Les traitements médicaux innovants : LE LASER OPHTALMOLOGIQUE

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1 Groupe n S2 - Aurélie Gabas 1 S2 - Julie Prevost - Luc Leroy THEME : Avancées scientifiques et réalisations techniques Les traitements médicaux innovants : LE LASER OPHTALMOLOGIQUE

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3 SOMMAIRE Introduction I. Le Globe oculaire, un appareil photo intelligent cependant fragile et réparable. 6 - L Œil humain, un organe au mécanisme aussi élaboré que les nouvelles technologies - Les déficiences ou affections de l œil traitées par le laser ophtalmologique - Les traitements dits "traditionnels" pour "réparer" notre appareil photo miniature: les lentilles et les lunettes. II. Le laser ophtalmologique, un traitement médical innovant... - Le laser : une technique tirant son fonctionnement de la physique quantique. - Les différents lasers ophtalmologiques qui corrigent ou atténuent les principales déficiences ou affections de l'œil. III. Un traitement médical innovant qui soulève un paradoxe entrainant une remise en question de son utilisation Les avantages faisant de ce traitement, une révolution médicale efficace... - Un traitement possédant des limites qui justifient parfois le recul de certains patients.. - Interview d une personne ayant eu recours à cette opération.. Conclusion. Lexique.... Synthèse personnelle d Aurélie.... Synthèse personnelle de Julie.... Synthèse personnelle de Luc... Bibliographie... Auteurs Partie I : Aurélie Gabas Partie II : Julie Prévost Partie III : Luc Leroy 3

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5 INTRODUCTION La vue est un des cinq sens primordiaux pour l'homme. Depuis le Moyen-âge, l'homme tente de corriger les défauts et les troubles de la vision, en étudiant l'œil de manière de plus en plus approfondie: c'est la naissance de l'ophtalmologie. Dès cette époque, les premiers outils de correction apparaissent : ce sont les ancêtres de nos lunettes. L'homme comprend alors que l'œil est un organe complexe au fonctionnement élaboré mais qui reste fragile et sujet à de nombreuses affections. Jusqu'à nos jours, l'ophtalmologie n'a cessé d'évoluer, permettant la découverte de nouvelles déficiences telles que le glaucome ou la déchirure rétinienne ainsi qu'une amélioration des traitements. Au fil des années les lunettes nées au XIIIème siècle sont concurrencées par l'apparition des lentilles de contacts vers la fin du XIXème siècle. Ces dernières prèsentent des avantages esthétiques et pratiques mais il faut attendre l'invention du laser pour pouvoir bénéficier d'un traitement optimal. Le laser, utilisant le modèle corpusculaire de la lumière pour les traitements ophtalmologiques, permet de guérir certains défauts de vision comme la myopie mais aussi de traiter des déficiences, comme la déchirure rétinienne, qui ne pouvait pas l'être auparavant. Le Laser ophtalmologique est un traitement médical innovant qui semble être, selon les cas, nécessaire ou indispensable. La technique du laser appliqué dans l'œil est-elle sans conséquences nuisibles et sans limites? Pour répondre à ce problème nous étudierons d'abord le mécanisme de l'œil, puis nous tenterons de comprendre le principe du laser et comment il s'applique à l'œil, enfin nous révélerons les avantages et les inconvénients de ce traitement. 5

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7 I. Le Globe oculaire, un appareil photo intelligent cependant fragile et réparable 1. L Œil humain est un organe au mécanisme aussi élaboré que les nouvelles technologies SON ANATOMIE Sur ce schéma en coupe de l œil, nous pouvons distinguer les différents composants de celui-ci et leurs positions au sein du globe oculaire. Egalement la description des différents constituants nous permet de comprendre le rôle qu ils jouent dans la perception des images. D après le schéma la rétine est composée de deux types de photorécepteurs que nous pouvons définir par : Les bâtonnets : Etant allongés, ils doivent leur nom à leur forme. Ils sont environ 130 millions. Ils sont absents de la fovéa et se logent à la périphérie. Ils ont une très grande sensibilité à la lumière, d'où leur capacité à percevoir de très faibles lueurs la nuit afin de permettre la vision nocturne. Ainsi ils ont une très faible perception des détails et des couleurs car plusieurs dizaines de bâtonnets ne sont liés qu'à une seule fibre du nerf optique. Ils contiennent une substance chimique appelée rhodopsine ou pourpre rétinien. Quand la lumière frappe une molécule de rhodopsine, celle-ci 7

8 génère un faible courant électrique. Les signaux ainsi recueillis forment un message qui est transmis aux cellules nerveuses de la rétine. Les cônes : Ils sont environ 5 à 7 millions à se loger dans la fovéa. Leur sensibilité à la lumière est très faible mais leur perception des détails est très grande pour deux raisons : il y a une densité très élevé de cônes dans la fovéa et surtout chaque cône de la fovéa transmet son information à plusieurs fibres du nerf optique. La vision est donc de jour. Ainsi ils ont une très bonne sensibilité aux couleurs. Ils sont de trois types selon le pigment qu'ils contiennent et ont donc une sensibilité à des ondes lumineuses de longueurs différentes : cônes contenant de l'erythropsine (sensibles au rouge), de la chlorarsine (vert), de la cyanopsine (bleu). LA MECANIQUE DE L APPAREIL OPTIQUE L œil est un globe pratiquement sphérique d environ 25mm de diamètre. Deux conditions assurent le bon fonctionnement de cet organe. Il lui faut d abord de la lumière qui, diffusée par un objet, pénètrera dans notre œil. Il faut également que les indispensables rayons soient envoyés pile sur leur cible, la rétine. Le transport des rayons lumineux dans l œil est assuré par la partie avant de l œil. Et ce grâce à deux lentilles naturelles, la cornée située à l extérieur, et le cristallin situé à l intérieur de l œil. La cornée est la partie transparente de la sclérotique et assure 80 /100 de la réfraction. Privée de vaisseaux sanguins (sinon on verrait trouble) elle est nourrie par un liquide fluide : l humeur aqueuse. Pour la suite de notre étude, il est indispensable de savoir qu elle est composée de plusieurs couches que nous définirons plus tard : l Epithélium pigmentaire et le stroma cornéen Ainsi les rayons lumineux subissent un phénomène de réfraction à l entrée et à la sortie de la cornée et du cristallin. La déviation de leur trajet, amène les rayons à converger sur la rétine sur laquelle se forme l image de taille plus petite et à l envers! La lumière entrant dans l œil est régulée par l Iris qui adapte la taille de la pupille à la luminosité. La lumière arrive finalement sur la première couche de la rétine composée de capteurs comme nous l avons vu précédemment à cône ou bâtonnets. Ce schéma, que nous avons réalisé à la main, permet d illustrer la formation d une image par l œil. On considère O le centre optique, F le point de convergence des rayons lumineux, AB un objet et A B son image. Les traits rose fléchés reprèsentent les rayons lumineux. On voit bien que l image A B se forme à l envers et plus petite qu AB. Cependant, un point précis de la rétine placé dans sa seconde couche nous offre une vision fine des détails et un rendu des couleurs : la fovéa. Pourquoi? D abord parce que la lumière arrive droit sur 8

9 les photorécepteurs, sans ralentissement ni pertes. Ensuite parce que la fovéa ne comporte que des photorécepteurs à cônes. Or la lumière, transporte des particules contenant de l énergie, les photons. Leur énergie est alors transformée en message nerveux par les photorécepteurs. Ce message sera transmis au cerveau via la troisième couche de la rétine, dont les fibres nerveuses reliées entre elles forment le nerf optique. A la sortie de celui-ci, les neurones, en passant par les synapses, permettront la diffusion du message nerveux émis par l œil eu cerveau. Alors cet œil épatant non? On pourrait en fait le modéliser par un appareil photo comme nous le montre ce dessin réalisé à la main. L Iris joue le rôle de diaphragme en bleu, le cristallin celui de l objectif en vert et la rétine celui des capteurs CCD en rouge! L ACCOMODATION Et la magie ne s arrête pas la! En effet, si l on arrive à percevoir une image qu elle soit loin ou proche de nous, c est grâce au cristallin. Lorsque vous regardez un objet lointain, vous utilisez peu votre cristallin. Les rayons de lumière arrivent quasiment parallèles et la réfraction par la cornée suffit à les projeter sur le fond de l œil. Le cristallin est un organe déformable puisqu il est relié au muscle ciliaire grâce à un réseau de filaments. Alors, au "repos", ce muscle est tendu. En conséquence, il étire le cristallin qui prend une forme mince et allongée. En revanche, les objets situés à moins de 6 mètres ne vous renvoient plus de rayons parallèles, ce qui modifie la réfraction. Pour compenser, dans la vision de près, le cristallin se bombe et épaissit parce que le muscle ciliaire se relâche. Résultat: une lentille plus épaisse à la surface plus courbe, qui dévie davantage la lumière. Cet ajustement s appelle l accommodation. L œil est un appareil optique vraiment très élaboré! D ailleurs les deux schémas ci-dessous illustrent l accommodation. On considère AB un objet et A B son image, le cercle tracé symbolise le globe oculaire. On appellera d ailleurs punctum remotum le point le plus éloigné que l on puisse voir, situé à l infini. Le punctum proximum correspond lui au point le plus proche que l on puisse percevoir, situé en moyenne à 25 cm. 9

10 2. Les déficiences ou affections de l œil traitées par le laser ophtalmologique Nous venons de découvrir de quoi était composé et comment fonctionnait notre œil. Il s agissait en revanche d un œil "normal" dit emmétrope. Malheureusement cet organe qui révèle une mécanique aussi élaborée que les nouvelles technologies d aujourd hui, peut connaitre des disfonctionnements liés le plus souvent à une déformation, qui engendrent une vision trouble ou de mauvaise qualité. De nos jours, 24 millions de Français, soit près de la moitié de la population, portent des lunettes ou des verres de contact pour corriger ces déficiences de l œil. Cela fait beaucoup de personnes à mauvaise vue! Dans la plupart des cas, ces défauts sont liés : - Soit à une mauvaise courbure de la cornée -dans le cas de l astigmatisme- - Soit à une anomalie de la longueur de l'œil -pour l'hypermétropie et la myopie-. Il existe cependant d autres troubles de la vision aussi courants tels que la presbytie voire même des infections ou des dégénérescences comme le glaucome ou le décollement rétinien. Mais en quoi consistent ces troubles? Quelles sont leurs origines? Pour y répondre étudions, Un par un les différents cas. La myopie : Objets éloignés flous, yeux plissés pour observer des détails lointains ou difficultés pour lire au tableau sont des symptômes révélant une myopie. Comme tous les défauts visuels, elle est due à un mauvais réglage optique. Il s agit en fait d un problème de mise au point. L œil emmétrope est comparable à un appareil photo. Or lorsqu un appareil photo fonctionne bien, l'image de l'objet s'imprime sur la pellicule, quelle que soit la distance. 10

11 De la même façon, pour un œil qui ne présente pas de défaut de vision, l'image d'un objet observé se forme exactement sur la rétine. En revanche, dans le cas d'un œil myope, la mise au point a lieu en avant de la rétine. Dans la plupart des cas, ce phénomène s'explique par un œil "trop long" ou un cristallin trop convergent. On dit alors que l'image qui se forme sur la rétine est "diffuse" et imprécise. Le cerveau reçoit par conséquent l'image d'un objet flou. Un œil myope voit très bien de près, mais plus l'objet s'éloigne et plus la vision est trouble. La zone de netteté raccourcit proportionnellement à l'importance du défaut : plus la personne est myope, plus elle doit approcher un objet de ses yeux pour le distinguer clairement. Pour se rendre compte de la différence, étudions la vison d'un œil normal à l aide de ce schéma : L'image est projetée exactement sur la rétine qui tapisse le fond de l œil. L'objet est précisément perçu par le cerveau : ici symbolisé par le point rouge. Regardons à présent le cas d un œil myope avec le schéma ci-dessous. Un œil myope concentre la lumière en avant de la rétine, formant alors l image non pas sur mais devant celle-ci. Résultat les rayons se croisent, se brouillent et la rétine ne reçoit de l image qu'une réflexion étirée et diffuse. L'objet est donc perçu flou par le cerveau comme nous le montre le point rouge trouble. Pas de panique!!! On peut la diagnostiquer facilement et la soigner. En effet les symptômes sont faciles à identifier. Nous pouvons vous annoncer que vous êtes myope si : - Vous plissez les yeux pour voir les objets lointains - Vous croisez un ami sans le reconnaitre - Vous écrivez le nez collé à votre feuille. 11

12 De plus, il existe des méthodes permettant d'évaluer l'acuité visuelle des enfants dés le plus jeune âge. Pour diagnostiquer une myopie, le médecin dilate la pupille du nourrisson à l'aide d'un collyre et, à l aide d'un petit faisceau lumineux, observe le fond de l'œil. Nous verrons plus tardque le laser ophtalmologique permet de la soigner. L Hypermétropie L'hypermétropie se caractérise par une vision moins nette, surtout de près. Cette déficience de l œil s'accompagne en général d'une sensation de fatigue visuelle. Elle peut apparaître à tout âge, mais se corrige très bien. En effet, dans le cas de l hypermétropie, la gêne se manifeste d avantage de près que de loin, à l inverse du myope. A l origine de ce défaut, on trouve un œil dit "trop court" ou pas assez puissant pour sa longueur c'est-à-dire une cornée pas assez bombée. Ainsi, l image d un objet lointain, ne se forme pas sur la rétine comme dans le cas de l œil emmétrope, mais en arrière de celle-ci. La vision est donc floue et elle ne devient nette qu'au prix d'une accommodation forcée qui, de longue durée, se révèle éprouvante. Plus l'hypermétropie est importante, plus la tâche est proche (lecture, écriture, travaux minutieux) et plus la fatigue visuelle augmente. Vision d un œil hypermétrope. L image se forme en arrière de la rétine. De même que pour la myopie, il y a des signes symptomatiques permettant de la détecter. Vous êtes même peut être hypermétrope sans le savoir! Consultez un ophtalmologiste si votre fatigue visuelle se traduit par : - Des douleurs et des picotements - Des maux de têtes, notamment en fin de journée ou lorsque vous bricolez ou regardez la télévision. - Des difficultés pour lire. Presque naturelle chez les jeunes enfants, l'hypermétropie disparaît souvent d'elle-même au fur et à mesure que l'œil grandit, en général vers 6-7 ans. Environ jusqu'à 30 ans, ce défaut, lorsqu'il est faible, est compensé par un effort non pénalisant. En revanche, après cette limite, les capacités d accommodation deviennent insuffisantes : le défaut visuel doit obligatoirement être corrigé. L Astigmatisme Présente chez une grande partie de la population, l'astigmatisme semble être une anomalie visuelle fréquente. C est pourquoi les ophtalmologistes considèrent comme normal un faible degré d'astigmatisme. 12

13 Ce défaut visuel provient surtout d'une irrégularité de la cornée, du cristallin, et même, le plus souvent, des deux à la fois. Chez une personne ne rencontrant pas de problème d'astigmatisme, la cornée présente une forme lisse et sphérique, alors que dans le cas d'un œil astigmate, sa courbure est irrégulière. On pourrait la comparer à celle d'un ballon de rugby, dont l'ovale présente une courbure inégale. Dans l'œil astigmate, les rayons lumineux qui y pénètrent se focalisent en deux points différents appelés focales situés en arrière et en avant de la rétine, ce qui provoque une déformation de l'image. Cette déformation conduit à une moins bonne perception des lignes verticales, obliques ou horizontales, selon les cas et à toutes les distances. Elle entraîne une vision imprécise, avec la confusion possible de certains détails proches. Les premières manifestations de l astigmatisme sont les suivantes : - Certaines directions (lignes droites verticales, horizontales ou obliques) vous apparaissent plus noires, plus nettes que d'autres - Vous ne lisez pas clairement les panneaux indicateurs au loin - Vous confondez souvent les lettres H et M ou les chiffres 8 et 3 - Vous éprouvez fréquemment une fatigue visuelle, allant jusqu'à des maux de tête. Ce schéma représente la vision d un œil astigmate. L image se forme en deux points différents ici les ovales en rouge La Presbytie Après la quarantaine, vous éloignez votre journal ou la carte du menu au restaurant? Vous recherchez constamment la lumière pour lire ou effectuer des travaux manuels minutieux? Non, non vous ne devenez pas fou mais votre vision a changé : c est la presbytie. En effet, la presbytie n'est pas un défaut visuel, mais une évolution naturelle de la vision. Ainsi à partir de 40 ans, près de 7 personnes sur 10 rencontrent des difficultés de plus en plus importantes pour voir correctement de près. Le cristallin est à l origine de ce trouble puisqu il devient "moins accommodant". Avec le temps, celui-ci perd de son élasticité et donc de sa capacité à se bomber. C est pourquoi la mise au point s'effectue plus difficilement, empêchant de voir correctement les objets proches. Le dessin ci-dessous peut d ailleurs expliquer ce phénomène. 13

14 Selon la légende : 1- L'objet est trop près de l'œil et la capacité d'accommodation du cristallin est trop faible ce qui forme une image floue derrière la rétine 2- La personne voit flou et doit éloigner l'objet pour le voir nettement. Vision d un œil atteint de la presbytie Certains signes peuvent indiquer que vous devenez presbyte : si - vous éloignez de plus en plus votre journal pour le lire - vos bras " ne sont plus assez longs " pour consulter une carte routière - vous recherchez toujours plus de lumière par exemple pour vous maquiller le matin - vous avez du mal à enfiler une aiguille. Le Glaucome : (d après un entretien avec un ophtalmologiste, le Docteur Giularis - Chaville) Le glaucome est la deuxième cause de cécité dans le monde après la cataracte pouvant entrainer l aveuglement s il n est pas traité. Il s agit en fait d un dommage au nerf optique. En effet selon l ophtalmologiste consultée, le glaucome est engendré par une pression intra oculaire trop importante, soit au dessus de 20 millimètres de mercure. L augmentation de cette pression est le résultat d un bouchon du filtre d évacuation de l humeur aqueuse : le trabéculum, l humeur aqueuse étant plus rapidement créée qu elle n est évacuée. Or cet excès de pression va déformer la papille optique, zone par laquelle le nerf optique sort. C est cette dégradation du nerf optique qui entraine par la suite une atteinte de la vision. C est plus compréhensible maintenant! Il reste cependant assez méconnu car il est indolore et ne présente aucun symptôme. Il faut également savoir qu il existe deux types de glaucome. On parle de glaucome à "angle ouvert" lorsque l évacuation de l humeur aqueuse est ralentie progressivement. A contraire, quand celle-ci se bloque rapidement on parle de glaucome à "angle fermé". On peut cependant en limiter les conséquences sans le soigner totalement à l aide de médicaments comme les gouttes oculaires, la chirurgie ou le laser. En revanche le suivi d un traitement médical est quasiment toujours indispensable et souvent "à vie" et le laser n opère que pour le glaucome à angle ouvert. 14

15 La déchirure rétinienne (d après un entretien avec un ophtalmologiste, le Docteur Giularis - Chaville) Cette déficience affecte fréquemment les patients atteints d une forte myopie car leur rétine est plus mince et plus fragile. Le Tissu rétinien peut en effet être endommagé par des sortes de trous qui peuvent entrainer le décollement de la rétine. Une déchirure peut aussi être le résultat d un traumatisme de l œil. On n observe aucun symptômes spécifiques à cette pathologie mise à appart le fait de voir des éclairs bleutés, fixes et une pluie de points noirs. De plus, la perception d un voile noir annonce un décollement de la rétine. Dans le cas d une déchirure, on la traite à l aide du laser, et dans celui d un décollement on procède à la chirurgie. 3. Les traitements dits "traditionnels" pour "réparer" notre appareil photo miniature : les lentilles et les lunettes Avant de s intéresser aux traitements traditionnels dit "classiques" à savoir les verres correcteurs et les lentilles de contacts, qui permettent de combler le gène que procure une déficience visuelle, intéressons nous d abord sur le système de mesure et de notation de l acuité visuelle. Dans le domaine de l ophtalmologie, lorsqu on parle de la vue d un patient, on parle de dioptries. Ainsi, lorsque nous ne sommes pas confrontés nous-mêmes au fait de porter des lunettes ou des lentilles de contacts, on se demande souvent qu est ce que les expressions comme "son œil droit est à - 6 dioptries" ou "mon acuité visuelle est de 12/10"ou même "mon acuité visuelle est de -2!", peuvent bien signifier? Qu est ce qu une dioptrie? Pour parler de dioptrie, il faut d abord savoir ce qu est une distance focale car c est à partir de celle ci qu on la définie. La distance focale est "la distance en mètre entre le centre optique de notre œil et le point où les rayons émergents vont converger". On la note f. Or la dioptrie se définit par la formule de la vergence C suivante : C = 1/f avec f distance en mètre Exemple : Nous aussi nous pouvons jouer aux ophtalmologistes et calculer la vergence d une lentille de distance focale de 20cm : Soit C= 1 f. Or f = 2,0 10^-1 m d où C= 1 (2,0 10^-1) donc C= 5. La vergence de cette lentille est donc ici +5 dioptries. La dioptrie est l unité de mesure qui définit la possibilité que possède un objet ou un milieu à dévier les rayons lumineux. Cette unité est généralement utilisée par les opticiens pour caractériser la puissance d un verre correcteur à placer devant un œil afin qu il voit le mieux possible. Or on sait que pour un verre ou une lentille de 1 dioptrie la distance focale est de 1 m et pour 2 dioptries de 0,5 m,. Ainsi quand on dit qu un myope est de 1,0 dioptrie, cela signifie qu il voit net jusqu à un mètre devant lui et dans le cas de 2,0 dioptries la netteté s arrête à 0,5 mètres devant lui. Il s agit dans cet exemple de valeurs négatives car elles correspondent à des verres concaves (que nous étudierons plus tard).tous ces hiéroglyphes commencent enfin à avoir un sens! Comme vous l avez constaté, la dioptrie ne mesure pas l acuité visuelle. Vous avez surement connu le moyen pour la mesurer d ailleurs. Oui, vous savez, le grand écran blanc au fond de la salle sur lequel vous devez déchiffrez des caractères noirs? 15

16 On mesure en effet la vision de loin en faisant lire des caractères sur un tableau blanc situé à 4 mètres. L unité utilisée est alors le dixième. La meilleure acuité visuelle des cas normaux est de dix dixième soit 10/10. En revanche certains peuvent arriver à 20/10 alors que d autres ne voient pas mieux que 3 ou 2/10 par exemple. Le dixième correspond en fait à la taille du caractère sur l écran. Donc plus le nombre sur 10 est petit, plus les lettres ou les dessins sont grands. Tout deviens plus simple avec des dessins. Il s agit ici de gros caractère donc acuité de 1/10. Pour le second tableau les lettres sont très petites donc acuité de 8/10 Puisqu on est dans les chiffres, autant y rester en déchiffrant les "hiéroglyphes" d'une prescription de lunettes ou de lentilles de contact. Cette prescription respecte trois critères qui sont : la puissance sphérique, la courbure du verre, dans le cas d une myopie ou d une hypermétropie. Donnée en dioptrie. la puissance cylindrique (si nécessaire) dans le cas d un astigmatisme puisqu il s agit de la puissance du verre centrée selon un axe. "l Addition" qui correspond au verre qu il faut ajouter aux presbytes pour voir de près. Exemple de formule de verre de lunettes : à 90 Add signifie qu'il faut un verre concave (indiqué par le signe négatif) de 5 dioptries pour corriger la myopie correspond à la puissance du cylindre pour corriger l'astigmatisme liée à une myopie. 90 est l'axe du cylindre est l'addition pour la presbytie Rappelons qu on peut être à la fois myope ou hypermétrope et astigmate. 16

17 LES LUNETTES : L utilisation des lunettes est encore aujourd hui très répandue et devient même un accessoire de mode. Cet ustensile remonte pourtant à la période du moyen âge. En effet après l application de pommade ou du collyre pour éviter les troubles de la vision, le concept de la lunette est introduit dés le treizième siècle par le moine anglais Roger Bacon. Il s agissait d assembler deux verres convexes dans deux cercles de bois reliés par un petit clou appelés bésicles clouantes. Depuis elles ont évoluées, passant par le monocle ou le face à main pour enfin arriver aux lunettes d aujourd hui. Un peu d histoire c est bien, mais passons à l aspect scientifique. Il faut d abord savoir qu il existe deux grands types de verres : Les verres divergents dits "concaves" dont la surface est en creux et qui permettent d écarter les rayons lumineux de leurs trajectoire et de ramener l image sur la fovéa. On les utilise pour corriger la myopie puisqu ils assurent la compensation de la trop grande convergence du cristallin. Les verres dits "convexes" dont la surface est bombée pour corriger l hypermétropie ou la presbytie. Parmi eux, on distingue plusieurs verres à différentes fonctions selon lors formes. a) Les verres unifocaux : Ces verres sont utilisés pour corriger une déficience unique car ils n apportent qu une seule correction pour une distance donnée. On les appelle "unifocaux" ou simple foyer puisque la puissance optique est la même pour l ensemble du verre, la surface des verres étant recouverte par une couche uniforme. Ainsi cette forme de verre peut corriger myopie, hypermétropie astigmatisme ou vision de près du presbyte, mais de manière individuelle. b) Les verres de lecture ou dits "mi-distance" : Ce genre de verres n est utilisé que pour voir de près et à environ un mètre maximum et sont recommandés surtout aux presbytes qui désirent une vision de près qui soit stable. Ils ne permettent donc pas de percevoir les objets lointains, obligeant le patient à les retirer ou porter ses autres lunettes pour regarder de loin. En revanche, ces verres facilitent la vision lors d un travail sur écran et pour la lecture d où son appellation "verre de lecture". Les myopes ou hypermétropes sont par contre obligés de garder une autre paire de lunettes à coté d eux. c) Les verres multifocaux : Cette catégorie de verre, regroupe les verres disposants de plusieurs foyers c'est-à-dire ceux à double foyer permettant de corriger la vision de loin et de près, et ceux à triple foyer permettant une vision de loin, de près et intermédiaire. Pour ce genre de verre, la puissance optique n est pas la même sur toute la surface du verre puisque sa partie supérieure possède un foyer qui permet de voir les objets lointains et sa partie inférieure un foyer différent permettant une vision de près. Les foyers traitent ici chacun un trouble de la vision 17

18 particulier. Ainsi, ces verres sont destinés aux personnes nécessitant plusieurs corrections à la fois, par exemple ceux atteint d une myopie et d un astigmatisme. Cependant, leur inconvénient est de troubler la vision intermédiaire et de provoquer des sauts d images. Aujourd hui la majorité à été remplacée par des verres progressifs. d) Les verres progressifs : Les verres progressifs font aujourd hui le bonheur de 40% des presbytes. En effet grâce à eux, ils n ont plus besoin de constamment changer de lunettes pour voir de loin ou de près puisque la vision devient nette quelle que soit la distance, de manière progressive et sans à coups. Ils permettent donc aussi bien de regarder la télévision (vision de loin), de travailler sur un écran (vision intermédiaire) que de lire ou de coudre (vision de près). Cet aspect est rendu possible par un phénomène physique, la variation continue de la courbure du verre. En effet, les lois de la physique font que toute variation de courbure d'une surface entraîne une différence de réfraction des rayons convergents et donc un foyer image différent. Les zones de correction varient selon l angle de vision. e) Les verres à teintes variables : Comme l indique leurs noms, ces verres varient de teint selon la luminosité ambiante et s adapte parfaitement à notre environnement. Ils sont conçus pour une utilisation quotidienne pour toutes les corrections visuelle. Les verres de ce type, deviennent clairs à l intérieur et plus foncés à l extérieur évitant alors de changer de lunettes selon le lieu ou on se trouve. Bien qu ils protègent des rayons du soleil, les ultraviolets, ils ne dispensent pas de porter des lunettes de soleil en cas de fort ensoleillement. Ça en fait des lunettes différentes, n'est ce pas! Cependant, bien qu'il existe une multitude de verres différents et adaptés à chacun, les lunettes présentent aussi des inconvénients. D abord, elles n'assurent pas une vision globale car le champ de vision corrigé se restreint aux montures des lunettes. De plus pour avoir toujours une image nette, il faut nettoyer régulièrement ses verres et les faire réviser. Réviser? Et oui! Cet appareil optique, corrige notre vue et la modifie progressivement à tel point que les patients doivent changer de lunettes régulièrement. Les verres peuvent aussi être gênants dans le cas où ils ne s adaptent pas toujours à notre environnement et à nos activités notamment lorsque les rayons du soleil se reflètent dessus, ou quand il y a de la condensation ou lorsque l on fait du sport. Ainsi, les lunettes n'assurent pas un confort de vision optimal ni de longue durée. On mettra donc ensuite au point, un autre appareil optique qui révolutionnera le concept puisqu on ne portera plus les verres sur le nez mais dans l œil : voici les lentilles de contacts! LES LENTILLES DE CONTACTS : Les lentilles ont permis un nouvel apport de confort pour les personnes atteintes d une (ou plusieurs) déficience de l œil. Il s agit en effet, d un système optique visuel posé directement sur la cornée de l œil et est composé d eau et de polymères hydrophiles. Elles permettent donc aux malvoyants de pouvoir faire du sport tout en ayant une vue corrigée et apportent un confort esthétique (ne plus 18

19 avoir deux vitrines devant les yeux) ainsi que pratique. D ailleurs aujourd hui plus de 2,5 millions de français les ont adoptées. Etudions de plus près cet objet optique afin de mieux en comprendre le succès. Rappelons d abord que le principe est identique à celui d'un verre de lunettes: les lentilles réfractent la lumière et la redirige vers la rétine pour permettre une vision parfaite. Comme les verres correcteurs, elles savent corriger les défauts majeurs de la vision soient la myopie, l hypermétropie, l astigmatisme et même la presbytie. Il existe deux grands types de lentilles selon leur matière de composition : les lentilles souples et les lentilles rigides: Les lentilles souples s adaptent à la forme de la cornée et sont en matériaux de type gel. Elles sont les plus courantes car elles sont faciles à utiliser et pratique car on trouve des lentilles journalière, hebdomadaires, bimensuelles, mensuelles ou annuelles. Le cycle de remplacement change selon les besoins pratiques du patient. Parmi elles, on distingue les lentilles sphériques pour les myopes et hypermétropes, les souples toriques pour les astigmates et les nouvelles lentilles progressives pour les presbytes. Les lentilles rigides apparaissent sous deux formes différentes : celles en PMMA (polyméthylmétacrylate)qui sont les plus anciennes, et les modernes qui sont perméables à l oxygène. Les lentilles rigides modernes sont donc adaptées aux personnes souffrant de sècheresse oculaire. Pour les lentilles rigides, la fréquence de remplacement est moins régulière que celle des lentilles souples car certaines peuvent être utilisées entre un et deux ans. Il faut noter également que les lentilles de contacts occupent différentes fonctions et buts d utilisation: Il y a bien sur la fonction correctrice, ayant pour but de corriger la vision et de remplacer les lunettes. Elles permettent de traiter les déficiences de la vision énumérées en début de chapitre mais aussi les personnes qui ont du mal à percevoir les couleurs. Dans le cas d un daltonisme les lentilles de contacts peuvent être utilisées mais ne restaurent pas une vision parfaite des couleurs. Les lentilles peuvent aussi avoir une fonction cosmétique, esthétique. Elles sont conçues pour changer l apparence de l œil, en modifiant par exemple la forme ou la couleur de l Iris. Dans d autres cas, certaines lentilles à but médicales peuvent permettre ces effets, par exemple, certaines lentilles donnent une apparence élargie ou masquent les défauts de l Iris. De plus ces lentilles peuvent parfois aussi corriger la vision. Il existe aussi la fonction thérapeutique puisque quelques lentilles souples peuvent être utilisées pour le traitement de certaines infections de la cornée. On parle alors de "lentilles pansements" car elles peuvent protéger la cornée blessée du frottement de la paupière et favoriser ainsi la guérison. Ce genre de lentille est utilisé dans divers traitement comme pour celui de la sècheresse oculaire, ou pour les œdèmes par exemple. De plus on peut les utiliser après une opération au laser afin d assurer une bonne cicatrisation de l œil. Des lentilles de contact contenant des médicaments pour les yeux ont également été développées. 19

20 Enfin, grâce à la dernière innovation dans les lentilles de contact, on n a plus besoin de les retirer pour pouvoir oxygéner lœil afin d éviter qu il ne se dessèche. Avant cela, on ne pouvait dormir avec ses lentilles et en cas d oubli il fallait mettre un sérum physiologique stérile, une lotion qui réhydratait l œil. Aujourd hui le port nocturne des lentilles est rendu possible avec l apparition d un nouveau type de matériau pour les lentilles : il s agit des lentilles en silicone hydrogel. Ces lentilles laissent plus facilement passer une plus grande quantité d oxygène vers l œil permettant à la cornée de continuer à respirer, de renouveler ses cellules et de laisser couler ses larmes. Ainsi ces nouvelles lentilles offrent un confort optique de plus longue durée, mais de nombreux ophtalmologistes en déconseillent le port continu car il augment le risque d infection de l œil. Avec les évolutions techniques des lentilles -plus fines, agents hydratants incorporés, etc.- le confort des lentilles a fortement augmenté et le temps d'adaptation considérablement diminué. Ce confort permet, si on le souhaite, d alterner avec une paire de lunettes. On peut également les garder pour se baigner en mer, ou pour dormir mais sur avis médical. Bien que les lentilles possèdent de nombreux avantages elles présentent comme les lunettes, des inconvénients. En effet, d abord par leur petite taille et leur transparence, les lentilles sont des objets très facile à perdre. En plus, elles nécessitent une manipulation et un entretien particulier puisqu il faut les nettoyer avec un produit adapté surtout pas de l eau et se laver les mains avant toute manipulation. Dans le cas d une mauvaise hygiène ou d une durée de port trop longue, des infections ou des effets secondaires peuvent survenir. Les paupières et la surface externe de l œil peuvent être affectées par ulcère ou abcès et il semblerait qu un port de longue durée causerait la diminution de l épaisseur de la cornée et augmenterait les irrégularités à sa surface. On peut même aller jusqu à la perte de l œil en cas de kératite amibienne causée par le rinçage des lentilles à l eau. Pour conclure, nous avons vu que l œil est un appareil optique qui révèle une science et un mécanisme aussi ingénieux, voire meilleur que celui d un appareil photo de dernière technologie. Les déficiences qui peuvent endommager notre vision peuvent être corrigées par les verres correcteurs et les lentilles de contacts. Mais il s agit ici de deux traitements anciens mais efficaces qui possèdent aussi des inconvénients. Ces inconvénients ont amenés les chercheurs à élaborer de nouvelles méthodes de traitement permettant de retrouver une vue parfaite sans porter aucun appareil optique: Il s agit de la chirurgie par rayons laser. 20

21 II. Le laser ophtalmologique, un traitement médical innovant 1. Le laser : une technique tirant son fonctionnement de la physique quantique Le laser signifie Light Amplification by Stimulated Emission of Radiations. Il fonctionne grâce l action de la lumière sur la matière. Celle-ci est composée d atomes qui sont eux-mêmes composées d électrons, protons et neutrons. Allons voir d un peu plus près cette interaction lumière/matière. Un atome peut être dans différents états : - le plus commun c est-à-dire son état non excité ou fondamental n=1. - Il a ensuite une multitude d état excité. Un atome devient excité si on l éclaire avec une lumière ayant la longueur d onde correspondante à l énergie du photon ou quantum d énergie exact dont l atome a besoin. Il passe alors du niveau d énergie fondamentale a un niveau supérieur. Pour calculer la quantité d énergie qu il faut pour exciter l atome il faut utiliser la formule suivante : E 1 2 =E 2 -E 1. - E 1 2 correspond à la quantité d énergie qu il faut pour passer du niveau d énergie n 1 a celui n 2. - E2 correspond à l énergie d un atome excité au niveau d énergie n 2 (=Em) - E1 correspond à l énergie d un atome excité au niveau d énergie n 1. (=En) A partir de cette formule on peut déterminer la longueur d onde (λ) qu il faut à la lumière pour exciter l atome : λ= (hc)/ Ε. -h correspond à la constance de Planck (6, J.s) -c correspond à la célérité de la lumière dans le vide (3, m/s). L atome peut aussi se désexciter en passant d un niveau d énergie au niveau fondamentale. Dans ce cas, il émet l énergie absorbée précédemment pour retourner au niveau inferieur. Les niveaux d énergie ainsi que l émission et l absorption sont illustré par ce graphique: Ce permet de voir l absorption et l émission de manière concrète au sein d un schéma atome. 21

22 Ce schéma montre l absorption et l émission d un atome. Les cercles concentriques représentent les différentes couches d électron d un atome et donc les différents niveaux d énergie. Quand un électron absorbe un photon, il passe de sa couche d électron de départ (niveau fondamental) vers une couche plus à l extérieur (niveau excité). Au contraire, quand un électron émet un photon il retourne à sa couche de départ. Plus l énergie absorbé par un électron est importante plus l électron "saute" de couche d électron, et plus l électron émet d énergie pour retourner a sa couche initiale. Le fonctionnement du laser est basé sur 2 phénomènes physiques différents appliqués sur les électrons il y a l émission spontanée : nous avons vu précédemment qu un atome, quand il est excité, peut retourner à l état inferieur. Il émet alors un photon ayant une direction aléatoire mais ayant la même énergie et la même fréquence que le photon qui l a mis dans cet état excité. Enfin il y le principe de l émission stimulé découvert par Einstein en 1917 : d abord on excite un atome et on émet un photon vers un électron de l atome excité. Le contact du photon avec l électron entraine l émission d un photon par l électron; Ce photon a exactement les mêmes caractéristiques que le photon incident. Les deux photons émis ont donc la même direction, la même énergie, la même fréquence et peuvent former une onde électromagnétique monochromatique très pure formant une lumière cohérente. La longueur d onde du rayon dépend de l atome utilisé. 22

23 Dans ce schéma les ronds rouges représentent des électrons d atomes excités, les flèches des photons. On remarque que grâce à l émission stimulée, il y a augmentation du nombre d électron et donc amplification de la lumière. Pour obtenir un rayon laser, il faut donc exciter des atomes en leur envoyant des photons pour qu ils émettent à leur tour d autres photons de même caractéristiques que les photons incidents et ainsi de suite La lumière créée est donc amplifiée, monochromatique et unidirectionnelle, caractéristique des lasers. Le laser est composé de plusieurs éléments: d abord il est composé d une source d énergie qui permet d exciter les électrons des atomes prèsent dans l oscillateur ou milieu actif. Ce dernier est un élément cylindrique avec à ses extrémités des miroirs concaves. D un coté, le miroir concave est totalement réfléchissant et de l autre coté il ne laisse passer qu entre 1 et 10% des photons, et donc semi réfléchissant. Ces miroirs réfléchissent plusieurs fois les photons avant qu ils ne traversent le miroir semi réfléchissant et cela amplifie le rayonnement. Pour obtenir un rayon important, il faut d abord exciter un maximum de particules excitables, sinon il se pourrait que les électrons non excités absorbent les photons émis c est pour cela qu il faut faire une inversion de la population. Dans une population d atome, le plus grand nombre d atome n est pas dans son état "excité", ce qui est indispensable pour réaliser l émission stimulé. La lumière ne peut pas être amplifié si les atomes excité ne sont pas majoritaires, c est a se moment qu il faut provoquer "l inversion de population": il faut donc sortir de l état d équilibre thermodynamique et réaliser un pompage optique. 23

24 Le schéma ci-dessous montre tous les éléments du laser cité précédemment : Le laser ophtalmologique est un laser particulier car il doit être extrêmement précis et fin car on l applique sur une des parties les plus fragiles du corps humain. De plus il doit découper des couches extrêmement fine de l ordre du micromètre. Il doit aussi être très puissant pour détruire les tissus pour les couper ou les bruler. 2. Les différents lasers ophtalmologiques qui corrigent ou atténuent les principales déficiences ou affections de l'œil Tous les lasers cités ci-dessous sont utilisés après une anesthésie locale de l œil avec des gouttes. D abord, nous allons parler des lasers utilisés pour la chirurgie réfractive: Ils utilisent tous le laser Excimer (EXCIted dimer) pour modifier la courbure de la cornée. En effet, ce laser ultraviolet puissant permet d enlever des couches des cellules dans la cornée (c est une ablation) pour changer la manière dont les rayons entrent dans l œil et sont reçus sur la rétine. Le traitement par laser dure entre 10 seconde et 1minute. Avant d opérer il faut faire toute une série de mesures appelé kératométrie pour savoir comment opérer ou même s il est possible d opérer. On mesure précisément le défaut de vision, l épaisseur de la cornée et la taille de l œil; on fait aussi une topographie précise de la cornée à l aide d un topographe cornéen qui permet de relever les différents reliefs de la cornée et de la mesurer. 24

25 Les schémas ci-dessous montrent des exemples d ablation sur la cornée. En jaune Zone optique En rouge ablation En bleu clair Zone de transition entre la zone optique et le reste de l œil Ce schéma montre l ablation nécessaire sur une cornée pour corriger l hypermétropie. En dessous nous pouvons observer une coupe transversale de la cornée selon les angles de 0 et 90. On remarque que l ablation se fait principalement au bord de la zone optique pour rendre la cornée plus convergente. En jaune : Zone optique En rouge : l'ablation En bleu clair : la Zone de transition entre la zone optique et le reste de l œil En dessous nous pouvons observer une coupe transversale de la cornée selon les angles de 0 et 90. Ce schéma montre l ablation qu un laser Excimer exécute pour corriger une myopie. On remarque que l ablation se fait au centre de la cornée et en réduit l épaisseur pour la rendre moins convergente. On trouve alors différentes sortes de lasers classés en deux parties LES LASERS D ABLASTION DE SURFACE AVANCEE Les lasers suivant la procédure ASA (ablation de surface avancée) sont ceux qui traitent les déficiences en retirant l épithélium. Le changement de réfraction se fait au niveau de la couche de Bowman. On trouve dans cette catégorie trois lasers différents 25

26 a) Le laser PKR (Kératectomie photo réactive) C est le laser le plus ancien. Pour l utiliser il faut retirer complètement l épithélium sur la zone optique mécaniquement, par pelage de la cornée. On peut alors utiliser le laser Excimer directement sur la couche de Bowman pour corriger la réfraction. L épithélium doit ensuite repousser et grandir pour recouvrir la zone optique, ce qui se fait en quelques jours. b) Le LASEK Le Lasek est un laser PKR légèrement modifié: au lieu d enlever complètement l épithélium ou de la découper, il est décollé de la couche de Bowman grâce à de l alcool (dilué a 15 à 20%), repoussé en un capot épithélial et puis remis en place après l utilisation du laser Excimer. Le capot est enfin recouvert par une lentille souple. c) L épithélial-lasik ou épi-lasik Contrairement à ce qu indique son nom, il ne fait pas partie des LASIKS. Comme dans chaque laser de la procédure ASA, il faut d abord couper l épithélium pour former un capot épithélial à l aide d un microkératome comme sur le shéma: Ce schéma reprèsente une coupe de la cornée avec ces différentes couches: En rose : l'épithélium En violet : Stroma En bleu : Couche de Bowman On peut remarquer que seul l épithélium de la cornée est décollé du reste On corrige alors la vision directement sur la couche de Bowman grâce au laser Excimer et on replace ensuite le volet en ajoutant une lentille souple. Ces techniques utilisant le laser Excimer de surface sont utilisées pour corriger la myopie, l hypermétropie et l astigmatisme. LES LASIKS Ensuite, les LASIK (laser in situ kératomileusis ) sont les lasers les plus utilisés et les plus récents. Dans cette catégorie on distingue aussi des lasers différents: a) Le LASIK dit "classique" Ce laser a besoin comme l épi-lasik de la découpe d un capot dans la cornée pour atteindre le stroma par un microkératome. Ce volet est plus épais qu avec l épi-lasik, ce qui permet d atteindre la 26

27 cornée et donc d utiliser le laser Excimer directement sur le stroma. Ce laser est utilisé pour l ablation d une partie de la cornée en fonction de la déficience. On remet ensuite le volet (ou flap) qui adhèrera rapidement de nouveau au stroma. Cette technique est robotisée: c est la première à être dirigé par ordinateur. b) Le LASIK 100% Le lasik 100% appelé aussi femtolasik, est un laser qui utilise exactement la même procédure que le LASIK classique sauf que la découpe du capot cornéen se fait à l aide d un laser appelé laser femtoseconde: c est un laser qui émet un rayonnement de quelques femtosecondes. c) Le presbylasik Il fonctionne selon le même système que les lasers 100% LASIK et le LASIK classique sauf qu il restaure la multifocalitée de l œil. Pour cela, il faut opérer de deux façon différentes en même temps: d abord on crée une zone large dans la zone optique qui correspond à la zone permettant la vision de loin, et dans cette même zone on crée un zone dédiée à la vision de près comme le montre les schémas ci-dessous. Le schéma de gauche montre en rouge la courbure de la cornée qu il faut pour voir de loin. En bleu il y a la partie de la zone optique pour laquelle la courbure correspond à la vision de près. Tout à droite de ce schéma, nous pouvons voir en jaune l aspect final de la cornée avec l addition des deux courbures, la multifocalitée est donc restaurée. En dessous les mêmes zones sont représentées en coupe transversale pour montrer de manière plus claire la courbure des différentes zones. Le schéma de droite montre la courbure de la cornée traitée pour une presbytie. Plus on va vers le centre de la zone optique plus la couleur tire vers le rouge,et plus la courbure est importante. 27

28 Cette illustration montre un œil en cour d opération : On peut voir que le "capot" a été découpé et est relevé, l œil est prêt pour être traitée au laser correcteur. Ces lasers peuvent traiter de nombreuses déficiences : la myopie, l astigmatisme, l hypermétropies ainsi que la presbytie (uniquement grâce au presbylasik) LES LASERS SOIGNANT L ŒIL SANS IMPACT SUR LA REFRACTION DE L ŒIL a) La PTK La Photo Thérapeutique Kératectomie nécessite une ablation uniforme de cornée sans correction de réfraction, pour cela on utilise le laser Excimer. Ce type de procédure permet de soigner des cicatrices de la cornée ou des maladies de la cornée telle que le voile cornéen. b) Le laser argon ou ALT Ce laser, appelé Argon Laser Trabéculoplastie, est une technique particulière de laser. On utilise ce laser à travers une lampe à fente en direction des canaux du réseau trabéculaires qui les brulent pour ouvrir l angle de drainage de l œil et permettre à l humeur aqueuse en trop grande quantité dans l œil soit évacuée. Dans ce cas la technique s appelle ALT (Trabéculoplastie au laser argon). Le laser argon peut aussi être utilisé d une autre manière: il peut être utilisé directement sur la rétine pour soigner les déchirures rétiniennes car il a aussi un pouvoir de coagulation : c est la photocoagulation. La chaleur que dégage ce laser permet de coller la membrane postérieure et inferieure à la rétine ensemble en empêchant ainsi le décollement rétinien qui risque de survenir après une déchirure rétinienne. c) Le laser Trabéculoplastie sélective au laser ou SLT Il fonctionne de la même manière que le laser argon sauf que se laser est beaucoup moins puissant et donc plus faible en énergie pour un même résultat. Cette opération peut être effectuée plusieurs fois pour une même personne sur le réseau trabéculaire contrairement au laser argon. 28

29 Ce croquis reprèsente une coupe de l œil au niveau de l iris coloré ici en marron et du cristallin en bleu ciel. Le laser argon ou SLT brule une cinquantaine de point dans le tissus trabéculum. Ces brulures en cicatrisant provoquent un étirement du tissus donc l humeur aqueuse s écoule plus facilement. Ces deux lasers peuvent être utilisés pour soigner différentes déficiences: le glaucome à angle ouvert, les déchirures rétiniennes et autres défaillances rétiniennes dues a des problèmes sur les vaisseaux sanguins. d) Le laser YAG Il s agit d opérer une iridotomie au laser. On émet plusieurs salves de rayonnement du laser au même endroit pour former un trou dans l iris comme le montre la photographie suivante: Le cercle rouge entoure le trou dans l iris après une irodotomie Ce trou permet a l humeur aqueuse de passer directement de l endroit où elle est produite (derrière l iris ) à l endroit où elle est évacuée. Ce laser permet de soigner le glaucome aigüe ou à angle fermé, il peut aussi diminuer la pression intraoculaire mais ce n est pas son but premier. 29