La vue nous permet de percevoir l’univers autour de nous. Les premières interactions des stimuli visuels avec le système nerveux se produisent dans la rétine. Située à l’arrière de l’œil, la rétine est une structure hautement organisée qui contient plusieurs types de neurones (p. ex. photorécepteurs et neurones bipolaires, amacrines, horizontales et ganglionnaires) et les cellules gliales. La rétine et le nerf optique sont des extensions du système nerveux central (SNC). En raison de son accessibilité, la rétine est un système idéal pour l’étude de la biologie et le fonctionnement des neurones du SNC et des cellules gliales. Plus précisément, nous nous sommes concentrés sur la biologie des cellules ganglionnaires de la rétine. Ces neurones ont leurs corps cellulaires dans la rétine et leurs axones le long du nerf optique, qui atteignent des cibles visuelles dans le cerveau. Ainsi, les cellules ganglionnaires de la rétine sont les seuls neurones qui acheminent l’information de la rétine au cerveau.

• Les mécanismes moléculaires sous-tendant la survie neuronale et la régénération axonale dans le système visuel endommagé

Les blessures au SNC de mammifères adultes mènent à la mort neuronale, à des dommages aux axones et à des déficits fonctionnels persistants. La dégénérescence de l’axone est une marque d’une blessure résultant d’un traumatisme, d’une ischémie ou lors des maladies neurodégénératives. Les neurones du SNC ont une capacité limitée de survivre ou de réparer leurs axones après une blessure. On associe plusieurs facteurs à une faible régénération, notamment la privation des facteurs neurotrophiques, la présence de molécules inhibitrices de la croissance et la cicatrice gliale.Notre programme de recherche porte sur la reconnaissance d’indices moléculaires qui régulent la survie et la régénération dans le système visuel endommagé. Nous cherchons plus particulièrement à caractériser la réponse des cellules ganglionnaires de la rétine aux blessures et à cerner les facteurs extrinsèques et intrinsèques qui stimulent la capacité de ces neurones de survivre et de réparer un axone. Nous nous penchons actuellement sur le rôle des facteurs neurotrophiques et des cibles de signalisation en aval, des mécanismes moléculaires contribuant à l’apoptose et des signaux qui régulent la morphologie et la fonction des cellules ganglionnaires de la rétine après la blessure à l’axone. Notre but est d’utiliser ces connaissances pour élaborer des stratégies visant à favoriser la survie des neurones rétinien et la régénération des axones dans des modèles de blessures du nerf optique in vivo.

•  Interactions neurones-cellules gliales dans la rétine

Les cellules gliales jouent un rôle central dans les fonctions du systeme nerveux : elles fournissent un soutien métabolique direct, régulent le microenvironnement neuronnal et contribuent activement a l’activité neuronale. La rétine des mammifères contient trois types de cellules gliales : les cellules de Müller (cellules gliales radiales), les astrocytes et la microglie. Les cellules de Müller sont les cellules gliales les plus abondantes dans la rétine. Elles occupent toute l’épaisseur de la rétine et ont des processus secondaires qui s’enveloppent fermement autour des neurones. On a suggéré que la gliose des cellules de Müller protege les neurones au cours des premieres étapes apres la blessure a la rétine, ce qui constitue peut-etre une réponse de la cellule qui cherche a protéger le tissu contre davantage de dommages.Cependant, ces premiers bénéfices peuvent devenir nuisibles quand la blessure est prononcée ou lors d’un dommage chronique comme il se produit dans la plupart des dégénérescences de la rétine. En effet, des données récentes de notre laboratoire indiquent que les cellules de Müller peuvent aggraver la mort neuronale dans un état pathologique. Les recherches actuelles dans nos laboratoires visent a caractériser les mécanismes moléculaires par lesquels les cellules de Müller contrôlent la survie des cellules ganglionnaires de la rétine apres une blessure.

• Mise au point de nouvelles thérapies pour les maladies de la vue

Le glaucome est la deuxième cause de cécité a l’échelle de la planete, après la cataracte.  Il existe plusieurs types de glaucomes, notamment le glaucome à angle ouvert, le glaucome par fermeture d’angle et le glaucome congénital. Une caractéristique commune de tous les types de glaucomes est la mort des cellules ganglionnaires de la rétine. Quand le patient perd un nombre important de ces neurones, sa vue se détériore progressivement. Bien que la cause directe du glaucome soit inconnue, plusieurs facteurs de risque majeurs ont été recensés, notamment l’âge et une pression intraoculaire élevée.

• Lebrun-Julien, F., Duplan, L., Pernet, V., Osswald, I., Bourgeois, P., Sapieha, P.S., Dickson,K., Bowie, D., Barker, P.A., Di Polo, A. (2009) Excitotoxic death of retinal neurons in vivo occurs via a non cell-autonomous mechanism. J Neuroscience 29:5536-45. Article was chosen for highlight commentary by the Editor;
• ProNGF induces TNFalpha-dependent death of retinal ganglion cells through a p75NTR non-cell-autonomous signaling pathway. (2010) Lebrun-Julien F., Bertrand M.J., De Backer O., Stellwagen D., Morales C.R., Di Polo A., Barker P.A. Proc Natl Acad Sci U S A. 107:3817-3822;
• Almasieh, M., Zhou, Y., Kelly, M., Casanova, C., Di Polo, A. (2010) Structural and functional neuroprotection in glaucoma: role of galantamine-mediated activation of muscarinic acetylcholine receptors. Cell Death & Dis 1: e27.  Article was chosen for commentary;
• Almasieh, M., Lieven, C., Levin, L.A., Di Polo, A. (2011) Cell-permeable phosphine-borane compounds delay retinal ganglion cell death after acute and chronic axonal injury. J Neurochem 118:1075-1086;
•  Wilson AM, Di Polo A. (2012) Gene therapy for retinal ganglion cell neuroprotection in glaucoma. Gene Ther. 19:127-36;
• Almasieh, M., Wilson, A.M. Morquette, B., Cueva-Vargas, J.L., Di Polo, A. (2012) The molecular basis of retinal ganglion cell death in glaucoma. Prog Ret Eye Res 31: 152-181. Most downloaded review article since March 2012;
• Wilson, A.M., Morquette, B., Abdouh, M., Unsain, N., Barker, P.A., Feinstein, E., Bernier, G., Di Polo, A. (2013) ASPP1/2 regulate p53-dependent death of retinal ganglion cells through PUMA and Fas/CD95 activation in vivo. J Neurosci 33: 2205-2216;
•  Almasieh, M., MacIntyre, J.N., Pouliot, M., Casanova, C., Vaucher, E., Kelly, M.E.M., Di Polo, A.  (2013) Acetylcholinesterase inhibition promotes retinal vasoprotection and increases ocular blood flow in experimental glaucoma. Invest Ophthalmol & Vis Sci 54: 3171-3183.