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Chapitre 35
Imagerie des infections de la surface oculaire

N. Bouheraoua, A. Levy, A. Labbé, C. Baudouin

Introduction
De manière générale, les infections de la surface oculaire sont diagnostiquées sur l'interrogatoire (présence de facteurs de risque, signes fonctionnels), l'examen biomicroscopique et l'examen microbiologique. Les kératites infectieuses, caractérisées par une inflammation cornéenne en réaction à un micro-organisme (bactéries, virus, champignons ou amibes), sont des pathologies sévères pouvant entraîner des complications irréversibles, allant jusqu'à la cécité [ 1]. Pour prévenir ces complications et limiter l'extension de la cicatrice cornéenne, l'initiation rapide d'un traitement approprié est essentielle. Les objectifs de ce traitement sont d'éradiquer rapidement l'agent ou les agents infectieux et de contrôler l'inflammation et l'atteinte tissulaire afin de préserver la transparence cornéenne. Le succès thérapeutique dépend de la rapidité d'une prise en charge adaptée au germe. Les examens paracliniques sont donc nécessaires pour poser le diagnostic avec certitude : examen direct et mise en culture des prélèvements de cornée, biopsies et analyse histopathologique de la cornée, mais aussi d'autres techniques biologiques comme la PCR ( polymerase chain reaction ). Enfin, l'imagerie multimodale , notamment la microscopie confocale in vivo et la tomographie en cohérence optique, apporte une aide majeure dans le diagnostic.
Microscopie confocale in vivo (IVCM)
Principe
La microscopie confocale in vivo est une technique avec contact mais considérée comme non invasive permettant d'obtenir des images de haute résolution, à l'échelle cellulaire, des tissus qui composent la surface oculaire. Elle est principalement utilisée dans les kératites infectieuses, les dystrophies de la cornée et la chirurgie cornéenne. Son principe a été décrit la première fois par Marvin Minsky en 1955 [2] et repose sur un balayage frontal de la cornée. L'appareil éclaire une petite portion de tissu qui est observée de manière « confocale» (les systèmes d'observation et d'illumination sont focalisés en un même point), et la lumière provenant des coupes optiques supérieures et inférieures est donc filtrée, réduisant les interférences lumineuses. Seule la lumière réfléchie par le plan focal est ainsi analysée, ce qui permet d'obtenir une image en coupe optique beaucoup plus nette qu'avec un système microscopique conventionnel. Le système HRT (Heidelberg Retinal Tomograph, Heidelberg Engineering, GmBH, Germany) associé au module RCM (Rostock Corneal Module) fournit des images de 400 μm par 400 μm, avec une résolution axiale de 7,6 μm.
La microscopie confocale de haute résolution ( confocal microscopy through focusing [CMTF]) est une technique plus rapide et automatisée. Elle se fonde sur les variations d'intensité de la lumière réfléchie par les couches de la cornée. La résolution de cette technique est inférieure à 5 μm et permet ainsi une analyse morphologique encore plus précise qu'avec les derniers modèles de type HRT. Elle n'est cependant pas disponible en routine pour le moment.
Apport de l'IVCM dans le diagnostic et la prise en charge des kératites infectieuses
En permettant une visualisation directe de certains types de micro-organismes (champignons filamenteux, amibes et certaines bactéries), l'IVCM joue un rôle important dans le diagnostic positif et différentiel des kératites infectieuses. Néanmoins, l'examen en IVCM est opérateur-dépendant dans l'acquisition comme dans l'interprétation des images; une étude de 2010 a rapporté qu'une acquisition réalisée par un opérateur expérimenté non médecin a une sensibilité plus importante que celle réalisée par un médecin non expérimenté [ 3].
Kératites bactériennes
Bien que les caractéristiques épidémiologiques et microbiologiques des kératites bactériennes puissent varier géographiquement, les bactéries demeurent les micro-organismes principalement responsables de kératites infectieuses dans les climats tempérés [1 , 4]. La plupart des bactéries ayant une taille inférieure ou proche de la limite de résolution de l'ICVM (soit 5 μm), peu d'études ont décrit les aspects des kératites bactériennes avec cette technique d'imagerie. La très grande majorité des bactéries ne peuvent donc pas être visualisées directement, à l'exception de celles ayant une morphologie particulière, une forme filamenteuse ou une grande taille comme Bacillus cereus [5], Borrelia burgdorferi [6] ou Nocardia [7] et dans les kératites microcristallines [8]. La résolution actuelle est, en général, insuffisante pour différencier les bactéries des cellules inflammatoires et des débris cellulaires, et le prélèvement cornéen par grattage et mise en culture (et/ou analyse génomique) reste donc l'examen de référence.
Kératites virales
Les infections virales sont une cause fréquente de kératites infectieuses, et celles à herpes simplex virus (HSV) sont parmi les plus fréquentes dans les pays développés [ 9]. Les signes cliniques étant souvent non spécifiques, des examens complémentaires sont souvent utiles. Comme pour les kératites bactériennes, l'utilité de l'IVCM dans le diagnostic et la prise en charge des kératites virales est limitée par sa résolution actuelle, et peu d'études ont réellement évalué son potentiel en tant qu'outil diagnostique. Néanmoins, la microscopie confocale a été utilisée pour suivre les altérations tissulaires induites par les infections herpétiques et adénovirales. Des infiltrats de cellules dendritiques sous-épithéliales ou encore des cellules épithéliales « ballonisées» hyper-réflectives (2 à 3 fois la taille des cellules épithéliales) peuvent être retrouvés dans les zones de kératite [ 10] (fig. 35-1
Fig. 35-1
a. Images de microscopie confocale in vivo de la cornée dans un cas de kératite en archipel. Cellules infectées hyperréflectives ballonisées (2 à 3 fois la taille des cellules épithéliales) observées au niveau des zones de kératite. b. Examen biomicroscopique à la lampe à fente d'une kératite virale en archipel.
). L'IVCM serait aussi utile dans le diagnostic différentiel de pathologies associées à un œdème de cornée. Par exemple, chez des patients ayant un diagnostic de kératite disciforme à HSV, la visualisation d'anomalies endothéliales typiques d'un syndrome irido-cornéo-endothélial ( ICE syndrome ) telles que l'« épithélialisation» des cellules endothéliales ou la visualisation de cellules endothéliales anormalement élargies diffuses, caractéristiques de la dystrophie endothéliale de Fuchs , permettrait de différencier ces pathologies d'une kératite herpétique disciforme [11 , 12].
Kératites fongiques
Les kératites fongiques sont fréquemment sévères, avec un risque important de morbidité oculaire [13]. Les méthodes de diagnostic microbiologique comme l'examen direct des prélèvements, la culture fongique, ou récemment la PCR ont des degrés variables de sensibilité (entre 40 % et 99 %). Seuls 65 % à 75 % des examens directs sur prélèvements colorés en Gram ou en Giemsa sont positifs pour les champignons [14], et un quart des cultures fongiques ne deviennent positives qu'à partir de 2 semaines, voire plus. Ce délai dans le diagnostic, et donc dans l'initiation d'un traitement approprié, peut contribuer au pronostic péjoratif [14]. Les champignons filamenteux de type Aspergillus et Fusarium sont les plus fréquemment responsables de kératites fongiques, et apparaissent en IVCM comme des filaments enchevêtrés hyper-réflectifs d'environ 3-10 μm de largeur et 200-400 μm de longueur (fig. 35-2
Fig. 35-2
a. Examen biomicroscopique à la lampe fente d'un cas de kératite fongique à Fusarium. b. Images de microscopie confocale in vivo de la cornée montrant des champignons filamenteux au niveau du stroma antérieur dans un cas de kératite à Fusarium.
).
Le pronostic des kératites à Aspergillus étant moins bon que celui des kératites à Fusarium et les traitements pouvant aussi différer, il est donc judicieux de chercher à les différencier précocement. Brasnu et al. ont rapporté une différence d'angulation entre les ramifications des filaments visualisés : 90° pour les Fusarium contre 45° pour les Aspergillus [15]. D'après les données de la littérature, la sensibilité et la spécificité de l'IVCM dans la détection de ces champignons sont de 66,7 % à 85,7 % et de 81,4 % à 100 %, respectivement. Chidambaram et al. ont retrouvé une variation de la sensibilité et de la spécificité de l'IVCM en fonction du stade d'évolution : sensibilité élevée (95 %) et spécificité faible (53 %) au stade précoce (symptômes datant de moins de 4 jours), mais sensibilité plus faible (72 %) et spécificité plus élevée (91 %) dans les formes tardives (plus de 10 jours depuis les premiers signes) [16].
Un prélèvement cornéen par grattage peut s'avérer trop superficiel pour ces lésions fongiques qui sont souvent profondes; l'IVCM est alors un outil important pour compenser le risque de faux négatif en culture [ 17 , 18]. L'IVCM est utilisée non seulement pour le diagnostic, mais également pour évaluer l'efficacité du traitement et ses effets toxiques. On constate une diminution progressive de la densité des filaments et du nombre de cellules inflammatoires lorsque le traitement est adapté, avec à terme une normalisation de l'aspect des kératocytes du stroma.
Kératites amibiennes
Les kératites amibiennes sont aussi des infections à risque de séquelles sévères. Le diagnostic et la mise en place d'un traitement adapté sont souvent retardés, à l'origine de ce mauvais pronostic. Le diagnostic microbiologique par examen direct et culture peut prendre plusieurs jours à plusieurs semaines, avec un taux de positivité compris entre 0 % et 68 % [ 19]. La PCR est la technique de référence avec une spécificité de 100 % [20], mais elle n'est pas facilement accessible sur tout le territoire et sa sensibilité n'est que de 80 % environ, notamment en raison des nombreuses causes de résultats faussement négatifs, par exemple lorsque les prélèvements sont trop superficiels ou en cas de présence d'inhibiteurs de PCR dans l'échantillon (résidus de collyres à la fluorescéine ou anesthésiques topiques).
L'IVCM devient alors particulièrement intéressante, notamment en présence d'infiltrats trop profonds pour être accessibles aux prélèvements, ou lors de résultats microbiologiques négatifs, ou encore dans des cas de progression lente du micro-organisme, voire en cas de co-infection (situation d'ailleurs fréquente, pouvant masquer une infection amibienne si le prélèvement bactériologique est revenu rapidement positif). Selon les études, la sensibilité et la spécificité de l'IVCM dans les kératites amibiennes varient respectivement de 56 % à 100 % et de 77 % à 100 %. La présence de trophozoïtes et de lésions rondes hyperréflectives avec halo hyporéflectif est pathognomonique de kératite amibienne (fig. 35-3
Fig. 35-3
a. Examen biomicroscopique à la lampe à fente d'une kératite amibienne avec atteinte du stroma chez un patient porteur de lentilles de contact et traité par corticoïdes locaux. b. Images de microscopie confocale in vivo montrant des kystes d' Acanthamoeba au sein de l'épithélium. Les kystes apparaissent comme des structures rondes hyperréflectives avec parfois un aspect en double paroi. c. Coupe en tomographie par cohérence optique (OCT) montrant un œdème cornéen avec infiltrat stromal hyperréflectif.
), mais il existe malheureusement beaucoup d'images qui peuvent y ressembler pour un examinateur non averti. Si la présence de ces signes en microscopie confocale permet une certitude diagnostique et une mise en place rapide du traitement anti-amibien [21], une inflammation cornéenne importante peut entraîner une hyperréflectivité en IVCM qui masque les images évocatrices [16]. La kératonévrite radiaire, signe quasi pathognomonique de kératite amibienne à la lampe à fente, peut aussi être observée en en IVCM, jusque dans 7,1 % des kératites amibiennes avérées malgré une PCR négative [21 , 22] (fig. 35-4
Fig. 35-4
a. Patient de 32 ans présentant une kératite amibienne, ulcération épithéliale avec prise de fluoroscéine, précipités rétrocornéens et kératonévrite radiaire sur 360°. b. Image de microscopie confocale in vivo retrouvant des nerfs élargis évocateurs de kératonévrite radiaire. c. Image en OCT en face de kératonévrite radiaire. L'OCT en face retrouve des nerfs élargis hyperréflectifs.
).
Comme pour les autres causes infectieuses de kératites, l'IVCM permet de suivre l'efficacité du traitement, car il est souvent difficile de distinguer les effets toxiques du traitement anti-amibien de ceux d'une progression de l'infection à Acanthamoeba . La répétition systématique et rapprochée d'examens de microscopie confocale a montré que les trophozoïtes et les kystes disparaissent en règle au bout de 4-6 semaines [21].
Tomographie en cohérence optique (OCT)
L'OCT ou optical coherence tomography est une technique d'imagerie sans contact permettant d'obtenir in vivo des coupes anatomiques de résolution tissulaire de la surface oculaire et du segment antérieur de l'œil. En pratique clinique, elle est principalement utilisée pour obtenir des mesures quantitatives et qualitatives des structures cornéennes. Par rapport à l'IVCM, l'OCT permet d'obtenir une vision plus macroscopique de la cornée, mais au prix d'une bien moindre résolution spatiale.
Le principe de l'OCT repose sur le concept d'interférométrie à faible cohérence. Une onde électromagnétique de longueur d'onde proche de l'infrarouge (800 nm) est envoyée vers le tissu à étudier et l'onde réfléchie par les différentes interfaces est analysée de façon à obtenir des images en coupes du tissu in vivo, par comparaison du délai et de l'intensité de la lumière réfléchie sur le tissu par rapport à la même lumière réfléchie sur un miroir de référence. L'OCT permet de compléter les informations observées par un examen clinique des kératites infectieuses à la lampe à fente, notamment en permettant une mesure précise de la profondeur et de l'étendue de l'infiltrat cornéen et de l'œdème périlésionnel. Ces mesures peuvent être répétées au cours du suivi sous traitement. Une diminution de l'infiltrat en OCT oriente vers une bonne évolution et précède souvent l'amélioration clinique, tandis qu'une augmentation de l'infiltrat alerte sur un échec thérapeutique. L'infiltrat cornéen apparaît hyperréflectif sur les coupes OCT, et l'intensité de cette hyperréflectivité dépend de la densité de l'infiltration. Cette analyse qualitative de l'infiltrat peut aider lors du suivi sous traitement (fig. 35-5
Fig. 35-5
a. Coupe en OCT d'un infiltrat stromal hyperréflectif amibien avec œdème cornéen au moment du diagnostic (patient de la fig. 35-3). b. Coupe OCT de ce même infiltrat stromal après 3 mois de traitement par PHMB et désomédine. Nette résorption de l'œdème cornéen. Diminution de l'épaisseur de l'infiltrat hyperréflectif, avec léger amincissement stromal et compensation épithéliale.
).
L'OCT cornéen peut apporter des informations semi-quantitatives, comme le degré d'accumulation de cellules inflammatoires hyperréflectives en regard de l'endothélium (précipités rétrocornéens), ou le niveau d'amincissement cornéen sévère qui alerte, là encore, sur un risque de perforation avant qu'un simple examen à la lampe à fente ne puisse l'évoquer. L'OCT peut également orienter sur le diagnostic étiologique : une kératonévrite radiaire perçue comme une hyperréflectivité linéaire visible en OCT en face (de taille et de profondeur variables) suggère fortement une kératite amibienne (voir fig. 35-4
Fig. 35-4
a. Patient de 32 ans présentant une kératite amibienne, ulcération épithéliale avec prise de fluoroscéine, précipités rétrocornéens et kératonévrite radiaire sur 360°. b. Image de microscopie confocale in vivo retrouvant des nerfs élargis évocateurs de kératonévrite radiaire. c. Image en OCT en face de kératonévrite radiaire. L'OCT en face retrouve des nerfs élargis hyperréflectifs.
), tandis qu'une plaque endothéliale hyperréflective est très en faveur d'une kératite fongique [18]. Quant à l'OCT-angiographie de segment antérieur (OCT-A) , il permet de visualiser de manière non invasive les vaisseaux sanguins au niveau de la surface oculaire. Par rapport à l'examen biomicroscopique, il permet d'identifier précisément un vaisseau anormal, peu visible par une modification de la transparence tissulaire. L'OCT-A permettrait le suivi d'une néovascularisation lors de cicatrice herpétique ou de trachome, par exemple.
Topographie cornéenne
À distance de la phase aiguë et en fonction de la profondeur de l'opacité cornéenne (mesurée par OCT), une photokératectomie thérapeutique (PKT) au laser Excimer peut être envisagée pour faire disparaître ou régresser celle-ci. Un autre traitement dans le contexte de kératite infectieuse est l'ablation par laser topoguidée. Celle-ci se fonde sur la topographie cornéenne, ce qui permet de corriger des aberrations cornéennes de haut degré voire des erreurs réfractives sphérocylindriques, et ainsi de normaliser la surface cornéenne antérieure (fig. 35-6
Fig. 35-6
a. Topographie cornéenne de l'œil droit, chez une patiente présentant une cicatrice d'abcès cornéen bactérien (sur port de lentilles). On constate un aplatissement de la cornée au centre. b. Topographie cornéenne de l'œil gauche, normale, régulière. c. Coupe OCT de cette cicatrice mettant en évidence une hyperréflectivité stromale antérieure avec léger amincissement stromal et comblement épithélial. d. Coupe OCT de l'œil gauche. e. Pachymétrie cornéenne totale de l'œil droit. f. Pachymétrie cornéenne totale de l'œil gauche.
). Le traitement topoguidé est particulièrement intéressant dans la gestion des cicatrices cornéennes induisant des astigmatismes irréguliers, à condition que l'épaisseur cornéenne le permette encore [23].
Application des technologies futures dans le domaine des infections cornéennes
Récemment, l'intelligence artificielle (IA) connaît une avancée importante en ophtalmologie. En 2018, le premier article démontrant l'utilisation de l'IA dans le diagnostic des kératites fongiques a été publié. Wu et al. ont développé un programme permettant d'optimiser la détection de filaments fongiques sur des images de microscopie confocale. La sensibilité et la spécificité de cette technologie étaient élevées, respectivement 89,29 % et 95,65 %, par comparaison à l'examen de référence (diagnostic microbiologique pas grattage cornéen et mise en culture) [ 24], mais il n'y avait pas, dans cette étude déjà ancienne à l'échelle de l'IA, de différence significative entre cette méthode diagnostique automatisée et la détection manuelle par l'opérateur sur les mêmes images d'IVCM. Depuis, d'autres études ont évalué l'apport de l'IA dans le diagnostic des kératites infectieuses, notamment bactériennes, avec une bonne performance diagnostique [25].
Conclusion
L'IVCM et l'OCT sont des techniques d'imagerie non invasives qui offrent des images de haute résolution de la cornée. Le diagnostic ou la simple suspicion d'un agent infectieux responsable étant un moment essentiel pour la prise en charge et le pronostic des kératites infectieuses, l'imagerie multimodale joue un rôle important dans ce contexte. En répétant les examens durant l'évolution de l'infection, l'IVCM et l'OCT peuvent aussi être utilisés pour évaluer l'efficacité du traitement et la cicatrisation lors des kératites infectieuses. Le développement prochain en routine de l'OCT ultra-haute résolution (UHR-OCT) rendra possible une précision quasi histologique des images, avec une résolution axiale de 1-4 μm sur 12 mm de profondeur [ 26]. Des pathogènes jusqu'alors invisibles en IVCM pourront certainement être détectés. Enfin, l'application de l'IA, fondée sur des photographies d'examen biomicroscopique, sera très probablement développée pour optimiser le diagnostic de kératites infectieuses, en déterminant de manière fiable la nature du micro-organisme responsable, ce qui permettra un gain en temps et en efficacité pour la prise en charge par le clinicien.
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