Humeur aqueuse

Etant la barrière entre la cornée et la chambre antérieure, l'endothélium communique avec la chambre antérieure via l'humeur aqueuse (HA). L’HA est secrétée par le corps ciliaire dans la chambre postérieure, qui circule ensuite entre le cristallin et l'iris vers la chambre antérieure et s’extériorise par 2 voies de drainage : la voie conventionnelle par le canal de Schlemm puis les veines épisclérales, et la voie uvéosclérale via les faisseaux du muscle ciliare et les espaces suprachoroïdaux (Figure 27) (Chowdhury et al. 2010; Goel et al. 2010).

Figure 27. Flux de circulation de l'humeur aqueuse via les deux voies de drainage, la voie conventionnelle (gauche) et la voie uveosclérale (droite) (Goel et al. 2010)

Occupant la chambre antérieure et postérieure de l'oeil, l'HA maintient les propriétés optiques et réfractives de l'oeil (Chowdhury et al. 2010) par une pression intraoculaire stable d'environ 13-21 mmHg. Malgré un rythme circadien du flux d'HA, allant de 2,48 µl/min à midi à 1,27 µl/min à minuit (Nau et al. 2013), la pression intraoculaire reste stable chez les sujets sains grâce à la compensation de la production d'HA par les 2 voies de drainage. En contact avec les tissus avasculaires du segment antérieur (cornée, angle iridocornéen, cristallin), l'HA est leur seul apport nutritionnel et contribue donc à la régulation de l'homéostasie des tissus oculaires (Chowdhury et

al. 2010; Goel et al. 2010).

Mécanisme de sécrétion

L'HA est secrété principalement par l'épithélium ciliaire non pigmentaire (Figure 28). Faisant partie de l'angle iridocornéen, le corps ciliaire est en continuité avec la choroïde. Les procès ciliaires sur la surface postérieure des corps ciliaires sont

revêtus par une double couche d'épithéliums cubiques (Chowdhury et al. 2010). Il s'agit d'une couche superficielle de cellules épithéliales ciliaires non pigmentées en continuité avec la rétine, et d'une couche profonde très pigmentée en continuité avec l'épithélium pigmentaire rétinien (Goel et al. 2010).

Figure 28. Structure tissulaire de l'angle iridocornéen en microscopie électronique à balayage (gauche) (Kiel et al. 2011) et en coupe histologie (droite) selon University of Western Australia http://www.lab.anhb.uwa.edu.au). Situés à la face postérieure du corps ciliaire, les procès ciliaires sont revêtus d'une double couche épithéliale pigmentaire et non pigmentaire. CB: corps ciliaires, CP: procès ciliaires, L: cristallin, I: iris, S: sclère, SC: canal de Schlemm, Z: zonules

Les procès ciliaires sont abondamment vascularisés et sécrètent l'HA grâce aux mécanismes de sécrétion active, d'ultrafiltration et de diffusion (Goel et al. 2010; Kiel

et al. 2011), en 3 étapes (Figure 29). 1- Apport d'eau, d'ions, de protéines et de

composés métaboliques par la circulation sanguine. 2- Ultrafiltration et diffusion des composés des capillaires sanguines vers le stroma ciliaire induit par la pression oncotique, la pression hydrostatique et les gradients de concentration. La diffusion est le transport de solutés et de substances liposolubles entre les capillaires et la chambre postérieure proportionnel au gradient de concentration à travers la membrane. L'ultrafiltration est le flux d'eau et des substances hydrosolubles, limité par leurs tailles et leurs charges, à travers l'endothélium capillaire fenêtré vers le stroma ciliaire. 3- Transport actif vers les espaces basolatéraux entre les cellules épithéliales non pigmentaires, suivi par un flux d'eau vers la chambre postérieure. Plusieurs canaux et pompes ont été détectés comme AQP1, AQP4, Na+/K+ATPase, anhydrase carbonique,

etc. Le mouvement d'électrolytes à travers l'épithélium ciliaire est conduit par différents gradients électrochimiques. Cl- est l'anion majeur transporté via différents canaux chloriques. Le transport actif crée un gradient osmotique à travers l'épithélium ciliaire, ce qui favorise le mouvement des constituants du plasma par ultrafiltration et diffusion. En présence de récepteurs variables et de seconds messagers au sein de l'épithélium ciliaire, il est possible d'inhiber la production d'HA par différents médicaments

Figure 29. Formation de l'humeur aqueuse via les transports transcellulaires (Kiel et al. 2011)

Composition

L'HA est caractérisée par un pH de 7,2 (Crooke et al. 2008) et une faible concentration en protéines, 0,2-0,5 mg/ml, environ 200 fois moins que le plasma (Grus

et al. 2007; Goel et al. 2010). La composition de l'HA est différente de celle du plasma

au niveau quantitatif et qualitatif. Elle contient certains composants du plasma comme l’albumine, les globulines, la transferrine et une haute concentration en sels inorganiques (Grus et al. 2007) mais également d'autres secrétés par des tissus du segment antérieur.

Concernant la signalisation intercellulaire, l'HA contient peu de facteurs de croissance, cytokines et récepteurs (Chowdhury et al. 2010). TGFβ, TNF, FGF, interleukines, facteurs de croissance et de différenciation (GDF), et récepteurs de

cytokine (notamment des récepteurs solubles) ont néanmoins été détectés. Les récepteurs solubles modulent l'activité des facteurs de croissances des cytokines (Chowdhury et al. 2010).

L'HA contient des substances anti-oxydantes ayant probablement un rôle de protection contre les dommages oxydatifs induits par les différents stress (lumière/température) comme le glutathion, et l’acide ascorbique (concentration 15-20 fois plus élevée que dans le plasma) (Crooke et al. 2008; Goel et al. 2010; Sacca & Izzotti 2013). Elle contient également des vitamines, des protéines protectrices comme l’albumine (Sacca & Izzotti 2013), plusieurs protéines catalytiques comme la lactate dehydrogenase impliquée dans la régulation de l’évacuation de l’HA, l'aldolase, la ketolase secrétés par les cellules en contact avec l'HA (Chowdhury et al. 2010). L'HA contient également des concentrations élevées en lactate et bicarbonate (Sacca & Izzotti 2013), 2 anions impliquées dans le mécanisme fondamental de la pompe endothéliale.

L'HA contient 23 protéines du système du complément, les régulateurs comme CD59 et les inhibiteurs. La balance du système du complément et les molécules régulatrices aide à maintenir l'absence de réactions auto-immunes dans le segment antérieur de sujet sain (Chowdhury et al. 2010).

L'HA contient également des molécules pro-et anti-angiogeniques dont le déséquilibre est impliqué dans la pathogénèse des maladies du segment antérieur (Chowdhury et al. 2010).

Interaction avec l'endothélium cornéen

Malgré les découvertes sur l'activité de transport actif de l'endothélium cornéen, l'interaction des voies de transduction de signal avec les médiateurs de HA reste peu étudiée (Crooke et al. 2008) (Figure 30).

L'expression de récepteurs à P2Y¹ par les CE bovines, suppose leur stimulation par leurs agonistes à partir de L’HA. L'HA contient en effet des mononucléotides (les plus abondants sont l’AMP, l’ADP et l’ATP) et des dinucléotides (diadénosine polyphosphates, à concentration moins élevée que l'ATP) impliqués dans le transport d'ions et la régulation de la pression intraoculaire. Les CE peuvent également, relarguer

1 Les récepteurs P2Y appartiennent à la famille des récepteurs P2 couplés aux protéines G activés par les nucléotides extracellulaires (www.ncbi.nlm.nih.gov/)

de l'ATP en cas de lésion endothéliale ou d’oedème du stroma. Ces ATP peuvent activer non seulement des pompes Na+/K+ATPase mais aussi des récepteurs purinergiques qui stimulent le relarguage de Ca2+ par le réticulum endoplasmique dans le cytoplasme. L’ion Ca2+ active les canaux chloriques CaCC qui augmente le flux d’HCO3^-. Des composés puriniques peuvent également favoriser la déphosphorylation des MLC, et ainsi la relaxation de l'actine du cytosquelette des CEs, avec pour conséquence de renforcer l'intégrité de ses jonctions serrées, ce qui limite la fuite de fluide vers le stroma.

D'autre part, les CE contiennent des ecto-adénosine triphosphatases qui hydrolysent l'ATP en adénosine, et expriment le récepteur à l’adénosine A2B. La fixation de l'adénosine sur les récepteurs A2B active la voie AMPc qui active le régulateur CFTR et augmente la perméabilité apicale des anions Cl- et HCO3^-. D’autre part, l'augmentation de la concentration d'AMPc par traitement par la forskoline (activateur de l’adényl cyclase, utilisée il y a logtemps dans le traitement du glaucome), ou le blocage de la dégradation de l'AMPc par rolipram (inhibiteur sélectif de la phosphodiesterase 4) peuvent aussi stimuler le transport de fluide par les CEs.

Figure 30. Modèle de l'implication de l'ATP et de l'adénosine dans la régulation des canaux ioniques sur la membrane apicale de l'endothélium cornéen (Crooke et al. 2008)

A coté de ces cascades d'activation, durant l'organogénèse l'HA est le support de différents échanges de signaux entre les tissus, notamment l'induction de la différenciation du mésenchyme périoculaire en CE (voir Chapitre I - 1.2.4). L'HA est fortement impliquée dans le maintien de l'homéostasie des tissus avec lesquels elle est

en contact. Le changement de sa composition dans des cas de pathologie (glaucome, diabète, etc.) est en cours d'étude pour trouver des marqueurs diagnostiques précoces et des solutions thérapeutiques ciblées.