Le kératocône est caractérisé par un amincissement progressif et une déformation de la cornée responsable d’un astigmatisme irrégulier. À ce jour, la physiopathologie du développement et de la progression du kératocône reste débattue. L’auteur de ce site propose une explication physiopathogénique qui requiert l’existence d’un traumatisme externe pour le kératocône, qui remet en question l’hypothèse communément admise d’une ectasie spontanée de la cornée. Le kératocône est classiquement considéré comme une ectasie résultant d’une distension primitive du tissu cornéen qui si elle existe, devrait conduire à une augmentation croissante de la surface (aire) de la cornée au cours de son évolution. Dans cette étude, nous avons analysé et comparé rétrospectivement les cartes d’élévation topographiques de 3227 yeux de 3227 patients (969 kératocône et 2258 yeux normaux) et calculé l’aire des surfaces cornéennes antérieures et postérieures. Les cornées atteintes de kératocône présentent une légère augmentation de leur surface qui ne paraît pas cliniquement significative, et n’est pas corrélée avec la sévérité de la maladie. Ces résultats indiquent que le kératocône se caractérise par une déformation non expansive et globalement isométrique responsable d’une redistribution de la courbure cornéenne, et remettent en cause la nature supposée primitivement ectasique de cette affection. Ils s’accordent en revanche bien de l’hypothèse mécanique et la conjecture « No rub, No cone », qui stipule l’existence d’une déformation progressive d’origine mécanique (frottements oculaires excessifs).

Consulter  l’ensemble des articles scientifiques ici : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=gatinel&sort=date

This case-control study aimed to identify new risk factors associated with Unilateral or Highly Asymmetric Keratoconus (UHAKC). The results showed a significant association between UHAKC and the following factors: eye rubbing, either during the day or in the morning and especially when it was done on the ipsilateral side; an incorrect sleeping position, i.e., sleeping on sides with the eye compressed against the mattress or bed linens -or on their stomach (which causes ocular compression and irritation due to the head position). Also, eye rubbing and sleeping on the side of the worse eye were significantly higher than the better eye side in UHAKC patients.

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Cette étude cas-témoins avait pour objectif d’identifier de nouveaux facteurs de risque associés à l’UHAKC (kératocône unilatéral ou très asymétrique entre l’oeil droit et l’oeil gauche). Les résultats ont montré une association significative entre l’UHAKC et les facteurs suivants: frottement des yeux, soit pendant la journée ou le matin et surtout quand cela a été fait du côté homolatéral; une position de sommeil incorrecte, c’est-à-dire dormir sur les côtés, l’œil comprimé contre l’oreiller («oreiller serré») ou sur le ventre. En outre, le frottement des yeux et le sommeil du côté de l’œil le plus mauvais étaient significativement plus élevés que le meilleur côté des yeux chez les patients UHAKC.

Vous y découvrirez comment les frottements oculaires initient et entretiennent un processus physiopathologique dont les conséquences physiques et biomoléculaires concourent à l’apparition puis l’évolution du tableau clinique et topographique du kératocône.

Ces données sont corroborées par la mise en évidence de nouveaux facteurs de risques comme la position de sommeil, et la remise en question du caractère ectasique de l’atteinte cornéenne! Cette méprise découle d’une interprétation erronée de la topographie cornéenne de courbure.

Le kératocône n’est pas une ectasie d’origine mystérieuse et d’évolution capricieuse,  mais une déformation d’origine primitivement mécanique à surface globalement constante et concomitante d’un amincissement focal de la région paracentrale du mur cornéen.

L’arrêt de l’évolution du kératocône après simple éviction des facteurs mécaniques locaux valide la théorie « No rub, no cone » et ouvre de nouvelles perspectives pour une gestion éclairée et non invasive du kératocône: ces résultats font jaillir l’espoir de sa prévention chez les sujets à risque.

Repenser le keratocone _ Editorial Dr Gatinel

Frottements oculaires indispensables pour induire le keratocone Dr Gatinel

Keratocone, ectasie ou déformation permanente non ectasique Dr Debellemaniere

Keratocone _ nouveaux facteurs de risque Dr Gomez

Keratocone impact de l arret des frottements Dr Mazharian

A lire également :

Keratoconus risks factors Dr Moran

A voir ou revoir: visualisation de l’impact des frottements sur le globe oculaire:

For more information about keratoconus visit: www.defeatkeratoconus.com

In this paper, Keratoconus What’s the rub, D Gatinel, CRST Europe, April 2017, I elaborate on the hypothesis that eye rubbing is the root cause of keratoconus. This is a more succinct report of some previously published material pointing toward eye rubbing as prime hit in the keratoconus affection. In my view, keratoconus is not a dystrophy but a mechanically induced corneal condition equivalent to a « Rubbing Induced Corneal Ectasia » (R.I.C.E).

The genetic or environmental factors involved in the keratoconus genesis are because they promote either ocular friction or less corneal resistance (lesser tissue thickness or resistance).

Download PDF : Keratoconus What’s the rub, D Gatinel, CRST Europe, April 2017

Le diagnostic de kératocône est souvent posé au terme d’un bilan généralement réalisé pour une baisse de vision. Il est typiquement suspecté devant l’apparition ou l’accentuation d’un astigmatisme réfractif myopique, de direction oblique ou inverse d’origine cornéenne. On retrouve des modifications de la kératométrie (courbure moyenne de la cornée centrale, qui tend à augmenter et présenter un écart de courbure croissant entre les méridients principaux) en rapport avec l’induction de l’astigmatisme.  Le diagnostic de kératocône doit toujours être confirmé par la réalisation d’un examen de topographie cornéenne, qui révèle la présence de traits caractéristiques comme l’amincissement et l’augmentation de l’irrégularité de la cornée. Ces altérations peuvent être uni ou bilatérales, elles sont généralement plus marquées sur un œil dans les formes débutantes.

Devant le diagnostic de kératocône débutant, il convient de rester optimiste car de simples mesures d’hygiène oculaire permettent de stopper l’évolution de la maladie, sans qu’il soit besoin de réaliser d’intervention chirurgicale, en particulier le « cross linking » (ou « CXL », réticulation du collagène cornéen).

Qu’est-ce que le kératocône ?

En préambule, il est nécessaire de rappeler que pour l’auteur de ce site, ce que l’on appelle «kératocône» n’est PAS une maladie cornéenne primitive d’origine génétique (dystrophie tissulaire), mais la conséquence du traumatisme cornéen que constituent les frottements oculaires vigoureux et répétés.

L’expression « kératocône », telle qu’elle est employée dans ce texte, est, selon l’auteur de ce site, interchangeable avec celle de « déformation cornéenne permanente induite par les frottements oculaires répétés ». Pour décrire l’origine mécanique de la déformation cornéenne de manière plus concise et en anglais, on pourrait former l’acronyme « RICE » pour   « Rubbing Induced Corneal Ectasia ».

Cette assertion découle de nombreuses observations cliniques, qui permettent, en les recoupant, d’élucider les mécanismes impliqués dans la genèse survenue du kératocône. Après avoir interrogé, suivi, observé les patients concernés, l’auteur de ce site a acquis la forte présomption (sans qu’une démonstration puisse toutefois en être apportée à ce jour) que cette affection est déclenchée et accentuée par la répétition des frottements oculaires. Les forces de compression et de cisaillement mises en jeu lors de la transmission sur le dôme cornéen au travers des paupières d’une énergie mécanique véhiculée par les doigts (pulpe, ou pire, phalanges) induisent une distension progressive du tissu constitutif de l’épaisseur cornéenne (les fibres collagènes entrelacées du stroma cornéen). Certaines cornées (plus fines, et/ou d’un collagène de moindre qualité) sont plus susceptibles de subir une déformation permanente. La survenue de celle-ci est analogue au mécanisme de « flambage » (ou « flambement ») en résistance des matériaux, liée à l’instabilité qu’induisent sur une structure des forces de compression, cisaillement ou torsion.

Même si une action mécanique est absolument requise pour induire la survenue d’un kératocône, la responsabilité du patient n’est pas implicite. L’information sur le caractère nocif des frottements répétés est insuffisante au niveau du grand public. Il semble malheureusement plus profitable pour certains de considérer le kératocône comme une maladie d’origine inconnue, pouvant évoluer de manière imprévisible et spontanée, …et pour laquelle la réalisation d’une intervention de CXL demeure une indication incontournable.

Pourquoi les frottements oculaires ?

Se frotter les yeux est un réflexe naturel, source d’apaisement immédiat, et de sensation de bien-être. Le besoin de se frotter les yeux est provoqué par la survenue d’une inflammation de la surface oculaire.

L’augmentation de la prévalence des allergies, dont les manifestations sont accentuées ou engendrées par la recrudescence de la pollution atmosphérique, contribue à l’émergence d’une véritable pathologie chronique de la surface oculaire. Le temps passé devant les écrans est un facteur qui contribue également à l’émergence d’un syndrome de fatigue visuelle chronique, qui a souvent comme conséquence de déclencher l’envie de se frotter les yeux.

Dans des cas plus rares, comme au cours de certaines affections qui mettent en jeu les capacités cognitives (trisomie 21, retards mentaux), les frottements oculaires peuvent devenir incoercibles et ce sont souvent dans ce contexte que l’on rencontre les formes les plus sévères de kératocône, menant à l’indication de greffe de cornéen.

Kératocône et cross linking : controverses

Selon l’auteur de ce site, le kératocône n’est pas une fatalité. Il est l’expression d’une déformation cornéenne consécutive à une rupture de l’état d’équilibre biomécanique qui assure à la cornée un galbe harmonieux.  Il peut donc être prévenu par un travail de prévention et d’éducation, en expliquant aux patients allergiques, en particulier les enfants et les adolescents, qu’il est crucial de ne pas se frotter vigoureusement les yeux, en particulier avec les phalanges des doigts, dont la dureté est particulièrement délétère vis-à-vis du dôme cornéen.

L’idée que le kératocône ne soit pas une dystrophie (maladie intrinsèque du tissu cornéen), mais une affection mécanique n’est pourtant pas partagée par la plupart des ophtalmologistes. Au cours de l’enseignement médical et ophtalmologique de cette affection, on répète en introduction qu’elle est une dystrophie non inflammatoire évolutive d’origine inconnue. L’absence de mutation génétique ou de marqueur biomoléculaire spécifique, malgré une recherche intensive, inviterait pourtant à réviser ce dogme de manière urgente.

Cette révision est d’autant plus indiquée que l’on rencontre en médecine des affections qui rejoignent la définition communément admise pour le kératocône. La maladie de Marfan est causée par une mutation génétique qui affecte la fabrication d’une protéine qui rentre dans la composition de nombreux tissus de l’organisme, dont la cornée. La protéine défectueuse réduit la résistance au stress mécanique de ces tissus, et provoque scoliose, anévrysmes vasculaires, déchaussement des dents par fragilisation du ligament dentaire. Or, au cours de ce syndrome, on observe une déformation cornéenne, mais celle-ci est harmonieuse, et caractérisée par une réduction de la cambrure globale… Soit le tableau opposé à celui qui est observé au cours du kératocône. Les forces de frottements sont exercées de manière locale et distribuées de manière focale, expliquant ainsi le caractère par essence irrégulier de la déformation de la cornée au cours de ce que l’on désigne comme « kératocône ».

Ainsi, quand on y réfléchit sans a priori, il paraît difficile si ce n’est impossible de ne pas invoquer l’existence d’un traumatisme répété comme cause primitive et rendre compte des déformations caractéristiques de la cornée au cours du kératocône. La prévalence variable mais importante des frottements oculaires chez les patients atteints de kératocône est corroborée dans de nombreuses études.

Certains patients, à la première consultation, nient toutefois l’existence de frottements oculaires, et si l’on s’en tenait à cette réponse négative, on pourrait considérer que le kératocône peut survenir de manière spontanée chez ces patients. Cependant, en les reconvoquant à une visite ultérieure de contrôle, on recueille généralement l’aveu de frottements intempestifs répétés, qui étaient effectués de manière totalement inconsciente, notamment au réveil, ou dans les phases d’endormissement.

Substituer à la conception classique du kératocône celle d’une déformation cornéenne d’origine mécanique suffirait à faire reconsidérer l’indication du cross linking, puisque l’arrêt des frottements suffit en principe à ne pas aggraver la déformation cornéenne constatée à la première visite. On pourrait toutefois être tenté de « renforcer » la rigidité de la cornée, car cet objectif est la raison d’être du CXL et préside à la réalisation de cette technique (irradiation de la cornée par des UV après exposition à la riboflavine). In vitro, cette technique fournit des résultats expérimentaux, mais l’étude non partisane de la littérature médicale consacrée au CXL souligne avec éloquence que le CXL échoue à durcir la cornée chez les patients atteints de kératocône, alors que cette procédure expose à certaines complications, et représente un coût élevé pour les patients. L’auteur de ce site est pourtant l’un des rares (le seul officiellement?) à susciter cette controverse autour du CXL.

Un éditorial récent de la prestigieuse revue « Ophthalmology » souligne l’absence de preuves formelles de l’efficacité clinique du CXL, dont la pratique aujourd’hui très répandue (et très abusive selon l’auteur de ce site car probablement injustifiée sur le plan médical) relève du besoin de prise en charge des patients jusque là non satisfait. Par ailleurs, les mécanismes de cicatrisation et d’inflammation que déclenche le CXL expliquent les modestes modifications de la topographie cornéenne; enfin, le fait que la cornée soit très sensible au décours de la procédure produit probablement un effet désirable et bénéfique : l’arrêt des frottements oculaires.

Mon expérience clinique, fondée sur des éléments objectifs (topographies cornéennes différentielles au fil du temps, à intervalles réguliers) montre que les patients atteints de kératocône (quel qu’en soit le stade) qui cessent de se frotter les yeux ne présentent aucune évolutivité de la déformation cornéenne au fil du temps.

En conclusion

Quand un kératocône vient d’être diagnostiqué il convient de :

1° Réaliser une enquête scrupuleuse destinée à identifier le type et la fréquence des frottements oculaires au cours de la journée. Cette étape est cruciale, et vise à éradiquer la pratique de ces frottements.

Ces frottements intempestifs ont souvent été notés auparavant par les parents des enfants ou adolescents chez lesquels on découvre un kératocône au cours du bilan d’une baisse de vision, et qui présentent par ailleurs très souvent un terrain allergique avéré. Par manque d’information, les parents ne répriment pas toujours leurs enfants quand ils les voient se frotter les yeux de manière répétée, au cours de la journée, ou dans les phases de réveil ou d’endormissement.

Chez les jeunes adultes, les frottements sont souvent effectués de manière inconsciente, le plus souvent au réveil, souvent dans la journée (travail et temps passé sur écran), ou encore au coucher. Il répondent à une sensation de démangeaisons (prurit), voire d’une simple irritation de la surface oculaire. Chez les femmes, l’envie de se frotter les yeux est souvent réprimée dans la journée en cas de maquillage (et/ou port de lentilles de contact), mais cette frustration est alors levée après le soir, après le démaquillage, ce dernier étant parfois particulièrement vigoureux.

En moins de deux décennies, le travail prolongé sur écran représente l’activité professionnelle ou de loisir la plus exercée, et celle-ci favorise également la survenue de frottements oculaires : fatigue visuelle, réduction des clignements avec évaporation excessive du film lacrymal contribuent à l’inflammation et au prurit de la surface oculaire.

On observe que pour les formes interoculaires particulièrement asymétriques de kératocône, une enquête  bien menée conduit toujours à identifier les raisons qui expliquent que la déformation cornéenne prédomine d’un côté plutôt que l’autre.

Etudier ou s’enquérir sur la position de sommeil, en particulier les rapports entre la tête et l’oreiller, ou l’avant-bras s’avère bien souvent fructueux pour comprendre pourquoi le kératocône (la déformation cornéenne) se manifeste plus d’un côté que de l’autre. Il existe une relation frappante entre certaines positions de sommeil et la survenue d’un kératocône plus marqué d’un côté que l’autre. L’appui préférentiel de l’œil le plus atteint contre l’oreiller ou l’avant-bras au cours pendant les phases de sommeil est fréquemment retrouvé chez les sujets qui dorment sur le ventre ou le côté. Il est probable que cette compression prolongée ne soit pas directement causale vis-à-vis de la déformation de la cornée, mais on peut postuler qu’elle provoque une irritation de l’œil plus marquée (chaleur, exposition via les paupières à des irritants comme les acariens de literie, etc.). Dans ce contexte, la déformation cornéenne est certainement causée par les frottements qui prédominent alors de l’œil le plus irrité. L’effet des frottements matinaux est possiblement accentué par l’œdème cornéen au réveil.

Les formes dites « unilatérales » de kératocône s’expliquent par la pratique de frottements beaucoup plus fréquents, et intenses, du côté de l’oeil concerné.

2°) Arrêter définitivement les frottements oculaires vigoureux et répétés

A lui seul, l’arrêt des frottements suffit à enrayer la progression du kératocône. Ceci est parfaitement logique, et en ligne avec le mécanisme invoqué pour rendre compte de la déformation cornéenne. La prescription d’une désensibilisation allergique, d’agents mouillants ou de collyres anti histaminiques, le traitement d’une blépharite chronique, sont autant d’adjuvants utiles dans ce contexte, pour réduire l’irritation, le prurit, et agir ainsi sur la cause des frottements. Des contrôles topographiques répétés dans le temps permettent de s’assurer de l’absence de progression de la déformation, en réalisant des cartes topographiques différentielles.

SI cette hypothèse était vérifiée, le kératocône pourrait ainsi être éradiqué, à la condition que les enfants, adolescents, adultes jeunes, soient informés de la nocivité potentielle des frottements oculaires répétés, et cessent ou évitent définitivement ceux-ci en cas d’épisode de prurit oculaire.

Télécharger:

Gatinel D. Les frottements oculaires sont ils la cause necessaire et suffisante du keratocone. Realites Ophtalmologiques #234, Septembre 2016

Eye rubbing as the root cause of keratoconus?

Keratoconus has been labelled a “dystrophy of unknown origin”, and I have long been fascinated by this mysterious disease. A large proportion of my clinical practice is dedicated to the diagnosis, management and prevention of keratoconus, and for many years I have been intrigued by how structural changes and deformation of the corneal wall are so pronounced in keratoconus, yet paradoxically, few detectable genetic and molecular abnormalities exist in this condition.

Eye rubbing has long been acknowledged as a risk factor for keratoconus, but I believe its role in the pathogenesis of keratoconus has not been accorded sufficient prominence. I have thus undertaken the task to pen an article to suggest to readers a pathophysiological concept of keratoconus that I am increasingly convinced of: that eye rubbing is the root cause or sine qua non for keratoconus (article download). As such, eye rubbing is not a « risk factor », as often coined in medical litterature, but the direct cause of a syndrome marked by a corneal deformation labeled « keratoconus ».

       In this article, I have put forth the theory that keratoconus is not a dystrophy of unknown genetics and biomolecular substratum, but rather a syndrome caused by eye rubbing. i.e what has been called “keratoconus” is in essence the direct consequence of mechanical trauma to the cornea by chronic and incessant eye rubbing, resulting in the progressive deformation and thinning of the corneal wall which are hallmarks of the disease. Eye rubbing is the main character of the « mechanical » hypothesis as the etiology of keratoconus:

Keratoconus as a primary mechanical disease

Just as excessive ligament extension can cause a sprained ankle, chronic eye rubbing can cause the corneal collagen fibers to lose part of their biomechanical resistance, resulting in macroscopically obvious structural deformation. This biomechanical mechanism could also better explain the frequent disparity in the degree of affliction between the right and left eyes (patients frequently rub one eye more often and more vigorously than the other) and the focal nature of keratoconus, which has been recently evidenced.

Marfan syndrome vs Keratoconus

These and other concepts are explored further in the article, through both scientific and anecdotal evidence. A pertinent comparison with the cornea changes in Marfan Syndrome is also made:

There will understandably be skeptics and naysayers to this theory, especially since the hypothesis may be impossible to prove. However, the primary purpose of this article is to increase the awareness of the potential ill-effects of eye rubbing and its association with keratoconus. Highlighting its causative role may help to dramatically reduce the incidence of keratoconus, and stop its progression in eyes already affected.

It is interesting to note that conditions that are characterized by the presence of corneal inflammation generally induce a reduction in corneal curvature, not an increase in corneal curvature. This also underlines the importance of the mechanical hypothesis to account for the focal steepening which is observed in corneas with keratoconus.

In conclusion: 

The “eye rubbing as a sine qua non for keratoconus” theory blatantly defies the widely accepted concept of keratoconus being a corneal dystrophy of unknown origin. To many, it may appear provocative in its simplicity, and on a personal level, would have triggered some skepticism 6 or 7 years ago. However, in recent years, after conceiving the hypothesis and applying it to my day to day management of keratoconus patients, the skepticism is waning. The theory is compatible with most of what is known about keratoconus. In fact, day by day, after each patient interview, I am increasingly convinced that this mechanical first hit theory is the answer to the enigma surrounding keratoconus. This opens fascinating perspectives. It could close the chapter of the mystery of the pathogenesis of keratoconus opened by Dr John Nottingham’s 1854 treatise on the conical cornea. In theory, it could also lead to the eradication the disease if it were possible to prohibit everyone from chronically and incessantly rubbing their eyes. However, from a practical standpoint, this is probably an impossible mission.

A less ambitious but important goal is still attainable, and this involves reducing the incidence and progression of keratoconus by increasing the awareness of patients on the potential dangers of chronic and vigorous eye rubbing, and encouraging them to refrain from it. In the management of my many patients with keratoconus, I religiously counsel them on the dangers of eye rubbing, and tell all of them to stop rubbing their eyes. I also routinely perform detailed evaluation of their condition, including refraction and subtractive topography maps between each consultation to document disease progression. None of my patients who have completely stopped rubbing their eyes have seen progression in their disease since they kicked the habit. These observations are still ongoing, and will require a longer follow-up, but if they stand the test of time, they will bring forth a strong argument to support the “eye rubbing as a sine qua non for keratoconus’ theory, and more importantly, demonstrate its clinical benefits.

Link to the original paper

Emmanuel  Guilbert, MD ; Alain Saad, MD ; Maud Elluard, MD ; Alice Grise-Dulac, MD ; Hélène Rouger, OD; Damien Gatinel, MD

From the Department of Anterior and Refractive Surgery Dept, Rothschild Foundation, Paris, France

Summary of this paper:

The main finding of this study is that repeatability of maximum and minimum keratometry readings is generally lower in keratoconic corneas than in normal corneas with the devices studied. Since the topographies performed in keratoconic eyes are less repeatable than those performed in normal eyes, the threshold values of keratometric changes used to ascertain keratoconus progression should be carefully considered. Caution should be taken when interpreting the topographies of kératoconus patients: the higher variability should be taken into account before performing any treatment.

(en Français plus bas)

Keratoconus is a non-inflammatory progressive localized thinning and protrusion of the cornea, leading to irregular astigmatism and impairment in visual function. Corneal topography has revolutionized the diagnosis and follow up of this disease, making it possible to make accurate measurements of keratometry and corneal thickness at each point of the corneal surface.

When measured repeatedly in the same eye, a topographic variable is not constant, but tend to show a roughly normal distribution around the variable’s mean. This is not the consequence of some physiologic fluctuations, such as encountered in blood pressure monitoring which can vary within minutes, but instrument related issues. However, when coming to routine follow-up examinations after diagnosis, the judgment of topographic criteria such as the Kmax or simK are usually based on a single measurement, and the measurement fluctuations will not be taken into account – until the extent of the criteria variation has been studied.

Clinical and topographical measures assessed in subjects with keratoconus have demonstrated poorer test–retest variability: topography-derived indices are less repeatable in keratoconus eyes than in normal eyes.

Let us consider a group of patients with keratoconus, including some eyes whose measured indices values were by chance, at the first examination, lower than their actual mean (which would have been calculated from several consecutive repeated measurements). On average, their follow-up values will necessarily tend to increase (regression to the mean). For these eyes, this could be misinterpreted as a progression of the disease.

Misinterpretation can be avoided by repeated examinations to establish an adequate threshold value beyond which there may be statistically significant progression (or improvement), for both keratoconus eyes, and eyes from a control group. Repeatability is the closeness of agreement between the results of successive measurements of an identical test material performed under defined conditions. The conditions under which these measurements were performed are known as the repeatability conditions. These conditions include the same operator, same apparatus, and a short time between analyses.

The repeatability of measurements of continuous numerical variables can be summarized by the standard deviation of replicate measurements, called the repeatability standard deviation. This value is useful in determining a repeatability limit; a value less than or equal to the absolute difference between 2 test results obtained under repeatability conditions can be expected to lie within a probability of 95%. Said differently, it the absolute difference between the values of a topographic criteria obtained with two different exams is less than the repeatability limit, there is 95% probability that this difference is due to a random error (test-retest variability), and does not reflect a true increase or decrease of the studied criteria.

Collagen cross-linking is considered to be the only therapeutic procedure capable of slowing or halting the natural history of keratoconus and is indicated in case of progressive keratoconus. In this context, the definition used to define the progression of keratoconus becomes quite important. In most studies, an increase of the steepest keratometry of 1 diopter or more (or an increase in the mean keratometry of 0.75 diopter or more) is considered as a sign of progression of the ectatic disease. These admitted thresholds must be confronted to the repeatability of the corneal topography instruments used to diagnose and monitor keratoconus progression.

The goal of this study was to assess the repeatability of the corneal topography functions of Orbscan II, OPD-Scan III, and iTrace in keratoconus eyes and in a control group of normal patients. The measurements were performed with a combined Placido-scanning slit system (Orbscan II) and two combined Placido-aberrometer systems (OPD-Scan III and iTrace).

59 keratoconic eyes of 34 patients and 54 normal eyes of 27 subjects were included. Three groups were constituted: stage I-IV keratoconus eyes (59 eyes), stage I-II keratoconus eyes (41 eyes) and normal eyes (54 eyes). Three successive measurements were performed with each device in random order. If an examination was considered unsatisfactory because of excessive eye movement or eyelid blinking, it was performed again.

The results of this study confirmed that there is less repeatability in keratoconus eyes than in normal eyes. The repeatability limit was higher in the 2 groups of keratoconic eyes compared to normal eyes with all 3 topographers. This is indicating lower repeatability for almost all parameters studied in keratoconic eyes.

For the maximum keratometry measurement, repeatability limit was 1.73 D, 1.49 D and 1.41 D in the stage I-IV keratoconus eyes group, 1.11 D, 1.02 D and 0.98 D in the stage I-II keratoconus eyes group and 0.61 D, 0.37 D and 1.02 D in normal eyes group with Orbscan II, OPD-Scan III and iTrace, respectively.

In our series, the repeatability limit was lower (and therefore the repeatability was better) in the control group than in the two keratoconus eyes groups for almost all studied parameters and with the 3 devices tested. This demonstrates the need to take more precaution with the results provided by these topographers in patients with keratoconus because their readings are less repeatable.

For example, the repeatability limit of the steepest keratometry in stage I-IV keratoconus eyes group was 1.73 D with the Orbscan II, 1.49 D with the OPD-Scan III, and 1.41 D with the iTrace (vs 0.61 D, 0.37 D and 1.02 D respectively in the control group). This means that the difference in steepest keratometry between 2 measurements should be above those values in order to certify a real progression of the disease. When considering stage I-II keratoconus eyes only, which have higher risk of progression and in whom cross-linking is of most interest, repeatability is better but still lower than in normal eyes: repeatability limit of the steepest keratometry was 1.11 D with the Orbscan, 1.02 D with the OPD-Scan and 0.98 D with the iTrace.

This shows that an increase of the steepest keratometry of 0.75 D or even 1 D is probably not enough to assert that keratoconus is actually progressive, especially with Orbscan II.

Previous studies showed similar results: repeatability of topographic or aberometric measurements is lower in ectatic cornea compared to normal cornea.

What are the reasons of the lower repeatability observed in keratoconic eyes? Ectatic corneas have a less regular and more complex shape, which makes them more difficult to analyze by topographers. Furthermore, keratoconic patients have more difficulties to fixate at a target because of blurred vision, which can result in a slight offset of the topography. Spreading of tears between each blink is probably less uniform in patients with keratoconus compared to patients with normal corneas. This may in part explain the lower repeatability of topographic measurements in ectatic corneas.

In most studies, keratoconus is considered progressive if the keratometry increases by at least 0.75 or 1 D between two topographies performed at 6 months intervals. Our results show that this difference may not be sufficient to conclude that the disease is actually progressive, since the difference between two successive topographies performed on the same eye can be higher than the expected difference by which the keratoconus is considered to be progressive.

Ignoring this variability of topography in keratoconic corneas could lead to improperly indicate and treat with collagen cross-linking some eyes with otherwise stable keratoconus disease. Similarly, it could lead to the wrongful interpretation that this treatment was effective in stabilizing a cornea, while the keratoconus disease was actually stable before performing the cross-linking.

In conclusion, our results show that topographies performed in keratoconic eyes are less reliable than those performed in normal eyes and this difference, also mild in stage I-II keratoconus, increase with the grade of the keratoconus. This suggest that the threshold values of keratometric changes used to ascertain keratoconus progression should be carefully considered, depending on the device on which they were performed.  In the meantime, caution should be taken when interpreting the topographies of such patients, and their higher variability should be taken into account before deciding to perform any treatment such as collagen cross-linking.

Résumé de cet article:

La principale conclusion de cette étude est que la répétabilité des valeurs maximales et minimales de kératométrie est généralement plus faible dans les cornées atteinte de kératocône (KC) que dans les cornées normales avec les différents topographes étudiés. Etant donné que les topographies effectuées dans les yeux atteints de KC sont moins répétables que celles effectuées pour les yeux normaux. Ainsi, les valeurs de seuil des modifications kératométriques utilisées pour déterminer la progression du kératocône doivent être considérées avec soin. Des précautions particulières doivent être prises lors de l’interprétation des topographies de ces patients: la variabilité plus élevée pour les mesures effectuées sur les yeux atteints de kératocône doit être prise en compte avant d’effectuer un choix thérapeutique comme le crosslinking.

Le kératocône est caractérisé par un amincissement localisé progressif non-inflammatoire et une ectasie de la cornée, ce qui conduit à un astigmatisme irrégulier et une déficience de la fonction visuelle. La topographie cornéenne a révolutionné le diagnostic et le suivi de cette maladie. Elle permet d’effectuer des mesures précises de kératométrie (courbure de la cornée antérieure) et/ou d’épaisseur de la cornée en chaque point de mesure .

Lorsqu’elle est mesurée à plusieurs reprises, de manière consécutive et pour le même œil, la mesure d’une valeur topographique n’est pas constante, mais épouse une distribution à peu près normale autour de la moyenne de cette variable (qui peut être établie à partir de plusieurs mesures consécutives). L’étendue de cette distribution reflète la répétabilité de la mesure.

En manière de topographie cornéenne, ceci n’est pas la conséquence de fluctuations physiologiques, telles que celles que l’on rencontre dans la surveillance de la pression artérielle, qui peut varier d’une minute à l’autre. Cependant, pour les examens de suivi et de routine après le diagnostic de kératocône, l’appréciation de critères topographiques comme le Kmax ou simK est généralement basée sur une mesure unique, et l’imprécision liées à la répétabilité des mesures n’est pas prise en compte – du moins tant que cette répétabilité n’a pas été étudiée.

Les mesures cliniques et topographiques évaluées chez les sujets atteints de kératocône ont montré que les indices topographiques ont des valeurs moins répétables dans les yeux atteints de kératocône que dans les yeux normaux.

Considérons un groupe de patients atteints de kératocône, au sein duquel on trouve certains yeux dont les valeurs d’indices topographiques mesurés sont, lors d’un premier et unique examen, inférieures par fluctuation statistique à leur valeur moyenne (celle qui aurait été calculée si on avait fait plusieurs mesures consécutives sur ces mêmes yeux). En moyenne, les valeurs de ces indices auront nécessairement tendance à augmenter lors d’examens ultérieurs (phénomène de régression vers la moyenne). Une augmentation de la valeur d’un indice donné entre deux examens espacés dans le temps risque alors d’être interprétée, à tort, comme une progression de la maladie.

Une mauvaise interprétation de la comparaison des valeurs obtenues pour un indice topographique donné entre deux examens séparés par un certain intervalle de temps  peut être évitée en réalisant une étude de répétabilité. Elle consiste à effectuer des examens répétés pour établir la valeur seuil adéquate au-delà de laquelle il peut y avoir une progression (ou une diminution) significative (moins de 5% de risque d’erreur), pour un indice donné, chez les yeux atteints de kératocône. Cette  valeur seuil peut également être calculée pour les yeux indemnes de kératocône d’un groupe de contrôle.

La répétabilité correspond ainsi au degré de concordance entre les résultats des mesures successives pour un même critère topographique, effectué dans des conditions de mesures bien définies. Ces conditions regroupent ici les points suivants:  même opérateur, même appareil de mesure, et intervalle de temps réduit entre les analyses. Les conditions dans lesquelles les mesures topographiques sont effectuées sont définies comme les conditions de répétabilité.

La répétabilité des mesures de variables numériques continues peut être appréhendée par la valeur de l’écart type des mesures répétées. Cet écart-type est appelé écart type de répétabilité et détermine le seuil ou limite de répétabilité. Ainsi, il suffit de calculer la valeur absolue de la différence entre les valeurs obtenues pour le même critère topographique entre deux examens séparés dans le temps. Si cette valeur est inférieure ou égale à la valeur seuil (limite de répétabilité), on considère que l’on se situe dans une probabilité de 95% d’être face à une fluctuation de mesure (un biais), et non face à une modification significative du critère mesuré (progression certaine ou amélioration certaine avec moins de 5% de risque d’erreur pour ce jugement).

Le crosslinking cornéen (CXL) est une procédure qui vise à obtenir la réticulation du collagène de la cornée, et est considéré comme la seule procédure thérapeutique capable de ralentir ou de stopper l’histoire naturelle du kératocône. Logiquement, le CXL est indiqué en cas de kératocône évolutif. Dans ce contexte, le critère quantitatif utilisé pour définir la progression du kératocône revêt une importance toute particulière. Dans la plupart des études, une augmentation de la kératométrie maximale de plus d’une dioptrie (ou une augmentation de la kératométrie moyenne de 0,75 dioptries ou plus) est considéré comme un signe de la progression du kératocône. Ces seuils, qui sont généralement admis de manière consensuelle; doivent être confrontés à la limite de répétabilité des instruments topographiques utilisés.

Le but de cette étude était ainsi d‘évaluer la répétabilité des principaux indices topographiques de la cornée fournis par l’Orbscan II, l’OPD-Scan III, et l’ iTrace dans les yeux atteints de kératocône, et de la comparer à celle d’un groupe de patients normaux servant de groupe de contrôle. Les mesures topographiques ont été effectuées avec un topographe par balayage par fentes lumineuses et spéculaire (Orbscan II), et deux topographes spéculaires -aberromètres (OPD-Scan III et iTrace).

59 yeux kératocôniques de 34 patients et 54 yeux normaux de 27 sujets ont été inclus. Trois groupes ont été constitués: les yeux présentant un stade compris entre I et IV pour le kératocône (59 yeux), les yeux présentant un stade plus modéré (I-II) de kératocône (41 yeux), et des yeux normaux (54 yeux). Trois mesures topographiques successives ont été réalisées avec chaque dispositif, dans un ordre aléatoire. Si un examen était jugé de mauvaise qualité en raison d’un mouvement excessif des yeux, ou d’un clignement intempestif,  il était effectué à nouveau.

Les résultats de cette étude ont confirmé que la répétabilité est plus faible dans les yeux kératocône que dans les yeux normaux. La limite de répétabilité est plus élevée dans les 2 groupes d’yeux kératocôniques que dans les yeux normaux, et ce pour les 3 topographes utilisés.

Pour la mesure de kératométrie maximale (Kmax), la limite de répétabilité était de 1,73 D (Orbscan) 1,49 D (OPD-scan) et 1,41 D (iTrace) au stade I-IV kératocône, 1.11 D (Orbscan), 1,02 D (OPD-scan) et 0,98 D (iTrace) au stade I-II de kératocône, et 0,61 D (Orbscan), 0,37 D  (OPD-scan) et 1,02 D (iTrace) pour les yeux normaux.

Dans notre série, la limite de répétabilité était plus faible (et donc la répétabilité était meilleure) dans le groupe témoin que dans les deux groupes d’yeux atteints de kératocône pour presque tous les paramètres étudiés, et avec les 3 appareils testés. Cela souligne la nécessité de considérer avec plus de précaution les résultats fournis par ces topographes chez les patients atteints de kératocône,  en raison de cette moindre répétabilité.

Par exemple, la limite de répétabilité de la kératométrie maximale pour les stades I-IV du kératocône était de 1,73 D avec le Orbscan II, 1,49 D avec l’OPD-Scan, et 1,41 D avec l’iTrace (vs 0,61 D, 0,37 D et 1,02 D respectivement dans le groupe contrôle). Cela signifie que la différence de Kmax entre 2 mesures doit être supérieure à ces valeurs pour certifier la réelle progression de la maladie. Lorsque l’on considère le groupe des yeux atteints de formes plus débutantes de kératocône (stade I-II) , qui ont un risque plus élevé de progression et en qui l’intérêt du CXL est potentiellement plus intéressant, la répétabilité est meilleure, mais toujours plus faible que dans les yeux normaux: la limite de répétabilité dans ce groupe pour le Kmax était de 1,11 D avec l’Orbscan , 1,02 D avec l’OPD-scan et 0,98 D avec l’iTrace.

Cela montre qu’une augmentation de la kératométrie maximale de 0,75 D ou même d’1 D est probablement insuffisante pour affirmer que le kératocône est bien en progression.

Ces résultats confortent ceux rapportés par des études plus anciennes, qui ont montré que la répétabilité des mesures topographiques ou aberometriques est plus faible dans pour une cornée ectasique que pour une cornée normale.

Quelles sont les raisons de cette répétabilité inférieure observée dans les yeux kératocôniques? Les cornées ectasiques ont une forme spatiale moins régulière et plus complexe, ce qui les rend plus difficiles à analyser par les topographes. En outre, les patients atteints de kératocône ont plus de difficultés à fixer à une cible de mesure en raison de leur trouble visuel, ce qui peut entraîner un léger décalage de la carte topographique entre les examens. L’étalement des larmes entre chaque clignement est probablement moins uniforme chez les yeux atteints de kératocône. La conjugaison des ces facteurs peut expliquer en partie la moindre répétabilité des mesures topographiques dans cornées ectasiques.

Dans la plupart des études, le kératocône est considérée comme évolutif si les valeurs kératométriques augmentent d’au moins 0,75D ou 1 D entre deux topographies réalisées à 6 mois d’intervalle.

Nos résultats montrent que cette différence peut ne pas être suffisante pour conclure formellement que le kératocône progresse, car la différence  attendue entre deux topographies successives effectuées sur le même œil (ex: fluctuation aléatoire d’amplitude 1.50 D) peut être supérieure à la variation admise (ex: 1.00 D) pour établir le caractère évolutif.

Ignorer cette variabilité topographique dans les cornées kératocôniques pourrait aussi conduire à indiquer de façon inappropriée la réticulation du collagène (CXL) d’yeux pourtant stable vis-à-vis du kératocône. De même, les mêmes fluctuations pourraient conduire à interpréter de manière erronée que le CXL a été efficace pour stabiliser une cornée atteinte de kératocône, …alors que la maladie était en réalité stable avant la réalisation du CXL.

En conclusion, nos résultats confirment que les topographies effectuées dans les yeux atteints de kératocône sont moins répétables que celles réalisées sur des yeux normaux, et que cette répétabilité diminue avec la gravité du kératocône.

Ceci suggère que les valeurs de seuil des changements kératométriques utilisés pour déterminer la progression de kératocône doivent être soigneusement révisées, en fonction de l’appareil sur lequel ils ont été mesurés.

En particulier, la prudence doit être de mise lors de l’interprétation des topographies des yeux atteints de kératocône, et leur variabilité plus élevée sur le plan topographique doit être prise en compte avant de décider d’effectuer un traitement comme le crosslinking.

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Nous avons analysé 128 Orbscans de 128 patients asiatiques, parmi lesquels  24 yeux FFKC et 104 yeux de contrôle avec le logiciel SCORE Analuzer. Le score a été négatif pour 7 yeux (faux négatifs) dans le groupe FFKC et positif dans 2 yeux dans le groupe témoin (faux positifs) . La sensibilité était de 70,8 % , la spécificité de 98,1% , la valeur prédictive positive de 89,5 % , et la valeur prédictive négative de 93,6 % . L’irrégularité à 3 mm , la pachymétrie minimale , le décentrement vertical du point le plus fin, l’élévation postérieure maximale ,et l’élévation antérieure du point le plus fin , étaient significativement différent dans les deux groupes.

Ces résultats montrent que le SCORE Analyzer est à même de détecter de manière objective 70% des formes débutantes de kératocône infraclinique, avec une spécificité satisfaisante.

Validation of an objective scoring system for forme fruste keratoconus detection and post-LASIK ectasia risk assessment in Asian Eyes. Chan C, Ang M, Saad A, Chua D, Mejia M, Lim L, Gatinel D. Cornea, 2015 2 (1)

Or, ces instruments sont pourtant sensibles à la réduction de la biomécanique cornéenne au cours de l’évolution du kératocône. Comment un instrument sensible à l’altération des propriétés biomécaniques de la cornée ne le serait-il pas en cas d’amélioration de celle-ci? C’est un peu comme si l’on considérerait que l’explication la plus vraisemblable, après avoir constaté qu’un régime amaigrissant ne faisait pas perdre de poids, serait que les balances et pèse-personnes utilisés ne sont pas assez sensibles pour quantifier cette perte. Ce manque de rigueur scientifique est surprenant dans un contexte où il est important de valider objectivement l’intérêt de thérapeutiques potentiellement innovantes, mais non dépourvues d’effets indésirables et de complications potentielles. Le cross linking  repose sur le largage de radicaux libres au sein d’un tissu déjà fragilisé (notamment par les frottements oculaires répétés qui représentent probablement le mécanisme causal fondamental du kératocône), et l’exposition à un taux prolongé de radiations ultraviolettes.

En réalité, l’interprétation non biaisée de cette étude confirme l’absence d’effet réel du CXL sur la biomécanique cornéenne dans les situations cliniques (in vivo). Comme expliqué dans cette lettre à l’éditeur, les modifications topographiques observées après cross linking sont très probablement liées à un remodelage de l’épithélium cornéen (il est intéressant de noter au passage que les techniques de CXL sans désépithélialisation ne durcissent pas plus la cornées que les méthodes classiques, mais n’induisent aucun changement de la courbure cornéenne… comme attendu puisque l’épithélium cornéen est conservé).

L’absence d’efficacité du crosslinking devrait conduire les chirurgiens à remettre en cause l’intérêt de cette technique, et étudier en détail les causes de ce « mystère » que constitue l’absence d’effet mesurable sur le plan biomécanique, qui est pourtant l’enjeu premier du CXL.

Cette inefficacité biomécanique in vivo pourrait s’expliquer par des effets de seuils: l’altération du tissu cornéen, la désorganisation des fibres de collagènes, sont trop importantes en cas de kératocône pour que la technique de cross linking, telle que pratiquée actuellement, soit réellement significativement efficace.

Enfin, l’effet de « stabilisation » du CXL n’est pas réellement démontré quand on observe la méthodologie utilisée dans les études cliniques. L’absence de groupe témoin et les faibles échantillons, ajoutés à l’ambiguité ou le faible nombre de variables utilisées pour documenter et objectiver la progression du kératocône, ne permettent pas d’affirmer un réel effet stabilisateur du CXL, en tous les cas supérieur à celui que prodigue l’arrêt strict des frottements oculaires.

Gatinel D. The mystery of collagen cross linking when it comes to in vivo biomechanical measurements. J Refract Surg. 2014;30(11)-727

1) Bak Nielsen et coll. Dynamic Scheimpflug based assessment of keratoconus and the effects of corneal cross-linking. J Refract Surg, 2014,30;408-414