Soutenance de thèse de TRINQUET Laure
Titre de thèse
Pupillométrie dynamique multifocale : un nouvel outil d'évaluation fonctionnelle des déficits visuels dans les maculopathies et la rétinopathie diabétique
Multifocal Dynamic Pupillometry: A Novel Tool for Functional Assessment of Visual Deficits in AMD and Diabetic Retinopathy
Résumé de la thèse
Les atteintes rétiniennes telles que la maculopathie liée à l'âge (MLA), la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et la rétinopathie diabétique (RD) constituent des causes majeures de déficits visuels dans le monde et représentent un enjeu de santé publique croissant avec le vieillissement de la population et l'augmentation de la prévalence du diabète. Malgré les progrès de l'imagerie structurelle, en particulier la tomographie par cohérence optique (OCT), l'évaluation fonctionnelle des patients reste largement dépendante de tests visuels subjectifs, tels que l'acuité visuelle, la sensibilité au contraste ou la micropérimétrie, qui présentent des limites en termes de sensibilité, de reproductibilité et de capacité à détecter les altérations précoces. Dans ce contexte, l'identification d'outils objectifs, rapides et transposables en clinique constitue un enjeu majeur pour améliorer le diagnostic, le suivi et la compréhension des mécanismes physiopathologiques de ces pathologies.
Cette thèse explore la pupillométrie dynamique multifocale (mPFT) et sa déclinaison chromatique (mPFTCo) comme approches innovantes permettant une cartographie fonctionnelle objective de la rétine. Le principe de ces méthodes repose sur l'enregistrement simultané des réponses pupillaires régionales à des stimulations visuelles multifocales, avec une analyse fréquentielle permettant d'isoler la contribution de chaque zone stimulée. La version chromatique introduit en outre un contrôle spectral, permettant de solliciter sélectivement les photorécepteurs cônes et bâtonnets, tandis qu'une implication indirecte des ipRGCs ne peut être totalement exclue. Le mPFT et le mPFTCo ont été optimisés pour être rapides (environ une minute par œil), non invasifs et reproductibles, favorisant leur intégration dans un cadre clinique.
Une cohorte large de 222 participants incluant des patients atteints de MLA, de DMLA à différents stades, de RD, ainsi que des sujets témoins, a été évaluée au moyen de ces protocoles. Les analyses ont mis en évidence des altérations pupillaires topographiques et spectrales spécifiques, reflétant la sévérité et la localisation des atteintes rétiniennes. Le mPFT a permis de discriminer efficacement les profils pathologiques en révélant des déficits régionaux infracliniques non détectés par les tests visuels classiques. Le mPFTCo a montré une sensibilité particulière pour les atteintes précoces. Ces résultats renforcent l'idée que la pupillométrie chromatique multifocale constitue un biomarqueur fonctionnel pertinent, capable d'explorer simultanément les dimensions spatiales et spectrales de la fonction visuelle.
L'ensemble des travaux présentés démontre la faisabilité, la robustesse et le potentiel diagnostique de ces méthodes. Au-delà de la validation technique et clinique, cette thèse met en évidence leur intérêt translationnel : d'une part en fournissant de nouveaux outils pour la pratique ophtalmologique et orthoptique, d'autre part en ouvrant des perspectives de recherche en physiologie et en physiopathologie rétinienne. Ces résultats contribuent ainsi à la construction d'une approche intégrée, combinant imagerie structurelle et cartographie fonctionnelle, et ouvrent la voie à une standardisation des profils pupillaires multifocaux et chromatiques, étape préalable à leur diffusion future dans les pratiques de dépistage et de suivi des maladies rétiniennes.
Thesis resume
Retinal disorders such as early and intermediate age-related maculopathy (early and intermediate AMD), late AMD, and diabetic retinopathy (DR) are major causes of visual impairment worldwide and represent a growing public health concern due to population aging and the increasing prevalence of diabetes. Despite advances in structural imaging, particularly optical coherence tomography (OCT), functional assessment of patients still largely relies on subjective visual tests such as visual acuity, contrast sensitivity, or microperimetry, which have limitations in terms of sensitivity, reproducibility, and ability to detect early alterations. In this context, the identification of objective, rapid, and clinically translatable tools is a key challenge to improve diagnosis, monitoring, and understanding of the pathophysiological mechanisms underlying these conditions.
This thesis investigates multifocal dynamic pupillometry (mPFT) and its chromatic extension (mPFTCo) as innovative approaches for objective functional mapping of the retina. The principle of these methods is based on the simultaneous recording of regional pupillary responses to multifocal visual stimuli, with frequency-domain analysis isolating the contribution of each stimulated zone. The chromatic version further introduces spectral control, designed to selectively stimulate cone and rod photoreceptors, while indirect involvement of intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs) cannot be fully excluded. Both mPFT and mPFTCo were optimized to be rapid (about one minute per eye), non-invasive, and reproducible, supporting their integration into clinical practice.
A large cohort of 222 participants—including patients with early and intermediate AMD, late AMD, DR, and healthy controls—was evaluated using these protocols. Analyses revealed specific topographic and spectral pupillary alterations reflecting the severity and localization of retinal dysfunction. mPFT effectively discriminated pathological profiles by detecting subclinical regional deficits not captured by conventional visual tests. mPFTCo demonstrated sensitivity to early alterations. These findings support the concept that chromatic multifocal pupillometry constitutes a relevant functional biomarker, capable of simultaneously probing the spatial and spectral dimensions of visual function.
The body of work presented here demonstrates the feasibility, robustness, and diagnostic potential of these methods. Beyond technical and clinical validation, this thesis highlights their translational relevance: on one hand by providing new tools for ophthalmological and orthoptic practice, and on the other by opening perspectives for research in retinal physiology and pathophysiology. Overall, these results contribute to the development of an integrated approach combining structural imaging and functional mapping, paving the way for the standardization of multifocal and chromatic pupillary profiles—an essential step toward their future use in screening and monitoring retinal diseases.