karla E. Hirokawa et Daniel Kopinke, « Lhx2 links the intrinsic and extrinsic factors that control optic cup formation », Development, vol. 136, n^o 23,‎ 1^er décembre 2009, p. 3895–3906 (ISSN 0950-1991 et 1477-9129, PMID 19906857, DOI 10.1242/dev.041202, lire en ligne, consulté le 27 janvier 2021)
10. David Rosen et Navid Mahabadi, « Embryology, Optic Cup », dans StatPearls, StatPearls Publishing, 2020 (PMID 31424734, lire en ligne)
11. Mototsugu Eiraku, Nozomu Takata, Hiroki Ishibashi et Masako Kawada, « Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture », Nature, vol. 472, n^o 7341,‎ 7 avril 2011, p. 51–56 (ISSN 1476-4687, PMID 21475194, DOI 10.1038/nature09941, lire en ligne, consulté le 26 janvier 2021)
12. Song-Tao Wang, Li-li Chen, Peng Zhang et Xiao-Bing Wang, « Transplantation of Retinal Progenitor Cells from Optic Cup-Like Structures Differentiated from Human Embryonic Stem Cells In Vitro and In Vivo Generation of Retinal Ganglion-Like Cells », Stem Cells and Development, vol. 28, n^o 4,‎ 10 décembre 2018, p. 258–267 (ISSN 1547-3287, DOI 10.1089/scd.2018.0076, lire en ligne, consulté le 26 janvier 2021)
13. Jonathan Eintracht, Maria Toms et Mariya Moosajee, « The Use of Induced Pluripotent Stem Cells as a Model for Developmental Eye Disorders », Frontiers in Cellular Neuroscience, vol. 14,‎ 2020, p. 265 (ISSN 1662-5102, PMID 32973457, PMCID 7468397, DOI 10.3389/fncel.2020.00265, lire en ligne, consulté le 26 janvier 2021)
14. Michiko Mandai, Akira Watanabe, Yasuo Kurimoto et Yasuhiko Hirami, « Autologous Induced Stem-Cell–Derived Retinal Cells for Macular Degeneration », New England Journal of Medicine, vol. 376, n^o 11,‎ 16 mars 2017, p. 1038–1046 (ISSN 0028-4793, PMID 28296613, DOI 10.1056/NEJMoa1608368, lire en ligne, consulté le 27 janvier 2021)

Voir aussi

Bibliographie

• Babel, J. (1966). Les malformations pseudotumorales du globe oculaire. Ophthalmologica, 151(3), 405-426 (résumé).
• Clavert, A. (1970). Genèse des anomalies primaires de la cupule optique de l'embryon de lapin sous l'action du cyclophosphamide. CR Soc Biol (Paris), 164, 1344.
• Clavert A. Rôle de la cupule optique et du cristallin dans la morphogenèse oculaire. Archs Ophtal., Paris.
• Giroud A (1957) Phénomènes d'induction et leurs perturbations chez les mammifères. Cells Tissues Organs, 30(1-4), 297-306 (résumé).
• Orts Llorca, F. (1955). Le cerveau et l'œil de deux embryons humains cyclopes de 37 et 45 jours. Cells Tissues Organs, 23(4), 379-385 (résumé).
• Perron M (2011) La révolution 3D des cellules souches : fabrication d’une rétine in vitro. médecine/sciences, 27(8-9), 709-712.
• Vrabec F (1948) Contribution a l'étude de la genèse des kystes libres intra-oculaires. Ophthalmologica, 116(3), 129-140.