OCT du segment antérieur et mécanismes de l’accommodation chez l’homme Georges Baïkoff
Introduction

En 1855, von Helmholtz [1] a décrit la physiologie de l’accommodation en mettant en avant le rôle de la contraction du corps ciliaire entraînant un relâchement zonulaire, lui-même responsable du changement de courbure des rayons cristalliniens. Des techniques modernes d’exploration telles que les ultrasons en échographie A [Beauchamps 2] l’échographie B [Kano 3, Ludwig 4], les photographies de Scheimpflug [Koretz 5, 6, 7], les ultrasons, et les explorations radiologiques telles que l’IRM [Strenck 8], et les études sur le primate [Glasser 9] ont permis de confirmer les hypothèses émises plus d’un siècle auparavant. En 1990 les théories émises par R. Schachar [10, 11] ont tenté de mettre le doute sur la validité de ce qui semblait définitivement acquis.
La tomographie à cohérence optique, maintenant bien connue pour l’exploration du segment postérieur, a été modifiée pour l’imagerie du segment antérieur. L’AC-OCT est capable de donner une coupe optique de l’axe antéro-postérieur au même titre que les photographies de Scheimpflug, les ultrasons à ultra-haute fréquence et les techniques radiologiques (tomodensitométrie, résonance magnétique nucléaire).
Ayant à notre disposition un prototype d’AC-OCT (Carl Zeiss Meditec) nous avons étudié les applications possibles de cette technologie à l’étude dynamique du segment antérieur de l’œil humain au cours de l’accommodation.

Matériel et méthode
L’AC-OCT

Le tomographe à cohérence optique de chambre antérieure (AC-OCT) est un procédé d’exploration voisin de celui utilisé en routine pour le segment postérieur. (OCT 3, Carl Zeiss Méditec). Les logiciels d’acquisition de l’image ont été modifiés, la longueur d’onde d’infrarouge est différente (1310 nm). Comparée aux ultrasons, cette technologie a l’avantage d’être non-contact; la stimulation de l’accommodation est faite avec une cible optique fixée par l’œil examiné, dont la mise au point ou la défocalisation est assurée par des lentilles positives ou négatives. L’examinateur est à même de provoquer un stimulus accommodatif totalement physiologique en déplaçant optiquement le point de fixation. Par ailleurs, il existe dans le logiciel des procédés de mesures (distance, rayon de courbure, angle). Il n’y a donc pas d’artefacts engendrés par l’utilisation de myotique ou de mydriatique Il est possible de prendre des clichés à différentes étapes de l’accommodation et de réaliser ainsi par superposition d’images ou par animation, une étude dynamique de l’accommodation. En résumé, il s’agit d’un procédé très simple à mettre en œuvre, sans contact avec l’œil, ne nécessitant pas de formation particulière du technicien effectuant la manipulation. Les images obtenues visualisent tout le diamètre du segment antérieur sur un seul cliché.

Population étudiée

104 yeux normaux chez des patients âgés de 7 à 82 ans ont été étudiés. N’ont été retenus que les yeux dont la réfraction était comprise entre + 5 ∂ et -5 ∂. Les résultats de cette étude sont en cours de publication, et nous n’en présenterons ici qu’un résumé [Baïkoff 12].

Étude de l’accommodation

Les infrarouges utilisés dans l’AC-OCT sont bloqués par les pigments, si bien que chez le sujet normal, seul l’exploration de la chambre antérieure est possible. Nous avons eu la chance d’observer avec cette technique un sujet albinos. L’absence de pigment irien a permis de visualiser la chambre postérieure et d’observer ses modifications au cours de l’accommodation.

Modifications de la chambre antérieure au cours de l’accommodation

Les modifications du segment antérieur d’un enfant de 10 ans au cours d’une accommodation de 10 ∂ sont illustrées sur les figures n° 1 et 2. On constate le myosis syncinétique, l’augmentation de la cambrure cristallinienne et le déplacement du pôle antérieur du cristallin vers l’avant. Notre étude a permis d’établir la courbe de déplacement vers l’avant du pôle antérieur du cristallin durant l’accommodation (figure n° 3). 10 ∂ d’accommodation s’accompagnent d’un mouvement d’environ 300 µm.
Les possibilités de déplacement du pôle antérieur du cristallin vers l’avant diminuent avec l’âge, ceci traduit la perte de souplesse du cristallin liée à la presbytie. Chez un sujet de 55 ans stimulé optiquement, on ne retrouve pratiquement pas de modifications du cristallin (figures n° 4 & 5).

Modifications observées au niveau de la face antérieure du cristallin du corps ciliaire en arrière de l’iris

Comme il a été précisé précédemment, nous avons pu étudier l’accommodation naturelle chez un sujet albinos de 19 ans et visualiser ainsi les modifications se produisant dans la chambre postérieure.
Les marqueurs du logiciel ont permis de placer un cercle tangent à la surface antérieure de la cristalloïde antérieure à l’état de repos et à l’état accommodé (figures n° 6 & 7). Sur les deux photographies, la face antérieure du cristallin était proche d’un arc de cercle parfait. Dans ce cas, le rayon de courbure antérieur du cristallin après une stimulation optique de 10 ∂ passe de 14,3 mm à 9,1 mm. Sur ces images, il n’y a aucun aplatissement périphérique visible de la face antérieur du cristallin contrairement à ce qui est décrit dans la théorie par Schachar. Au cours de l’accommodation, le cristallin augmente d’épaisseur (figures n° 8 & 9) Deux marques fixes ont été placées sur ces images, l’une au niveau de l’éperon scléral, l’autre (flèche) précisant l’épaisseur cristallinienne à l’état de repos. On constate dans ce cas, un déplacement net vers l’avant du pôle antérieur du cristallin associé à un léger déplacement vers l’arrière de son pôle postérieur. Les variations d’épaisseur cristallinienne au cours de l’accommodation ont été transcrites sur le diagramme de la figure 10.
En centrant et en magnifiant les clichés sur la zone du corps ciliaire, il est possible de mettre en évidence le déplacement interne des procès ciliaires au cours de l’accommodation en syncinésie avec le myosis. (figures n° 11 & 12). Ces clichés mettent en avant une notion peu ou mal connue qui est le déplacement interne du sillon irido-ciliaire (ou sulcus) au cours de l’accommodation. Dans ce cas, pour 10 ∂ d’accommodation, le diamètre de l’anneau ciliaire diminue d’environ 1 mm.

Conclusion

Cette étude confirme la validité de la théorie de von Helmholtz décrite en 1855 avec des moyens rudimentaires: myosis, déplacement vers l’avant du pôle antérieur du cristallin, diminution du rayon de courbure cristallinien, contraction du muscle ciliaire. Cette contraction du muscle ciliaire réduit la pression exercée sur la zonule et, par là même, la tension exercée sur l’équateur cristallinien se relâche pour entraîner le bombement du cristallin et son changement de puissance optique. Le déplacement vers l’avant du pôle antérieur du cristallin est confirmé, s’y associe vraisemblablement un déplacement plus modeste du pôle postérieur vers l’arrière.
Cette étude n’a pas retrouvé d’éléments en faveur de la théorie de Schachar. Il n’a été observé ni augmentation du diamètre cristallinien, ni aplatissement périphérique de la face antérieure du cristallin. Alors que selon la théorie de Schachar l’épaisseur cristallinienne devrait rester stable, celle-ci augmente au cours de l’accommodation. De même, cette étude ne permet pas d’apporter d’éléments éclairant la théorie de Coleman [13] qui voudrait ajouter à la théorie de von Helmholtz, un effet hydraulique du vitré. En effet, la stabilité du pôle postérieur du cristallin ou son déplacement vers l’arrière sont peu compatibles avec une pression du vitré déplaçant le volume cristallinien vers l’avant.

Références

1. von Helmholtz H. Uber die akkommodation des auges. Albrecht von Graefes Arch Klein Exp Ophthalmol 1855; 1, 2: 1-89
2. Beauchamp R, Mitchell B. Ultrasound measures of vitreous chamber depth during ocular accommodation. Am J Optom Physiol Opt 1
985; 62, 8: 523-32
3. Kano K, Kuwayama Y, Mizoue S, Hashitani T, Sasamoto Y, Horimoto K, Okamoto H. Observation of physiological change in the human ciliary body using an ultrasound biomicroscope during accommodation. Nippon Ganka Gakkai Zashi 1
990; 103: 297-300
4. Ludwig K, Wegscheider E, Hoops J, Kampik A. In vivo imaging of the zonular apparatus with high resolution ultrasound biomicroscopy. AV Graefes Arch Clin Ophthalmol, 1
999; 237: 361-71
5. Koretz JF, Cook CA, Kaufmann PL. Accommodation and presbyopia in the human eye. Changes in the anterior segment and crystalline lens with focus. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1
997; 38: 569-78
6. Koretz JF, Handelman GH, Brown N. Analysis of human crystalline lens curvature as a function of accommodative state and age. Vision Res 1
984; 24: 1141-51
7. Koretz J, Cook Ca, Kaufman PL. Ageing of the human lens
: changes in lens shape upon accommodation and with accommodative loss. J Opt Soc Am 2002; 19: 144-51
8. Strenck S, et al. Age-Related Changes in Human Ciliary Muscle and Lens
: A magnetic Resonance Imaging Study. Invest Ophthalmol Vis Sci, May 1999, 40: 1162-1169
9. Glasser A, Kaufman PL. The mechanism of accommodation in primates. Ophthalmology 1
999; 106: 863-72
10. Schachar RA. Is Helmhotz theory of accommodation correct
? Ann Ophthalmol 1999; 31: 10-17
11. Schachar RA. Cause and treatment of presbyopia with a method of increasing amplitude of accommodation. Ann Ophthalmol, 1
992; 24: 445-52
12. Baïkoff G, Lutun E, Wei J, Ferraz C. Analyse du segment antérieur de l’œil avec un tomographe à cohérence optique. Étude statique et dynamique (sous presse).
13. Coleman DJ. On the hydraulic suspension theory of accommodation. Trans Am Soc Ophthalmol 1
986; 84: 846-68