La plupart des thérapies géniques actuelles sont réalisées par injection d'un vecteur viral thérapeutique (en général un adeno-associated virus [AAV], AAV2 ou AAV8) dans l'espace sous-rétinien pour cibler les photorécepteurs et/ou l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR). Cela permet ainsi de traiter une zone spécifique de la rétine (par exemple la macula), de générer une forte concentration locale de vecteurs afin d'augmenter la proportion de cellules transduites, et de contribuer à échapper aux réponses immunitaires adaptatives en raison du privilège immunitaire relatif de l'espace sous-rétinien. De plus, la force hydrostatique de l'injection sous-rétinienne va pousser la suspension de vecteurs dans l'espace extracellulaire de la rétine externe, fournissant ainsi un réservoir potentiel de particules d'AAV pour une transduction supplémentaire après la réabsorption du liquide sous-rétinien initial.

L'efficacité de cette thérapie génique va dépendre de multiples facteurs, notamment d'un design optimisé du vecteur AAV et du transgène qu'il apporte, d'une production de vecteurs de haute qualité, avec notamment peu de particules vides sans bénéfice thérapeutique et potentiellement immunogènes, ainsi que du choix d'une fenêtre thérapeutique appropriée à la maladie. L'élément le plus critique et probablement le moins prévisible est ensuite celui de la délivrance chirurgicale en sous-rétinien, qui doit limiter le traumatisme chirurgical tout en optimisant la transduction virale d'un maximum de cellules cibles dans une région rétinienne pertinente. Afin de minimiser le risque inflammatoire, la plupart des protocoles incluent la prescription d'un immunosuppresseur, le plus souvent des corticoïdes débutés 48 heures avant la chirurgie à la dose 1 mg/kg/jour, avec une décroissance progressive sur près d'un mois.

L'injection sous-rétinienne se déroule classiquement sous anesthésie générale après une vitrectomie 23 ou 25 G le plus couramment. L'emploi d'un colorant est courant – triamcinolone ou bleu selon l'habitude du chirurgien –, aidant au décollement postérieur du vitré. Cette vitrectomie est d'autant plus délicate que le vitré est dense, comme chez l'enfant. Il est probable que cette vitrectomie n'ait pas besoin d'être complète pour pouvoir atteindre l'aire à traiter, mais elle doit limiter le risque de décollement de rétine post-chirurgie favorisé par la persistance et l'accroissement de tractions vitréorétiniennes.

Le patient doit par ailleurs être informé du risque de développement d'une cataracte, inhérent à la vitrectomie.

Le volume d'injection est variable selon le protocole, entre 100 et 300 μl au maximum. Cette injection sous-rétinienne entraîne inévitablement un détachement des photorécepteurs de l'EPR qui les soutient, fragilisant potentiellement la fonction et la survie des photorécepteurs d'une rétine déjà fragilisée par la pathologie.

Pour limiter le traumatisme chirurgical, certains pratiquent une première bulle de décollement par injection d'un produit « physiologique» tel que le BSS ( balanced salt solution ) suivi d'un échange liquide-liquide avec la préparation virale [2]. Cette technique, peut-être moins traumatisante pour le détachement des photorécepteurs de l'EPR, permet au chirurgien de s'assurer avec la première bulle qu'il est bien dans le bon plan sous-rétinien et que la bulle décolle la macula. Elle implique cependant une manipulation supplémentaire avec un risque potentiel de dilution de la préparation virale. L'injection de la préparation thérapeutique, selon le protocole et l'équipe chirurgicale, peut se faire à l'aide d'une canule 41 G, par exemple, après avoir purgé la canule de toutes les bulles d'air. Cette injection est réalisée soit par l'aide opératoire, soit par une perfusion automatique qui permet de mieux contrôler la vitesse d'injection. Dans la plupart des protocoles, le site d'injection est localisé en temporal supérieur, dans une zone avasculaire. Cela permet d'orienter la bulle d'injection vers la fovéa.

Le rapport de cas d'injections sous-rétiniennes compliquées par un trou maculaire a suscité de vives discussions sur le rapport risque/bénéfice de soulever une rétine maculaire déjà fragilisée. La macula demeure cependant la cible privilégiée de la plupart des thérapies innovantes. Des discussions actuelles tournent autour du nombre de rétinotomies pour optimiser le traitement de la macula sans soulever la fovéa, avec la suggestion d'en augmenter le nombre pour traiter la fovéa sans la détacher. On notera que chaque rétinotomie peut être sujette à une atrophie locale secondaire voire au développement d'une fibrose sous-rétinienne favorisée par un traumatisme local de l'EPR par la canule au moment de l'injection ( touch down ) (fig. 48-2b,c). La multiplication des rétinotomies augmente donc ce risque d'atrophie iatrogène dans des aires visuelles probablement utiles au patient et il n'existe pas de certitude qu'elle permette de mieux traiter la fovéa qu'une simple bulle injectée en temporal supérieur. Certains ont proposé une approche combinant une injection à proximité de la région maculaire sans la détacher [3 , 4].

La localisation sous-rétinienne de l'injection peut être surveillée par l'OCT peropératoire. Une attention particulière sera accordée pour éviter le reflux de la suspension virale dans le vitré. En effet, non seulement un reflux diminuerait la dose de particules délivrées en sous-rétinien, mais la présence de particules virales dans le vitré pourrait de plus stimuler la réponse immunitaire contre les particules virales et limiter l'efficacité de celles-ci dans l'espace sous-rétinien. Pour éviter cela, un lavage par le liquide de perfusion peut être réalisé. Une rétinophotographie et un OCT en fin d'injection pour documenter la localisation de la bulle (fig. 48-2a) sont recommandés afin de servir de traçabilité en cas de complications postopératoires; surtout, ils permettront de corréler l'emplacement de la bulle aux résultats fonctionnels et structurels ultérieurs.

Certains protocoles n'utilisent pas de tamponnement en fin d'intervention. La plupart d'entre eux, cependant, réalisent un échange liquide-air. Comme pour toutes les vitrectomies, un examen soigneux de la périphérie rétinienne en fin de chirurgie, afin de dépister d'éventuelles déchirures, doit d'ailleurs être systématique et bénéficier d'un barrage préventif par endolaser en cas de lésions. Il est aussi courant de réaliser une injection sous-conjonctivale de corticoïdes en fin de chirurgie pour limiter l'inflammation postopératoire.

Le sujet est en général hospitalisé le soir de la chirurgie avec un positionnement postopératoire en décubitus dorsal. Le port d'une coque de protection, transparente si disponible, est recommandé dans les jours qui suivent, surtout chez l'enfant, afin de limiter les frottements intempestifs et les risques d'hypotonie.

Concernant la thérapie cellulaire sous-rétinienne, celle-ci a été surtout développée pour les cellules de l'EPR. L'injection peut se réaliser soit en suspension cellulaire, soit sous la forme d'un tissu structuré polarisé sur un support inerte ou biologique comme la membrane amniotique, l'ensemble ressemblant à un timbre-poste. Dans ce cas, toute une instrumentation a été mise au point pour positionner le patch en sous-rétinien et en respecter l'orientation pôle apical vers le haut [5].

Contrairement à l'injection sous-rétinienne, l'injection intravitréenne (IVT) est une procédure mini-invasive, simple, réalisée en ambulatoire et largement employée en soins courants depuis l'avènement des anti-VEGF ( vascular endothelial growth factors ). Réalisée sous anesthésie locale dans des conditions d'asepsie rigoureuse, elle n'est pas dénuée de risques dont le premier est celui de l'endophtalmie, son incidence étant évaluée entre 0,049 % et 0,056 % selon les études [6].

En raison de la dilution dans la cavité vitréenne, l'IVT nécessite des doses plus élevées que pour la délivrance sous-rétinienne. Des uvéites antérieures ou intermédiaires surviennent dans près de 43 % des cas avec un effet dose-dépendant [7].

La délivrance des particules virales par IVT est principalement employée pour des protocoles ciblant les cellules de la rétine interne, notamment les cellules ganglionnaires (cas des protocoles de thérapie génique pour la neuropathie optique de Leber ou d'optogénétique ciblant les cellules ganglionnaires). En effet, la pénétration des virus AAV injectés en IVT est fortement limitée par la membrane limitante interne (MLI), qui constitue une barrière physique majeure à la pénétration des particules virales vers la rétine externe chez les primates, contrairement aux modèles murins, où la MLI, beaucoup plus fine, est plus perméable. De nombreux travaux, cependant, visent à modifier les caractéristiques de la capside virale, par évolution dirigée entre autres, afin d'obtenir une meilleure pénétration des virus thérapeutiques vers la rétine externe [8]. C'est, par exemple, le cas de l'AAV2-7m8, conçu pour améliorer la pénétration rétinienne, qui présente cependant une efficacité très restreinte : la transduction du virus chez le primate non humain se limite essentiellement à la fovéa, où la MLI est physiologiquement plus fine, ainsi qu'aux zones adjacentes aux points d'entrée vasculaires, où la MLI est partiellement fenêtrée. Aussi, l'AAV2-7m8 peut être un bon virus pour transduire les cônes fovéolaires, mais pas pour une surface plus grande de rétine externe maculaire [9].

Certains ont proposé d'injecter la préparation virale sous la MLI pour éviter les désagréments de la barrière [10], mais cette méthode – plus invasive que les IVT, moins que les injections sous-rétiniennes –, nécessitant une vitrectomie au bloc, est finalement peu utilisée.

Les travaux en cours avec des capsides AAV modifiées pourraient générer de nouveaux vecteurs avec une meilleure pénétration vers la rétine externe et une moindre réponse immunitaire [11].

Afin de permettre un abord de la rétine externe tout en limitant le traumatisme associé à la vitrectomie, la voie d'injection suprachoroïdienne est en plein développement. Elle permet un accès direct aux couches externes sans décollement rétinien, ni effraction vitréenne. Sa réalisation s'effectue à l'aide d'une micro-aiguille ou d'un cathéter guidé par l'OCT injectant le vecteur entre la choroïde et la sclère [12]. Elle est actuellement utilisée dans un essai thérapeutique sur la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) néovasculaire (www.clinicaltrials.gov , NCT04514653) et pourrait prendre plus d'essor dans les prochaines années. Les limites en sont la pénétration variable des virus AAV à travers la membrane de Bruch, la nécessité d'utiliser des doses plus élevées qu'en sous-rétinien et, surtout, le risque de diffusion systémique et d'une réaction inflammatoire locale plus importante.

Ainsi, la voie d'abord sous-rétinienne reste la voie privilégiée pour la délivrance des thérapies géniques et cellulaires, mais elle nécessite un chirurgien expert pour en limiter les complications. Le développement de vecteurs viraux traversant plus efficacement la MLI et moins immunogènes, de même que le développement de l'injection suprachoroïdienne pourraient changer les considérations chirurgicales dans les années à venir. De plus, le développement de la chirurgie robotisée permettrait de « sécuriser» l'injection sous-rétinienne, notamment pour des chirurgiens moins entraînés, avec une technique plus reproductible dans des essais multicentriques impliquant de nombreux chirurgiens [13].

Ce sont les plus anciens des systèmes de stimulation rétinienne, puisque leur principe a été décrit dans les années 1990, quand il a été démontré qu'une stimulation prérétinienne avec une électrode pouvait provoquer un phosphène chez un patient aveugle par rétinopathie pigmentaire et qu'une deuxième stimulation voisine pouvait aboutir à la perception d'un second phosphène [17]. De là est née l'idée des stimulateurs prérétiniens composés de deux parties : une partie extraoculaire avec une caméra montée sur des lunettes, créant un signal vidéo transmis à un processeur de poche qui code ce signal en impulsions électriques; le signal électrique retourne aux lunettes pour être transmis sans fil à la partie intraoculaire, qui comprend un récepteur fixé sur la sclère d'où part un câble se finissant en stimulateur prérétinien fixé sur le pôle postérieur après passage transscléral en avant de l'ora serrata.

Les temps opératoires étaient : d'abord, fixation sclérale de la partie extraoculaire, en temporal, pour être accessible plus tard à la transmission sans fil de la stimulation; puis vitrectomie complète avec ablation de la hyaloïde postérieure; enfin, réalisation d'une sclérotomie sous un volet scléral pour protéger le passage du ruban portant les électrodes de stimulation à l'extrémité. Pour parfaire la stabilité du système et le contact le plus étroit possible entre les électrodes et la rétine, la fixation du ruban de stimulation se faisait par un clou intraoculaire prenant le stimulateur, la rétine, la choroïde et la sclère. Cette dernière étape était fondamentale pour améliorer les résultats de la stimulation, d'autant que sa qualité était directement liée à la distance entre les électrodes et la rétine (fig. 48-3a,b).

L'intervention chirurgicale d'implantation de ces systèmes durait de 1 heure 30 à 2 heures 30, durée peu différente entre les systèmes prérétiniens (Argus II® et IRIS® I et II) et avec des complications semblables : problème d'érosion conjonctivale en temporal, en regard de l'antenne de réception du signal électrique, hypotonie par fuite sur la sclérotomie d'introduction du stimulateur, endophtalmie et hémorragie rétinienne au point de fixation. En ce qui concerne Argus II® qui a été le seul des systèmes à être commercialisé, le taux de patients sans événements indésirables graves (EIG) était de 66 % lors de la première année d'étude de faisabilité contre 82 % de patients indemnes d'EIG dans les 2 ans après la phase de commercialisation. Cette amélioration semblait peut-être due à la meilleure formation des chirurgiens, mais surtout à l'amélioration de la technique chirurgicale grâce aux apports des différents chirurgiens mettant en commun leur expérience [18].

Au-delà des performances visuelles, ces stimulateurs prérétiniens avaient pour eux une relative simplicité d'implantation et peu de contre-indications liées à la technique chirurgicale : pas d'énophtalmie pour faire communiquer les parties intra- et extraoculaires, et une longueur axiale de moins de 26 mm pour fixer la languette de simulation au pôle postérieur.

Pour simplifier les possibilités de stimulation des cellules rétiniennes résiduelles dans une dystrophie progressive, les tentatives utilisant les photodiodes sont apparues dans les années 2000. Les premières études de puces sous-rétinienne sans fil utilisaient 5000 photodiodes implantées sous la rétine de patients aveugles par rétinopathie pigmentaire (Système Optobionics®) capables de transformer les images naturelles en stimulations électriques [19], alors que, pour les systèmes prérétiniens, cette transformation était accomplie par le boîtier porté à la ceinture. Malheureusement, les diodes, stimulées par la lumière naturelle, n'étaient pas capables de donner un signal assez puissant pour être perçu et transmis par la rétine atrophique. Pour compenser cette faible puissance, il fallait augmenter l'intensité des courants en le couplant à une source d'énergie.

Le principe des photodiodes sous-rétiniennes semblait cependant plus efficace que celui des stimulations épirétiniennes et des circuits électroniques ont donc été introduits afin d'amplifier les courants de chaque photodiode (dispositif Alpha-IMS®, puis Alpha-AMS® de Retina Implant AG, Allemagne). Le fonctionnement de ces circuits impliquant une alimentation électrique, il fallait relier l'implant par un fil a une batterie localisée derrière l'oreille du patient [20]. L'avantage principal du système stimulable par la lumière naturelle sans codage de l'information visuelle était fortement contrebalancé par la complexité de la technique chirurgicale d'implantation. Les implications pratiques étaient lourdes, car il fallait poser sous la rétine un système complexe au cours d'une intervention de 6 à 8 heures. Un premier temps chirurgical faisait passer un câble de la région rétro-auriculaire à l'orbite en créant un trajet sous-périosté, puis le deuxième temps était réalisé : après ouverture conjonctivale circulaire au limbe, une vitrectomie complète était réalisée. La rétine était décollée par injection sous-rétinienne de BSS ou de viscoélastique et, après création d'un volet scléral au niveau de l'équateur, le stimulateur mis en attente dans la région orbitaire était fixé à la sclère et passé sous la rétine à la position déterminée en préopératoire. Une injection finale d'huile de silicone permettait de réappliquer la rétine au contact du stimulateur placé en avant de l'EPR [21].

Cette intervention de plusieurs heures faisant intervenir des spécialistes des implants cochléaires pour la partie du trajet sous-périostée et des spécialistes de la chirurgie de la rétine pour le reste était particulièrement difficile, à l'origine de dommages iatrogènes sur le stimulateur pendant sa mise en place. Il a également été noté des érosions conjonctivales et, dans une série de 6 patients consécutifs, un stimulateur a dû être remplacé car il était non fonctionnel après 9 mois.

Une autre solution d'implant sous-rétinien, la puce PRIMA®, répond à beaucoup des problèmes rencontrés jusqu'ici, non pas dans les dystrophies de la rétine, mais dans la DMLA atrophique. Le principe initial du système de photodiodes initié par la compagnie Optobionics au début des années 2000 avait échoué probablement en raison d'un signal provoqué trop faible pour être utilisable par une rétine interne trop remaniée dans une dystrophie rétinienne comme la rétinopathie pigmentaire avancée. Pour compenser cette insuffisance, l'amplification du signal par l'ajout de composants électroniques aux photodiodes avait amené à la conception du système Alpha-IMS®, puis Alpha-AMS® de Retina Implant, avec comme conséquence une manipulation chirurgicale extrêmement longue et difficile, source de défaillances du système et de complications chirurgicales. Le câble d'alimentation électrique du système est la source de ces limites.

Une autre possibilité pour augmenter la puissance de stimulation en restant sans fil est d'utiliser un projecteur de lumière dans le proche infrarouge, longueur d'onde invisible par la rétine; la puissance peut donc être augmentée dans certaines limites sans risque d'éblouissement pour la rétine en dehors du faisceau de stimulation, celui-ci amenant à la fois l'image et l'énergie à la puce sous-rétinienne.

Après plusieurs études animales pour vérifier la faisabilité et l'efficacité de la technique, la première implantation humaine a été faite chez l'homme en 2017. La puce carrée de 2 mm de côté pour une épaisseur de 30 microns comporte 378 unités de 100 microns portant chacune deux diodes en série stimulant une électrode active avec une électrode de retour. Surtout du point de vue chirurgical, la taille permet une implantation sous-rétinienne relativement simple. Le premier temps consistait à repérer sur rétinographie la cible de l'implantation [22]. Une vitrectomie à 3 voies est réalisée avec ouverture conjonctivale en temporal, transconjonctivale pour les deux autres trocarts. La hyaloïde postérieure est retirée avec marquage à la triamcinolone, puis la rétine postérieure est soulevée par injection sous-rétinienne de BSS grâce à une aiguille de 42 G. Souvent, le soulèvement maculaire est incomplet et on peut le terminer par une dissection manuelle de la rétine pour la détacher de l'EPR avec une pique ou avec une spatule sous-rétinienne. Une fois la macula soulevée, la sclérotomie temporale supérieure est agrandie à 3 mm et une rétinotomie également de 3 mm de long, parallèle à l'ora serrata et aux vaisseaux rétiniens, est réalisée. La puce est glissée en place sous la rétine. Une pince à action verticale aux mors protégés a été utilisée lors des premières implantations, remplacée plus tard par un injecteur spécialement dessiné. Une injection de perfluorocarbone liquide permet de réappliquer la rétine sur la puce. Il est possible de manipuler la puce à travers la rétine pour la déplacer à sa destination finale si elle n'est pas atteinte directement en fin d'injection. Le perfluorocarbone liquide est échangé contre de l'air, puis un mélange de gaz non expansif ou d'huile de silicone (fig. 48-4). Les sclérotomies sont fermées et la conjonctive ouverte en regard de la sclérotomie

Cette intervention est possible sous anesthésie locale, durant 90 minutes en moyenne. Dès la disparition du gaz ou après ablation de silicone 3 à 4 semaines après la chirurgie d'implantation, le système peut être testé, donc avec un délai court grâce à la simplicité de l'intervention. Les risques chirurgicaux sont limités à ceux de toute chirurgie intraoculaire (décollement de rétine, endophtalmie), avec seulement comme spécificité le risque d'apparition de néovaisseau choroïdien si l'implantation provoque des lésions de la membrane de Bruch.

La chirurgie des implants rétiniens a suivi en une vingtaine d'années une évolution tendant à la simplification des gestes grâce au choix des solutions. Initialement, les systèmes de stimulation épirétinienne était plus simples à implanter et ont donc été privilégiés, même si la qualité du signal transmis à la rétine était de mauvaise qualité, puisqu'il devait d'abord traverser la rétine interne avant de stimuler les cellules ganglionnaires et de repartir par les fibres optiques. Stimuler la rétine depuis l'espace sous-rétinien semble bien plus efficace pour la qualité du signal, mais pouvait devenir un cauchemar chirurgical tant que le stimulateur devait garder un câble pour avoir suffisamment d'énergie. L'arrivée de la puce PRIMA® sans fil est certainement le premier pas vers un système performant en diminuant de façon spectaculaire les contraintes chirurgicales [23].