Conception de stratégies novatrices d’enregistrement, d’analyse et de localisation des composantes rythmiques et arythmiques de l’électrorétinogramme humain visant l’optimisation de son pouvoir diagnostique

Résumé

L’électrorétinogramme (ERG) est le seul outil de diagnostic disponible pour évaluer objectivement la fonction rétinienne. Habituellement, ce potentiel électrique évoqué d’un flash lumineux est enregistré à l’aide d’une seule électrode active sur la cornée. Cette réponse permet de mesurer la fonction globale de la rétine. Cependant, elle ne permet pas de localiser les sources du signal de l’ERG. De plus, comme le signal est toujours évoqué par un flash, il ne nous permet pas d’évaluer la fonction rétinienne au repos. L’objectif général de ce projet de recherche porte sur la distinction entre les composantes périodiques (ou rythmiques) et apériodiques du signal électrophysiologique de l’activité rétinienne et de leur apport en termes de diagnostic clinique. Ainsi, l’hypothèse générale est qu’une valeur clinique pour le diagnostic précoce des rétinopathies est ajoutée, à travers la caractérisation et/ou la localisation de ces deux composantes du signal ERG (évoqué ou non). La première partie de ce projet de recherche consiste à développer une méthodologie et une technique d’acquisition de l’ERG permettant de cartographier l’activité de toute la rétine. Avant ces travaux, ceci était seulement possible pour la macula à l’aide de l’ERG multifocal. La technique présentée ici permet d’augmenter la quantité d’électrodes d’enregistrement, tout en limitant leur nombre total autour de l’œil (seulement 3), en utilisant 11 changements du regard pour créer des électrodes virtuelles (pour un total de 33). Par cet ajout, il devient possible de reconstruire l’activité bioélectrique des sources de ce signal (c.-à-d. les cellules rétiniennes) par une méthode de résolution du problème inverse. À l’aide d’un modèle électro-anatomique de l’œil (par une méthode des éléments finis de frontière) et d’une solution à ce problème, il est alors possible de calculer la topographie fonctionnelle des 500 sources représentant l’activité rétinienne sur 180° qui explique les signaux électriques évoqués, enregistrés par les multiples électrodes virtuelles. Se faisant, les possibles lésions présentes sur la rétine peuvent être détectées. Cette technique permet donc un meilleur diagnostic des diverses pathologies rétiniennes et un meilleur suivi dans les cas de dégénérescence. Spécifiquement, les résultats démontrent qu’en utilisant l’algorithme LORETA (Low Resolution Electromagnetic Tomography Algorithm), il est possible de reconstruire un scotome central couvrant 10% de la surface rétinienne avec des signaux dont le rapport signal-sur-bruit est de 50dB, ou 55dB pour le même scotome qui se trouverait en périphérie. La deuxième partie de ce projet consiste à analyser le signal intrinsèque de la rétine, en enregistrant un ERG au repos (c.-à-d. non évoqué). À notre connaissance, ce signal n’a jamais été étudié auparavant. Étant donné la similitude entre la rétine et le cerveau (dans leur développement, leur fonction et leur cytoarchitecture respective), il est possible de comparer le nouveau signal ERG au repos à celui de l’électroencéphalogramme (EEG) au repos. Lorsque ces deux signaux sont enregistrés dans un contexte évoqué (par un stimulus ou une tâche), le diagnostic clinique porte principalement sur la composante périodique du signal (c.-à-d. de ses ondes particulières). Pour la version au repos de ces signaux (ERG et EEG), la composante apériodique est aussi importante dans l’analyse. D’une part, c’est seulement cette composante (mesurée par l’exposant de Hölder dominant dans le signal) qui est affectée par des changements d’environnements lumineux, passant du noir à de faibles luminosités. D’autre part, les résultats démontrent qu’une composante oscillante invariante à 90 Hz existe dans le signal ERG au repos et que celle-ci est présente avec ou sans la présence d’un flash (donc intrinsèque à la rétine), contrairement aux composantes à bases fréquences de l’ERG, qui sont absentes lorsqu’aucun flash ne stimule la rétine. Les résultats préliminaires sur une petite sélection de sujets pathologiques nous indiquent finalement que ce signal n’est pas affecté de la même façon par des pathologies que l’est l’ERG flash ou l’ERG multifocal, suggérant un potentiel diagnostique en clinique à l’utilisation de l’ERG au repos.

Date	9 août 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-Marc Lina (Directeur(-trice)) & Pierre Lachapelle (Codirecteur(-trice))