La biomécanique cornéenne correspond à la connaissance de l'architecture du stroma cornéen et de son mode de déformation lorsqu'il est soumis à une contrainte mécanique. Ainsi, l'analyse de la cinétique de déformation cornéenne permet de caractériser la viscoélasticité du tissu ou hystérèse cornéenne ( corneal hysteresis [CH]). Le facteur de résistance cornéenne ( corneal resistance factor [CRF]) correspond quant à lui à la résistance du tissu à cette même variable qu'est la déformation.

Ces paramètres peuvent être mesurés in vivo grâce à l'ORA ( ocular response analyser ) dont le principe est l'envoi d'un jet d'air provoquant un mouvement de courbure de la cornée vers l'intérieur et vers l'extérieur, qui en retour fournit deux mesures d'aplanation. L'hystérèse cornéenne, exprimée en millimètres de mercure (mmHg), est égale à la différence entre les deux mesures d'aplanation effectuées lors d'un seul processus de mesure. Elle correspond à l'effet combiné de paramètres tels que l'épaisseur de la cornée, la rigidité oculaire et les propriétés viscoélastiques. Sa valeur normale est comprise entre 9,8 et 12,2 mmHg. Il est désormais bien établi que la CH est diminuée dans le cadre du kératocône, d'autres types d'ectasies cornéennes, de la dystrophie de Fuchs et du glaucome [ 2 ]. Il est admis également que CH et CRF diminuent avec l'âge et que leurs valeurs sont plus élevées chez les femmes que chez les hommes [ 3 ].

Des données contradictoires ont été rapportées concernant le lien entre la myopie et ces deux principaux facteurs biomécaniques. Une étude comparant les valeurs de CH entre emmétropie, myopie faible (> −3D), myopie modérée (entre −3 et −6 D) et myopie forte (< −6 D) retrouve une corrélation inverse entre équivalent sphérique et CH. Les valeurs de CH sont significativement plus faibles chez les myopes forts (10,35 mmHg ± 1,33) comparativement aux emmétropes (11,13 mmHg ± 0,98) et myopes faibles (11,49 mmHg ± 1,25). Il n'y avait pas de différence entre les myopes forts et modérés [ 4 ]. Par ailleurs, Qiu et al. ont observé que CH et CRF sont corrélés positivement et de façon indépendante à l'épaisseur cornéenne centrale ( central corneal thickness [CCT]) dans une population asiatique (chinoise) de sujets myopes (< −0,5 d'équivalent sphérique) indemnes de kératocône et de glaucome [ 4 ]. Ainsi, une CCT diminuée est associée à une CH et un CRF plus faibles. Les auteurs ont également démontré que des valeurs diminuées de CH (mais pas de CRF) sont associées de façon statistiquement significative à l'augmentation du degré de myopie [ 5 ]. Ces résultats ont été confirmés par la plupart des études réalisées sur des populations espagnoles, britanniques et chinoises [ 3 , 4 , 6 , 7 ].

Cependant, d'autres équipes concluent à l'absence de corrélation entre la CH et le statut réfractif d'une part, et entre la CH et la CCT d'autre part, mettant uniquement en évidence un lien entre CRF et CCT [ 8 ].

Cela nous amène aux études des différentes épaisseurs cornéennes du patient myope dont les résultats sont particulièrement controversés.

La myopie étant associée à un amincissement scléral du fait de l'élongation des tissus, il est légitime de se poser la question d'un éventuel amincissement cornéen.

Certains travaux retrouvent une diminution de l'épaisseur cornéenne corrélée à l'augmentation de la longueur axiale [ 9 ]. Plus récemment, Wu et al. ont observé plus précisément une diminution de l'épaisseur cornéenne épithéliale ( epithelial thickness [ET]) avec le degré de myopie [ 10 ].

Par ailleurs, une récente étude coréenne comparant l'épaisseur cornéenne de trois groupes de jeunes myopes (faibles, modérées, forts) grâce à un SD-OCT ( spectral-domain optical coherence tomography ) met en évidence une corrélation inverse entre la sévérité de la myopie et l'épaisseur stromale. L'ET était similaire dans les deux groupes [ 11 ]. Ces résultats sont concordants avec une étude chinoise sur les myopes forts qui ne retrouve pas de différence d'ET [ 12 ]. En revanche, cette même étude décrit une CCT augmentée chez le myope fort, ce qui va à l'encontre de la plupart des travaux [ 9–12 ]. Il est également à noter que la cornée des femmes était plus fine, mais les liens entre épaisseur cornéenne et genre ne sont pas clairement établis [ 11 , 12 ].

Enfin, Touzeau et al. ne retrouvent pas de différence entre l'épaisseur cornéenne des myopes forts et celle de témoins, quelle que soit la localisation au niveau de la cornée [ 13 ]. Ces données ont été confirmées par la plus grande étude publiée à ce jour (5 158 patients dont 1 270 myopes avec équivalent sphérique inférieur à −6 D) qui ne retrouve pas de corrélation entre équivalent sphérique et épaisseur cornéenne [ 14 ].

Ces résultats controversés peuvent être en lien avec des méthodologies qui diffèrent selon les études. Les auteurs ne définissent pas la myopie de la même façon (équivalent sphérique pour certains, longueur axiale pour d'autres); ils n'utilisent pas les mêmes appareils de mesure de l'épaisseur cornéenne (pachymétrie ultrasonique, OCT cornée, topographe d'élévation). En outre, les variations nycthémérales et ethniques de la pachymétrie cornéenne ajoutent des variables à l'interprétation des résultats [ 13 ].

Une valeur plus élevée chez les myopes est globalement retrouvée dans toutes les études. Cependant, il faut tenir compte du changement des propriétés biomécaniques cornéennes du myope qui peut avoir un impact sur cette mesure ainsi que de l'appareil de mesure lui-même (ORA ou tonomètre de Goldmann). On distingue classiquement la pression intraoculaire compensée (PIOcc), associée de façon indépendante à l'hystérèse cornéenne (CH), et la pression intraoculaire non compensée de type Goldmann (PIOg), plutôt liée au CRF. Ces deux paramètres mesurés avec l'ORA sont augmentés chez les myopes forts dans l'étude de Shen et al. [ 15 ]. En revanche, avec les mêmes paramètres mesurés à l'aide d'un tonomètre à applanation, Lee et al. ne retrouvent pas de corrélation entre longueur axiale et PIO [ 16 ]. Enfin, Altan et al. ont montré que c'est principalement la PIOcc qui est corrélée positivement à la longueur axiale [ 7 ].

La valeur absolue d'astigmatisme cornéen est augmentée chez le myope fort. En revanche, il n'existe pas de différence d'axe d'astigmatisme entre patients myopes et groupe contrôle. De plus, l'asphéricité et la régularité de la surface cornéenne ne semblent pas être modifiées chez le myope fort [ 13 ]. L'hypothèse proposée serait que l'astigmatisme cornéen pourrait être un facteur favorisant du développement de la myopie forte en perturbant le mécanisme d'emmétropisation de l'œil. Par ailleurs, malgré le fait que la profondeur de la chambre antérieure (CA) ait tendance à être plus importante chez le myope, il n'a pas été trouvé de corrélation significative entre longueur axiale et profondeur de CA concernant la myopie forte [ 13 ]. En outre, le diamètre cornéen horizontal ( white-to-white distance [WTW]), variant de 10,5 à 13 mm dans la littérature, apparaît plus petit chez les myopes modérés (myopie comprise entre −3 et −6 D) et forts (myopie > −6 D) comparés aux myopes faibles et aux emmétropes. La valeur seuil retenue, à partir de laquelle le diamètre cornéen deviendrait plus court, est 3 D [ 17 , 18 ]. Toutes les études ne s'accordent cependant pas sur ce point et certaines ne retrouvent pas de modification du diamètre cornéen chez les myopes forts [ 13 ].

Globalement, ces travaux suggèrent qu'il n'y aurait donc pas de distension du segment antérieur du myope comme c'est le cas pour le segment postérieur. Hormis la toricité plus importante du myope fort, la progression de la myopie ne serait pas associée à des modifications kératométriques.

La densité cellulaire endothéliale est plus faible chez les patients myopes modérés (myopie comprise entre −3 et −6 D) par rapport aux myopes faibles (de −0,25 à −3 D). Il existe également une diminution du nombre de cellules hexagonales en cas de myopie modérée par rapport à la myopie faible [ 16 ]. La densité cellulaire endothéliale serait corrélée à la longueur axiale et donc au degré de myopie sans qu'il y ait de changement au niveau de la fonction endothéliale. Ainsi, il semblerait que les cellules endothéliales aient une propension à s'étaler lorsque la surface cornéenne interne augmente avec l'allongement de l'œil.

La densité du plexus nerveux cornéen sous-épithélial diminue avec le degré de myopie; celle-ci est en effet plus faible chez les sujets myopes par rapport aux emmétropes ou hypermétropes. Outre l'élongation, on peut évoquer la possibilité que le port plus précoce et prolongé de lentilles de contact chez les myopes ait un impact sur la densité nerveuse cornéenne. Ces résultats pourraient avoir une implication en contactologie et particulièrement en chirurgie réfractive, au cours de laquelle il est connu que les nerfs cornéens sont lésés par les processus de découpe [ 19 ].

La technique par Lasik ( laser in situ keratomileusis ) est l'une des procédures les plus réalisées dans le monde, notamment chez les sujets myopes. Un bilan préopératoire bien mené, comprenant une topographie cornéenne et une pachymétrie afin de détecter les cornées à risque et d'éliminer les contre-indications, est fondamental. Malgré cela, il persiste un certain nombre de complications, parmi lesquelles figurent la régression réfractive et l'ectasie cornéenne post-LASIK, particulièrement redoutées en raison de leurs impacts sur l'acuité visuelle finale [ 20 ].

Plusieurs études se sont intéressées aux caractéristiques biomécaniques des patients opérés de chirurgie réfractive cornéenne afin de mettre en évidence des facteurs de risque ne se trouvant pas encore dans les algorithmes décisionnels actuels [ 21 , 22 ].

Les résultats de ces études suggèrent que l'ectasie cornéenne induite par LASIK pourrait reposer sur la décompensation d'un état biomécanique cornéen précaire avec notamment une CH et un CRF diminués, comme c'est le cas chez les patients atteints de kératocône fruste ou avéré.

Indépendamment de ces complications avérées, il a été montré que les valeurs de CH et CRF étaient diminuées après chirurgie réfractive, et ce quelle que soit la technique employée (Lasik et ses variantes SMILE, ou small incision lenticule extraction, et Lasek, mais également photokératectomie réfractive [PKR]) [ 21 , 23 ].

Par ailleurs, ces changements seraient moindres avec la variante SMILE après ajustement sur l'âge, l'épaisseur cornéenne préopératoire, le sexe et la profondeur d'aplanissement prévue [ 21 , 23 ]. Cela rendrait compte d'altérations plus importantes dans la membrane de Bowman avec la technique de Lasik [ 23 ]. Enfin, l'amplitude des valeurs préopératoires de CH et CRF serait prédictive du changement postopératoire [ 24 ].

Ainsi, la mesure objective de l'état biomécanique préopératoire, comprenant les valeurs de CH et CRF, pourrait accroître la sensibilité de la détection de ces cornées « à risque biomécanique » en association avec la topographie cornéenne.

Il a aussi été mis en évidence que la régression myopique après LASIK est corrélée à une épaisseur moindre du lit résiduel en préopératoire. Cependant, une augmentation progressive de l'épaisseur cornéenne centrale après LASIK chez les myopes forts a été observée, mais le lien avec la régression réfractive est discuté. Le changement réfractif ne peut pas être expliqué par le changement d'épaisseur cornéenne à lui seul; le rôle de la restauration de l'épithélium cornéen à son état d'origine joue donc certainement un rôle important dans le pouvoir réfractif post-Lasik [ 25 ].

Le kératocône (KC) est défini comme une dystrophie cornéenne progressive associée à un amincissement et à une augmentation de la courbure cornéenne ayant pour conséquence un astigmatisme myopique irrégulier plus ou moins important selon le stade d'avancement. Sa physiopathologie n'est pas totalement élucidée, mais quelques hypothèses prédominent, parmi lesquelles une altération de la biomécanique cornéenne et plus récemment une inflammation cornéenne chronique avec surexpression de cytokines pro-inflammatoires [ 26 ].

S'il est admis que les personnes atteintes de KC sont plus fréquemment myopes du fait de l'ectasie cornéenne responsable d'une myopie de courbure, le lien entre KC et augmentation de la longueur axiale est plus controversé [ 27–29 ]. Plusieurs études retrouvent une augmentation de la longueur axiale chez les sujets ayant un KC, en comparaison à des yeux emmétropes (24,40 mm versus 23,24 mm dans l'étude d'Ernst et al. [ 27 ], 23,97 mm versus 23,21 mm dans celle de Touzeau et al. [ 28 ]), avec principalement une élongation du segment postérieur et une corrélation entre sa longueur et l'équivalent sphérique. Ces résultats suggèrent que l'ectasie n'est pas seule responsable de la myopie retrouvée dans les KC et qu'il existe une relation entre KC et myopie axile. Cependant, quelques travaux ont des résultats contradictoires et ne mettent pas en évidence d'association entre longueur axiale et KC [ 29 ].

Par ailleurs, ces dernières années ont permis de mettre en évidence les liens entre le collagène cornéen, la matrice extracellulaire et la déformabilité de la cornée des KC. Shah et al. ont confirmé que les yeux atteints de KC ont une hystérèse cornéenne diminuée par rapport aux cas indemnes, et cette diminution serait d'autant plus importante que la maladie est évoluée [ 2 ]. D'autres études sur le sujet, réalisées à l'aide de la biomicroscopie de Brillouin, qui est une technique de mapping de la biomécanique cornéenne ex vivo, suggèrent qu'il existe un déficit focal de la résistance cornéenne localisé au niveau de l'apex du KC et non présent à distance [ 30 ].

Enfin, Shen et al. ont comparé les valeurs densitométriques cornéennes, mesurées à l'aide du Pentacam^® , entre un groupe de sujets myopes indemnes de KC et un groupe de sujets atteints de KC. Les valeurs étaient exprimées en standardized grayscale units (GSU) allant de 0 à 100 pour les cornées totalement opaques. La densité était plus élevée chez les patients myopes atteints de KC (16,62 ± 1,60 GSU) par rapport aux myopes non porteurs de KC (13,39 ± 1,33 GSU) quelle que soit la couche cornéenne analysée. De plus, malgré une décroissance de cette densité sur 12 mois après cross-linking, expliquant la possible amélioration de l'acuité visuelle, celle-ci reste toujours plus élevée que chez les myopes sans KC [ 31 ]. L'hypothèse avancée serait que la diminution des cellules épithéliales et des kératocytes présent dans les KC, compromettant l'histologie cornéenne normale, induirait cette augmentation de densité cornéenne persistante même après cross-linking [ 31 ].

Cette technique, consistant en un port nocturne d'une lentille de contact rigide afin de corriger le défaut de réfraction, est actuellement en plein développement, notamment du fait de son rôle favorable dans la freination myopique chez l'enfant [ 32 ]. La correction de la myopie est réalisée à travers l'aplatissement central de la cornée par la lentille de contact, ce qui permet d'éviter un port journalier. L'orthokératologie (OK) entraîne ainsi un certain nombre de changements de la surface et de la biomécanique cornéenne [ 32 ].

Il est établi que le mécanisme de correction de la myopie par l'OK entraîne un aplatissement de la courbure cornéenne centrale, une réduction de l'épaisseur cornéenne centrale et une augmentation de l'épaisseur en moyenne périphérie [ 33 , 34 ].

Plusieurs études ont retrouvé une diminution du CRF (–1,08 mmHg ± 0,90 pour Chen et al. [ 35 , 36 ]) et de CH (–0,57 mmHg ± 0,80) dès les premières nuits de port avec un retour à la normale après quelques mois de suivis [ 33 ]. Cependant, les relations entre ces changements biomécaniques et les modifications des paramètres du segment antérieur (épaisseurs des couches cornéennes, kératométrie) après OK sont discutées [ 33–36 ]. Chen et al. ont montré que CH et CRF étaient corrélés à l'épaisseur stromale centrale ( central stromal thickness [CST]) et à l'épaisseur centrale de la membrane de Bowman ( central Bowman layer thickness [CBT]) après une nuit de port et uniquement à CST à J7. Dans les stades précoces (J1, J7) d'OK, ils ont constaté un amincissement conséquent de CET (−10,62 μm ± 4,25), contrastant avec un épaississement de CST (+4,65 μm ± 4,90) résultant en une diminution de CCT (−6,13 μm ± 6,01) [ 33 ].

Enfin, les dernières méta-analyses montrent que l'OK est un moyen efficace pour freiner l'évolution de la myopie chez l'enfant. L'hypothèse principale avancée serait la diminution de l'hypermétropie relative périphérique qui, en temps normal, entraîne une augmentation de la longueur axiale [ 32 , 37 ].

Cette description synthétique de la correction myopique par l'OK permet de mettre en lumière le rôle pilier de la cornée dans la myopie et son évolution.

Il y a très peu de données dans la littérature concernant le risque de kératite infectieuse chez les myopes par rapport aux autres amétropies. Dart et al. n'ont pas mis en évidence d'augmentation du nombre d'abcès cornéen chez le myope porteur de lentilles de contact [ 38 ]. En revanche, dans l'étude multicentrique française, la myopie était retrouvée comme augmentant le risque de développer une kératite infectieuse ( odds ratio [OR] : 1,73), alors que l'hypermétropie était un facteur protecteur (OR : 0,28) [ 39 ]. Le port de lentille de contact plus précoce, plus fréquent et de durée plus longue chez les myopes expliquerait l'augmentation du risque d'abcès de cornée sous lentilles chez ces patients.