Soutenance de thèse de STOLOWY Natacha
Titre de thèse
Rôle de la rétine et du nerf optique en tant que marqueur diagnostique et pronostique dans les maladies inflammatoires du système neuro-ophtalmologique : Construction d'un modèle en Tomographie par Cohérence Optique et en IRM
Deciphering the impact of retina and optic nerve damage as diagnostic and prognostic marker in inflammatory diseases of the neuro-ophthalmologic system : Advanced modeling in Optical Coherence Tomography and MRI
Résumé de la thèse
Cette thèse s'inscrit dans le champ des neuropathies optiques inflammatoires, en
particulier dans le contexte de la sclérose en plaques (SEP) et ses diagnostics différentiels,
où l'atteinte du nerf optique peut constituer une manifestation inaugurale et un marqueur
de l'atteinte du système nerveux central. Elle vise à évaluer le rôle de la rétine, explorée
par tomographie en cohérence optique (OCT), comme biomarqueur diagnostique,
pronostique et corrélé aux altérations cérébrales et fonctionnelles, en intégrant des
approches multimodales combinant imagerie, radiomics, apprentissage automatique et
évaluation psychophysique.
Le premier axe explore l'intérêt de l'OCT comme outil diagnostique dans les
neuropathies optiques inflammatoires. À partir de caractéristiques radiomiques extraites
d'images OCT, des modèles d'apprentissage supervisé et non supervisé ont été
développés afin de discriminer différentes étiologies. Les résultats montrent que l'analyse
quantitative avancée des images améliore la capacité de classification par rapport aux
approches conventionnelles, suggérant un potentiel pour l'aide au diagnostic étiologique,
notamment dans des situations cliniques précoces ou atypiques.
Le deuxième axe évalue la valeur pronostique de l'OCT dans la SEP en étudiant les
relations entre les paramètres structurels rétiniens, en particulier l'épaisseur de la couche
des fibres nerveuses rétiniennes (pRNFL) et des cellules ganglionnaires (mGCIPL), et la
fonction visuelle mesurée par la sensibilité au contraste. Les résultats mettent en
évidence des associations significatives entre l'amincissement rétinien et la dégradation
fonctionnelle, soulignant l'intérêt de l'OCT comme reflet de l'atteinte neurodégénérative
et comme outil complémentaire aux évaluations fonctionnelles classiques.
Le troisième axe examine les liens entre les mesures rétiniennes et les données
d'imagerie cérébrale par résonance magnétique (IRM). Les analyses de corrélation entre
l'épaisseur corticale et les paramètres OCT révèlent des associations impliquant à la fois
les régions visuelles, des réseaux cognitifs, ainsi que des régions temporales, pariétales et
frontales. Ces résultats suggèrent que les altérations rétiniennes reflètent non seulement
l'atteinte des voies visuelles, mais également une neurodégénérescence plus diffuse
affectant des réseaux cérébraux distribués.
Dans leur ensemble, ces travaux confirment que la rétine constitue une fenêtre
accessible du système nerveux central, permettant d'appréhender à la fois les dimensions
diagnostiques, fonctionnelles et cérébrales des neuropathies optiques inflammatoires.
L'intégration des données OCT, IRM et fonctionnelles ouvre des perspectives vers une
approche multimodale plus fine, susceptible d'améliorer la caractérisation des patients et
de contribuer à une médecine plus personnalisée dans la SEP et les pathologies
apparentées.
Thesis resume
This thesis lies within the field of inflammatory optic neuropathies, particularly in
the context of multiple sclerosis (MS) and its differential diagnosis, where optic nerve
involvement may represent an initial manifestation and a marker of central nervous
system involvement. It aims to evaluate the role of the retina, assessed using optical
coherence tomography (OCT), as a diagnostic and prognostic biomarker correlated with
structural brain alterations and functional outcomes, through a multimodal approach
combining imaging, radiomics, machine learning, and psychophysical assessment.
The first axis explores the utility of OCT as a diagnostic tool in inflammatory optic
neuropathies. Using radiomic features extracted from OCT images, both supervised and
unsupervised machine learning models were developed to discriminate between
different etiologies. The results show that advanced quantitative image analysis improves
classification performance compared to conventional approaches, suggesting potential
for etiological diagnostic support, particularly in early or atypical clinical presentations.
The second axis evaluates the prognostic value of OCT in MS by investigating the
relationships between retinal structural parameters, particularly the peripapillary retinal
nerve fiber layer (pRNFL) and the macular ganglion cell–inner plexiform layer (mGCIPL),
and visual function measured through contrast sensitivity. The findings demonstrate
significant associations between retinal thinning and functional impairment, highlighting
the relevance of OCT as a marker of neurodegeneration and as a complementary tool to
conventional functional assessments.
The third axis examines the relationships between retinal measurements and
brain MRI data. Correlation analyses between cortical thickness and OCT parameters
reveal associations involving visual regions, cognitive networks as well as temporal,
parietal, and frontal areas. These findings suggest that retinal alterations reflect not only
involvement of the visual pathways but also more widespread neurodegeneration
affecting distributed brain networks.
Overall, this work supports the concept that the retina represents an accessible
window into the central nervous system, enabling the assessment of diagnostic,
functional, and cerebral aspects of inflammatory optic neuropathies. The integration of
OCT, MRI, and functional data opens new perspectives toward a more refined multimodal
approach, with the potential to improve patient characterization and contribute to more
personalized medicine in MS and related disorders.