L’oxymétrie rétinienne (retinal oximetry) est une technique d’examen non invasive qui mesure la saturation en oxygène (SO₂) dans les vaisseaux sanguins de la rétine. Elle se caractérise par la capacité d’évaluer quantitativement l’état d’oxygénation des vaisseaux sans utiliser de prélèvement sanguin ni de produit de contraste, uniquement avec un appareil photo du fond d’œil et un logiciel d’analyse optique. 1)2)
Les recherches fondamentales sur cette technique ont été menées par Hickam et al. en 1959. 2) Par la suite, avec le développement des technologies de traitement d’image numérique, sa mise en pratique a progressé, et ces dernières années, l’intégration avec les technologies d’analyse par IA a amélioré sa précision. 1)
Le fondement théorique de la mesure est la spectroscopie à deux longueurs d’onde basée sur la loi de Lambert-Beer, qui utilise la différence des spectres d’absorption lumineuse entre l’hémoglobine oxygénée et l’hémoglobine désoxygénée (voir Détails du principe technique).
C’est un examen qui calcule la saturation en oxygène en projetant une lumière de plusieurs longueurs d’onde avec un appareil photo du fond d’œil et en mesurant la différence d’absorption lumineuse entre l’hémoglobine oxygénée et l’hémoglobine désoxygénée dans les vaisseaux rétiniens. Aucun prélèvement sanguin ni produit de contraste n’est nécessaire, et la mesure est terminée en quelques minutes.
Les valeurs de référence des vaisseaux rétiniens chez les sujets sains sont les suivantes. 2)
| Site | Saturation en oxygène |
|---|---|
| Artère | Environ 92% |
| Veine | environ 55 % |
La différence entre les artères et les veines (indicateur de la consommation d’oxygène) est d’environ 37 points de pourcentage. Cette valeur sert de référence pour l’évaluation dans chaque maladie.
Les schémas typiques de changement de SO₂ pour chaque maladie oculaire sont résumés ci-dessous.
| Maladie | Artère | Veine | Signification principale |
|---|---|---|---|
| Rétinopathie diabétique | Inchangé à légèrement augmenté | Augmenté | Indicateur de trouble métabolique |
| Glaucome à pression normale | Diminué | Inchangé à diminué | Suggère une ischémie du nerf optique |
| Occlusion de la veine rétinienne | Aucun changement | Augmentation | Évaluation du site d’occlusion |
| Dégénérescence maculaire liée à l’âge | Changement présent | Changement présent | Insuffisance circulatoire choroïdienne |
| Rétinite pigmentaire | Diminution | Diminution | Diminution globale du métabolisme |
Les vaisseaux rétiniens reflètent la circulation systémique, donc des changements caractéristiques sont également observés dans les maladies systémiques extra-oculaires.
| Maladie | Principales observations |
|---|---|
| Maladie d’Alzheimer | Augmentation de la SO₂ artérielle (environ 94,2%) |
| BPCO | Diminution de la SO₂ artério-veineuse |
| Maladie rénale chronique | Changement de la SO₂ |
Actuellement, cette méthode en est encore au stade de la recherche et n’a pas encore été établie comme outil de diagnostic. Dans la maladie d’Alzheimer, une augmentation de la SO₂ artérielle a été rapportée, mais sa précision diagnostique seule est insuffisante et nécessite une combinaison avec d’autres examens neurologiques. Pour plus de détails, voir la section « Perspectives ».
Les mesures de l’oxymétrie rétinienne sont influencées par plusieurs facteurs. Lors de l’interprétation des résultats, il est nécessaire de prendre en compte ces facteurs de confusion.
Le principe de base de l’oxymétrie rétinienne est la spectrophotométrie à deux longueurs d’onde basée sur la loi de Lambert-Beer. 1)2)
L’hémoglobine oxygénée (oxyHb) et l’hémoglobine désoxygénée (deoxyHb) ont des spectres d’absorption lumineuse différents. Plus précisément :
La saturation en oxygène (SO₂) est calculée à partir du rapport de densité optique (ODR) entre ces deux longueurs d’onde. 1) L’équation est résumée ci-dessous.
ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR (les coefficients sont déterminés par l’étalonnage de l’appareil)
Ce calcul est effectué pour chaque pixel du vaisseau, générant une carte de couleurs de la SO₂ le long du vaisseau.
Oxymap T1
Résumé : Un oxymètre rétinien commercial représentatif.
Méthode : Configuration combinant un appareil photo du fond d’œil non mydriatique et une caméra à deux longueurs d’onde.
Caractéristiques : Approuvé par la FDA. Utilisé dans de nombreuses études cliniques. 1)2)
Système Imedos
Résumé : Système d’analyse des vaisseaux rétiniens développé par Imedos (Allemagne).
Méthode : Analyse des vaisseaux rétiniens par spectroscopie multi-longueurs d’onde.
Caractéristiques : Permet également de mesurer le diamètre des vaisseaux et la vitesse du flux sanguin. 2)
vis-OCT
Aperçu : technologie de mesure de nouvelle génération utilisant l’OCT en lumière visible.
Méthode : L’OCT utilisant la lumière visible (450-700 nm) mesure la SO₂ avec une haute résolution spatiale.
Caractéristique : Mesure de la SO₂ par couche et par profondeur possible, application à la choroïde également en cours de recherche. 2)
L’oxymètre de pouls mesure la SO₂ du sang artériel dans la circulation périphérique globale, comme le bout des doigts, tandis que l’oxymétrie rétinienne mesure localement la SO₂ dans les vaisseaux rétiniens individuels (artères et veines) du fond d’œil. La principale différence est qu’elle permet d’évaluer non seulement l’état d’oxygénation systémique, mais aussi le métabolisme local de l’oxygène dans la rétine et la présence de troubles vasculaires.
L’oxymétrie rétinienne fait également l’objet de recherches en tant qu’outil d’évaluation de l’efficacité thérapeutique.
Après une photocoagulation rétinienne (traitement au laser) pour la rétinopathie diabétique, une diminution de la SO₂ veineuse (évolution vers la normalisation) a été confirmée.1)2) On pense que la destruction du tissu rétinien ayant subi des troubles métaboliques par photocoagulation modifie la demande en oxygène de la rétine restante, améliorant ainsi la SO₂ veineuse. Le suivi de ce changement devrait permettre une évaluation objective de l’efficacité thérapeutique.
Il a été rapporté que des changements dans la SO₂ de l’artère rétinienne ont été observés après l’administration d’inhibiteurs de l’anhydrase carbonique (IAC), des médicaments contre le glaucome.1) Il est suggéré que les IAC ont non seulement un effet hypotenseur oculaire mais aussi un effet d’amélioration du flux sanguin rétinien, et l’oxymétrie rétinienne pourrait être un outil non invasif pour évaluer cet effet vasculaire.
L’apport en oxygène à la rétine provient de deux systèmes anatomiquement distincts. Cette double structure est également un facteur qui complique l’interprétation de l’oxymétrie rétinienne. 2)
Les photorécepteurs sont les cellules de l’œil qui consomment le plus d’oxygène, mais leur source d’oxygène est la choroïde, qui ne peut pas être mesurée directement par l’oxymétrie rétinienne utilisant un appareil photo du fond d’œil standard. C’est pourquoi des recherches sur la mesure de la SO₂ choroïdienne par vis-OCT ou OCT profond sont en cours.
Il est important de noter que la SO₂ des couches internes de la rétine ne reflète pas directement l’état de consommation d’oxygène des photorécepteurs, mais plutôt l’activité métabolique des cellules nerveuses et gliales des couches internes.
L’oxymétrie rétinienne actuelle présente des limitations en termes de champ de mesure, de maniabilité et de reproductibilité. Les développements technologiques suivants sont en cours. 1)
La rétine est fonctionnellement et anatomiquement similaire au système nerveux central (cerveau) en tant qu’extension de celui-ci, et son rôle en tant que « fenêtre » sur les maladies neurodégénératives attire l’attention. 1)3)
Cheung et al. (2019) ont décrit les changements structurels et fonctionnels de la rétine dans la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la démence, montrant que la rétine pourrait être un biomarqueur potentiel de ces maladies neurodégénératives3). La combinaison de plusieurs biomarqueurs rétiniens, dont l’oxymétrie rétinienne, pourrait être utilisée pour le dépistage précoce de la démence.
Dans la maladie d’Alzheimer, une augmentation de la SO₂ artérielle rétinienne (environ 94,2 %) a été rapportée, ce qui est considéré comme le reflet de modifications du métabolisme de l’oxygène associées à la neurodégénérescence.1)Cependant, pour être utilisé comme outil diagnostique, des études longitudinales sont nécessaires pour établir sa sensibilité et sa spécificité.
Actuellement, ce stade est celui de la recherche. Dans la rétinopathie diabétique, une augmentation de la SO₂ veineuse a été observée avant même que les changements cliniques ne deviennent évidents, ce qui suggère qu’elle pourrait servir d’indicateur de changements très précoces. Cependant, des études à plus grande échelle sont nécessaires pour l’établir comme test de dépistage standard.
