Dissertations / Theses on the topic 'Réponse hémodynamique'

L’hypertrophie cardiaque (HC) constitue un remodelage du myocarde lors d’un stress hémodynamique chronique. Dans des circonstances pathologiques, elle peut mener à l’insuffisance cardiaque (IC). L’IC, un syndrome incurable, a un taux de mortalité à 5 ans de près de 50%. Deux catégories d’HC sont possibles : concentrique, où un épaississement des parois ventriculaires se produit et excentrique, où la cavité ventriculaire s’élargit tout en épaississant proportionnellement ou non ses parois. Une phase terminale de l’HC est la forme dilatée ou décompensée : la cavité s’élargit et les parois s’amincissent. Le remodelage cardiaque diffère selon le sexe et la présence d’hormones sexuelles. Généralement, les hommes développent une HC dilatée progressant rapidement vers l’IC, alors que les femmes ont une HC concentrique progressant plus lentement vers l’IC. La régurgitation de la valve aortique (AR) entraîne une surcharge de volume (SV) au ventricule gauche (VG) causant une hypertrophie excentrique. Pour étudier l’influence du sexe et des hormones sexuelles dans l’HC en SV, nous avons induit une AR chez des rats mâles et femelles, avec ou sans gonadectomie et les avons suivis 26 semaines. L’hypothèse était que les femelles développeraient une HC compensée, c’est-à-dire sans perte de fonction cardiaque, alors que les mâles développeraient une HC dilatée associée à une perte de fonction cardiaque. Ce dimorphisme s’expliquerait en partie par les hormones sexuelles. Des analyses échocardiographiques et tissulaires ont montré que la masse indexée des coeurs des femelles AR était plus importante que celle des mâles AR (4.4 mg/g vs 2.5 mg/g respectivement, p<0,05), mais que ces derniers développaient davantage de changements transcriptionnels en lien avec le métabolisme énergétique. L’orchidectomie a induit une diminution du gain de masse cardiaque lors de l’AR et une potentielle amélioration de la survie, en plus d’une stabilisation du profil transcriptionnel comparable aux femelles AR. L’ovariectomie a quant à elle diminué le gain de masse cardiaque en AR, sans affecter l’expression génique. Bref, les oestrogènes influenceraient le gain de masse cardiaque chez les femelles, alors que les androgènes défavoriseraient une HC compensée chez les mâles et induiraient un profil transcriptionnel associé à une altération du métabolisme énergétique myocardique.
Heart remodeling during chronic hemodynamic stress is called cardiac hypertrophy (CH). CH frequently precedes heart failure (HF), a disease with a mortality rate of approximately 50% at five years. There are two main types of CH: concentric, which is characterized by thickening of ventricular walls and eccentric, where there is an enlargement of the ventricular cavity and proportional (or not) thickening of ventricular walls. CH can evolve toward a dilated form where enlargement of ventricular cavity is not compensated by a thickening of chamber walls. CH differs between the sexes and is influenced by gonadal hormones. In general, men develop dilated CH evolving more rapidly towards HF. CH in women is more concentric and gradually evolve towards HF. Aortic valve regurgitation (AR) causes a volume overload (VO) in the left ventricle (LV) and precipitates its hypertrophy. We induced an AR in male and female rats, which were gonadectomized or not, in order to study the influence of biological sex and gonadal hormones in CH development during VO. Animals were followed for 26 weeks. Our first hypothesis was that CH would be more compensatory in females than in males. Males would lose cardiac function and develop dilated HC. Our second hypothesis was that steroid hormones could explain a part of CH sexual dimorphism. Echocardiographic and ventricular tissue analysis showed that indexed heart mass of AR females was more important than in males (4.4 mg/g vs. 2.5 mg/g respectively, p<0,05). However, AR males developed more transcriptional changes than AR females, especially in genes implicated in energy metabolism, extracellular matrix remodeling and mitochondrial function and biogenesis. Orchiectomy, which suppresses androgen secretion in male rats, decreased heart gain of mass in response to AR, stabilized the transcriptional profile, which became similar to AR females, and tended to increase survival. Ovariectomy, which suppresses estrogen secretion in female rats, also decreases CH in response to AR, without affecting gene expression. This leads us to conclude estrogens would essentially promote hypertrophy in females, whereas androgens would disadvantage males by inducing CH with poor compensatory properties and changes in the transcriptional profile resulting in an altered energy metabolism.

La resynchronisation biventriculaire est un traitement recommandé chez les patients avec dysfonction ventriculaire gauche (VG) sévère et QRS large. Si les résultats en termes de bénéfice clinique sont globalement positifs, toutes les études retrouvent un pourcentage non négligeable de patients non répondeurs à la thérapeutique. Dans ce travail, en couplant données expérimentales animales et études cliniques, nous avons 1) investigué l’impact de la resynchronisation biventriculaire chez des patients avec Tétralogie de Fallot opérée 2) évalué l’impact hémodynamique associé avec une stimulation VG multipoints et avec une stimulation VG endocardique 3) analysé l’intérêt de l’optimisation des paramètres de stimulation à l’effort. Nous avons mis en évidence que 1) la resynchronisation permet un bénéfice hémodynamique significatif sur un modèle animal de dysfonction ventriculaire droite et chez des patients avec Tétralogie de Fallot opérée 2) la stimulation multipoints et la stimulation endocardique VG permettent un bénéfice hémodynamique significatif sur des modèles animaux d’insuffisance cardiaque et chez des patients avec insuffisance cardiaque sévère 3) l’optimisation à l’effort des paramètres de programmation permet un bénéfice hémodynamique. Un capteur intégré dans la prothèse de stimulation pourrait permettre une optimisation automatique.L’ensemble de ces données permet d’espérer une optimisation de la réponse clinique et d’envisager de nouveaux champs d’application pour cette thérapeutique
Cardiac resynchronization therapy is recommanded in patients with severe left ventricular (LV) dysfunction and wide QRS. Despite positive clinical results, a significant proportion of implanted patients do not demonstrate positive response to the therapy. Coupling experimental data and clinical studies, we have 1) investigated the impact of cardiac resynchronization in patients with repaired Tetralogy of Fallot 2) assessed the hemodynamic impact associated with multisite LV pacing and endocardial LV pacing 3) analyzed the impact of an exercise-optimization of the programmed parameters.We have demonstrated that 1) biventricular pacing is associated with a significant hemodynamic improvement in an animal model of right ventricular dysfunction and in patients with repaired Tetralogy of Fallot 2) multisite LV pacing and endocadial LV pacing are associated with significant hemodynamic improvement in animal models and in humans with severe heart failure 3) optimization during exercise of AV and VV delays induce acute hemodynamic improvement and could be automatically performed by an integrated hemodynimc sensor. Our data suggest a posible improvement in clinical response after cardiac resynchronization and a posible extension of the indications

L'endothélium vasculaire est l'interface entre le sang et les tissus dans les vaisseaux sanguins. Les conditions hémodynamiques locales peuvent affecter, à travers le phénomène de mécanotransduction, des fonctions des cellules endothéliales (CE). Les variations du comportement des CE soumises à des contraintes mécaniques peuvent intervenir dans différents troubles cardio-vasculaires, notamment dans l'athérosclérose, la thrombose et l'inflammation. L'objectif de ce travail était d'étudier l'influence des contraintes mécaniques sur trois marqueurs des CE impliqués dans l'athérosclérose et la mécanotransduction, le vWF, la molécule d'adhésion ICAM-l, et la cavéoline-l à l'aide des réalisations de culture d'HUVEC et d'un système en flux. Parallèlement, les effets d'une cytokine, le TNF-a sur l'expression et la distribution de ces molécules ont été étudiés afin de préciser les différences entre facteurs biochimiques et facteurs mécaniques. La technique de microscopie à fluorescence à sectionnement optique nous a permis de visualiser la distribution de molécules cellulaires en trois dimensions sur une monocouche de CE. Nos résultats expérimentaux ont montré que les contraintes de cisaillement provoquaient des variations de la libération et de la synthèse du vWF, de l'expression de l'ICAM-l et de celle de la cavéoline-1. Par ailleurs, les distributions de ces molécules à la surface ou/et à l'intérieur des CE ont été également modifiées. L'ensemble de ces études suggère que la variation de la contrainte de cisaillement, tel que dans des sténoses ou bifurcations vasculaires in vivo, joue un rôle important dans l'athérogenèse, la thrombose et l'inflammation.

La douleur est une expérience complexe et multidimensionnelle, elle peut donc être modulée par de nombreux facteurs. Dans le but de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement respectif des régions cérébrales impliquées dans le traitement et la modulation de la perception douloureuse, la première partie de cette thèse s'intéresse à l'évaluation en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) des modifications de la réponse cérébrale à la douleur grâce à deux modulations de la perception douloureuse. La première étude s'intéresse à l'effet d'un contexte émotionnel négatif sur la perception douloureuse afin de dissocier des aires cérébrales répondant à la douleur, les réponses liées à la composante émotionnelle. La deuxième étude s'intéresse à l'effet d'une manipulation de l'appréciation de la durée d'une stimulation douloureuse sur la perception de la douleur. L'utilisation de cette illusion permet, pour une intensité de stimulation thermique donnée, de modifier la perception douloureuse et d'évaluer les zones cérébrales impliquées dans ce type de modulation. Nous avons réussi à augmenter ou diminuer la douleur perçue et pu observer que l'émotion met en jeu la partie prégénuale du cortex cingulaire antérieur, tandis que l'illusion d'une durée raccourcie met en jeu un réseau occipito-pariétal plus attentionnel. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la caractérisation du décours temporel de la réponse hémodynamique enregistrée en fMRI dans deux régions importantes pour le traitement de l'information douloureuse qui sont l'insula et le cortex cingulaire. La douleur est caractérisée par une latence de la réponse hémodynamique plus courte, par rapport à une stimulation non-douloureuse, dans l'insula antérieure et le cortex cingulaire moyen, tandis qu'il est possible de différencier une stimulation douloureuse d'une stimulation non-douloureuse grâce à l'amplitude de la réponse hémodynamique dans l'insula postérieure.

Dans le but de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement des régions cérébrales impliquées dans le traitement et la modulation de la perception douloureuse, la première partie de cette thèse s'intéresse à l'évaluation en IRMf des modifications de la réponse cérébrale à la douleur grâce à deux modulations de la perception douloureuse. La première s'intéresse à l'effet d'un contexte émotionnel négatif sur la perception douloureuse afin de dissocier des aires cérébrales répondant à la douleur, les réponses liées à la composante émotionnelle. La deuxième s'intéresse à l'effet d'une manipulation de l'appréciation de la durée d'une stimulation douloureuse sur la perception de la douleur. L'utilisation d'une illusion permet, pour une intensité de stimulation thermique donnée, de modifier la perception douloureuse et d'évaluer les zones cérébrales impliquées dans ce type de modulation. Nous avons modulé la douleur perçue et pu observer que l'émotion met en jeu la partie prégénuale du cortex cingulaire antérieur, tandis que l'illusion d'une durée raccourcie met en jeu un réseau occipito-pariétal attentionnel. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la caractérisation du décours temporel de la réponse hémodynamique dans deux régions importantes pour le traitement de l'information douloureuse qui sont l'insula et le cortex cingulaire. La douleur est caractérisée par une latence de la réponse plus courte, par rapport à une stimulation non-douloureuse, dans l'insula antérieure et le cortex cingulaire moyen, tandis qu'il est possible de différencier une stimulation douloureuse d'une stimulation non-douloureuse grâce à l'amplitude de la réponse dans l'insula postérieure.

Le cadre neuroconstructiviste du développement cognitif, en considérant la variabilité des contraintes qui agissent dès la conception et façonnent le développement, apparaît pertinent pour considérer l’influence des expériences sensorielles précoces sur le développement neurocomportemental des nouveau-nés prématurés. Ils évoluent dans un environnement particulier et ont une vulnérabilité aux troubles neurodéveloppementaux, auxquels des atypies du traitement tactile et temporel sont associées. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier les compétences tactiles et temporelles des nouveaux nés prématurés, et d’évaluer l’effet de l’environnement précoce sur ces perceptions. La perception tactile passive et la cognition ont été étudié auprès de 61 nouveau-nés prématurés (nés entre 32 et 34SA) à 35 semaines d’âge corrigé. Les réponses d’orientation manuelle lors de stimulations tactiles passives du membre supérieur ont été mesurées lors d'un paradigme d’habituation et de déshabituation (changement de localisation ou pause dans la séquence de stimulation). Les prématurés montrent une réponse d'orientation manuelle aux stimuli, qui diminue lors de la répétition, indépendamment de son emplacement sur le bras. L'habituation est retardée chez les sujets nés le plus tôt, à un petit poids et ayant vécu davantage d’expériences douloureuses. Enfin, les prématurés perçoivent les changements de localisation du stimulus et l'intervalle interstimulus, ce qui suggère un développement prénatal des capacités de traitement temporel. Ces capacités de traitement temporel et leur utilisation pour générer une prédiction sensorielle ont été évaluées au cours d’une seconde étude. 19 nouveau-nés prématurés (nés entre 31 et 32 SA) ont été soumis à une séquence tactile (régulière ou irrégulière) aux âges corrigés de 33 et 35 SA. Les variations de flux sanguin cérébral été mesurées. Aux deux âges corrigés, les stimuli tactiles sont associés à une réponse hémodynamique au sein du cortex somatosensoriel. À 33 semaines d’âge gestationnel corrigé les omissions dans la séquence sont associées à une augmentation du flux sanguin cérébral, qui indique que les prématurés forment des prédictions sensorielles, indépendamment du groupe expérimental. Ce travail de thèse permet de mieux caractériser les capacités de traitement tactile et temporel des nouveau-nés prématurés, qui manquent d’investigations récentes et approfondies. De plus, il apporte des arguments rationnels qui pourraient permettre de proposer des thérapies sensorielles à ces patients, basées sur leurs capacités de perception
The neuroconstructivist theoretical framework of cognitive development, taking into account the variability of the constraints that act from the conception to shape development, is relevant to consider the early influence of sensory experiences on the neurobehavioral development of preterm neonates. They evolve in a particular environment and are vulnerable to neurodevelopmental disorders, to which atypical tactile and temporal processing are associated. The aim of the thesis is to study tactile and temporal abilities in preterm newborns and to evaluate the effect of the early environment on these perceptions. We included 61 preterm neonates (born between 32 and 34 weeks of gestational age (wGA)). At 35 weeks of corrected gestational age, we measured orienting responses (forearm, hand, and fingers movements) during vibrotactile stimulation of their hand and forearm, during a habituation and dishabituation paradigm, the dishabituation being either a location change or a pause in the stimulation sequence. Preterm newborns displayed a manual orienting response to vibrotactile stimuli which significantly decreased when the stimulus was repeated, regardless of the stimulated location on the limb. Habituation was delayed in subjects born at a younger gestational age, smaller birth weight, and having experienced more painful care procedures. Preterm neonates perceived changes in stimulus location and interstimulus time interval, suggesting a prenatal development of temporal processing capacities. These temporal processing abilities and their use to generate sensory prediction are being evaluated in a second study. 19 premature neonates (born between 31 and 32wGA) were presented with a tactile sequence (regular or irregular) at 33 and 35 weeks of corrected GA. Variations in cerebral blood flow were measured. At both corrected GA, tactile stimuli are associated with a hemodynamic response in the primary somatosensory cortex. At 33 weeks of corrected GA, omissions in the sequence are associated with an increase in cerebral blood flow, which indicates that premature neonates form sensory predictions, regardless of their experimental group. This thesis work allows to better characterize the tactile and temporal processing abilities in premature neonates, which lack recent and thorough investigation. In addition, it provides rational arguments that could help to propose sensory therapies to these patients, based on their perceptual abilities

L'IRM fonctionnelle (IRMf) par effet BOLD est une modalité d'imagerie qui permet de suivre de manière dynamique et non invasive les évolutions hémodynamiques qui se produisent dans le cerveau suite à une activité neuronale. L'utilisation de l'IRMf permettrait en particulier de mieux comprendre les phénomènes de plasticité cérébrale qui se produisent dans les pathologies de gliomes de bas grades intracérébraux. Pour cela, il est nécessaire de développer de nouveaux modèles mathématiques. Après avoir présenté le cadre de nos recherches, nous développons le travail effectué sur deux modèles complémentaires dont l'objectif commun est l'étude des phénomènes de plasticité cérébrale. Le premier modèle considère le cerveau comme une boîte noire caractérisée par sa fonction dite de réponse hémodynamique. Nous avons proposé une méthode bayésienne robuste d'inférence de cette réponse, grâce à l'introduction d'information a priori simple mais pertinente sur le processus physiologique sous-jacent. Cette méthode a été généralisée pour pouvoir analyser la plupart des acquisitions d'IRMf mono-événementielles. Un autre modèle considère le réseau des régions qui interviennent dans une tâche donnée. Dans ce cadre, nous avons développé un modèle novateur, reposant sur la théorie des graphes indépendance, qui permet de quantifier les interactions au sein de ce réseau. Nous avons également proposé une méthode bayésienne d'estimation de ces grandeurs. Nous montrons finalement que ces deux approches peuvent être considérées comme deux cas particuliers d'un modèle plus général. Les deux méthodes développées ont été appliquées à des données cliniques afin d'étudier les phénomènes de plasticité cérébrale observé chez des patients atteints de gliomes de bas grades intra-cérébraux. La plupart des résultats obtenus concordent avec ceux de la littérature. D'autres permettent de jeter une nouvelle lumière sur la réorganisation fonctionnelle qui se produit chez les patients
BOLD functional MRI (fMAI) is a recent imaging technique that can be used to dynamically and non-invasively study brain hemodynamic evolutions induced by neuronal activity. Use of fMRI could in particular allow for a better understanding of the plasticity phenomena that occur in the pathology of law-grade gliomas. To this end, development of new mathematical models is necessary. We first briefly introduce functional neuroimaging and the methodological framework of our work. We then develop our research on two complementary models, whose common goal is the study of brain plasticity. The first model considers the brain as a black box characterized by its response function, the so-called hemodynamic response. We proposed a robust Bayesian method to inter this response, through introduction of basic yet relevant a priori information about the underlying physiological process. This method was then generalized to account for most event-related fMRI acquisitions. A second model considers the interactions between regions involved in a given task. We developed a novel model, relying on the theory of independence graphs, that enables the quantification of interactions within this network. We also proposed a Bayesian procedure to estimate these quantities. We finally show that both approaches can be considered as two special cases within a more general model whose further development would allow for a better understanding of brain functional processes as measured by fMRI. Both methods developed were applied to clinical data to investigate brain plasticity observed among patients with law-grade brain gliomas. Most results obtained agree with the litterature. Some cast a new light on the functional reorganization that occurs among patients

La séquence d'Imagerie Echo Planaire est largement utilisée pour l'acquisition des séries temporelles d'images nécessaires aux études d'imagerie fonctionnelle cérébrale. Cette séquence permet d'acquérir une trentaine de coupes couvrant le cerveau entier, avec une résolution spatiale de 2 à 4 mm et une résolution temporelle de 1 à 2 s. Elle est donc bien adaptée à l'analyse exploratoire des aires cérébrales activées, mais ne permet pas d'étudier précisément la dynamique temporelle de l'activation. Par ailleurs, une interpolation temporelle des données est nécessaire pour tenir compte des délais inter-coupes et l'acquisition 2D est source d'artéfacts d'origine vasculaire, en particulier à bas champs magnétiques. Afin d'améliorer l'estimation de la réponse cérébrale, cette thèse a eu pour objet le développement d'une séquence d'acquisition 3D à haute résolution temporelle, à 1.5T. Pour cela, la séquence d'Imagerie Echo Volume (EVI) a été combinée avec l'utilisation de l'imagerie parallèle et l'acquisition de champs de vue réduits. L'EVI permet l'acquisition d'un volume de l'espace de Fourier après une unique impulsion d'excitation, mais requiert des trains d'échos très longs. L'imagerie parallèle et la réduction des champs de vue permettent de réduire la durée des trains d'échos et de réaliser l'acquisition d'un volume de cerveau, avec peu de distorsions géométriques et de pertes de signal, en 200 ms. Tous les paramètres d'acquisition ont été optimisés afin de maximiser le rapport signal sur bruit de l'EVI localisé parallèle et de pouvoir détecter les activations cérébrales de manière robuste. La détection des activations cérébrales a été mise en évidence avec des paradigmes de stimulation visuels et auditifs, et des fonctions de réponses hémodynamiques à haute résolution temporelle ont pu être extraites. Afin d'améliorer le rapport signal sur bruit, les inversions matricielles nécessaires à la reconstruction parallèle ont été régularisées et l'influence du niveau de régularisation sur la détection des activations a été étudiée. Finalement, quelques applications potentielles de l'EVI parallèle ont été expérimentées, telles que l'étude des non-stationnarités de la réponse BOLD.

L’obésité est un fléau dont la prévalence croît de manière impressionnante dans la société occidentale. Parallèlement, cette croissance de l’obésité est associée à une constellation d’anomalies métaboliques et hémodynamiques qui constituent toutes des facteurs de risque indépendants de maladies cardiovasculaires. Cette constellation d’anomalies métaboliques, centrée autour de l’obésité abdominale, se nomme syndrome métabolique et est caractérisée par une résistance à l’insuline, une dyslipidémie athérogène, une tension artérielle élevée et un état proinflammatoire et prothrombotique. Il est clair toutefois que les sujets souffrant du syndrome métabolique constituent une population très hétérogène dont le risque de mortalité cardiovasculaire est augmenté, mais hétérogène lui aussi. L’hypertension d’effort (HTE) est un phénomène rencontré lors des épreuves d’effort diagnostiques, dont la prévalence varie de 3 à 30 % dans les diverses populations étudiées. L’HTE est prédictive de la survenue ultérieure d’hypertension de repos et est associée à un risque de morbidité et de mortalité cardiovasculaire augmenté. Ce programme de recherche s’est d’abord intéressé à la prévalence de l’HTE chez les patients avec syndrome métabolique et sur les anomalies métaboliques et anthropométriques associées à l’HTE chez des patients avec syndrome métabolique. Ensuite, nous nous sommes penchés sur l’implication du système nerveux sympathique et de la résistance à l’insuline sur la réponse hémodynamique à l’effort chez des patients avec syndrome métabolique. Ensuite, nous avons évalué la réponse hémodynamique à l’effort chez les diabétiques. Nous avons évalué le rôle de divers paramètres anthropométriques et métaboliques sur la réponse hémodynamique à l’effort. Nous avons comparé la réponse hémodynamique à l’effort des patients avec syndrome métabolique et de patients diabétiques. Nous avons finalement étendu nos recherches auprès de marathoniens récréatifs. Nous avons évalué l’impact d’une course de 42 km sur la structure et la fonction cardiaque. Par ailleurs, nous avons étudié les déterminants du développement des atteintes de la structure et de la fonction cardiaque post marathon.

L’athérosclérose est une maladie qui atteint le système vasculaire. Elle se manifeste par la formation d’une plaque d’athérome au niveau de la couche intima de tissu artériel causant la rigidification et la paroi. La majorité des décès cardiovasculaire en Europe sont une conséquence de cette pathologie. En effet, une plaque d’athérome non stable, qu’on appelle aussi vulnérable, peut évoluer vers un stade avancé appelé sténose ou la lumière artérielle est réduite à un tel niveau que le sang ne peut plus irriguer les organes en aval. Dans le cas où la formation de la plaque a lieu au niveau des artères coronaires, il s’agit d’un risque d’arrêt cardiaque. Une autre conséquence de la présence d’une plaque dans le système vasculaire est sa possibilité de rupture et donc le relâchement de débris qui, transporté par le flux sanguin, sont capables d’obstruer les plus petits vaisseaux au niveau du cerveau causant des accidents cérébraux et par conséquent paralysie ou mort cérébrale. Le processus de formation de la plaque est très long et renforcé par la présence de substances telles que la nicotine ou Cholestérol LDL dans le sang. Quand ces substances s’introduisent dans le tissu artériel, elles peuvent causer une réaction inflammatoire en chaine provoquant la génération et l’évolution de l’athérome. En général, l’athérosclérose est une maladie asymptomatique, ceci rend son diagnostic difficile aux premiers stades. En effet, le diagnostic s’effectue à la suite d’un malaise ou urgence médicale à l’aide d’outils d’imagerie médicale tels que IRM ou Echo-doppler. Pour toutes les raisons invoquées précédemment, cette pathologie ne cesse de susciter la curiosité de la communauté scientifique dans le but de la comprendre tout d’abord les phénomènes qui conduisent à l’occurrence et au développement de cette maladie ainsi que d’améliorer le diagnostic et le traitement. Dans ce sens, notre projet consiste à étudier les phénomènes mécaniques qui accompagnent la présence de la plaque au niveau de la bifurcation carotidienne, un site fréquent de formation d’athéromes. Afin d’effectuer cela, nous évaluons le comportement du fluide et de la structure artérielle par les méthodes volumes finis et éléments finis. Dans un premier temps, nous étudions la dynamique du sang pour des modèles simplifiés et réels avec et sans plaque. Ensuite, nous nous intéressons à l’effet de la déformation de la paroi sur l’hémodynamique. Finalement, nous étudions la réponse vibratoire de la structure artérielle afin de vérifier l’effet la présence de la plaque sur la déformation de la carotide
Numerical fluid biomechanics has proven to be an efficient tool for understanding vascular diseases including atherosclerosis. Studying mechanical phenomena taking place in carotid artery remains a scientifically relevant problem and can help clarify the association between blood flow behavior and the formation and rupture of atheromas. The presence of atheromas, usually in regions of high curvatures, led to a widely accepted hypothesis that local loads of hemodynamics play an important role in atherogenesis. It also causes alterations to the systemic behavior such as perturbations to the flow, stress distributions at the wall and particularly the Wall Shear Stress (WSS). In other words, hemodynamics influences the progression of atherosclerosis. In order to study the behavior of carotid artery, both CFD simulations and FSI simulations were performed on multiple geometrical models. The viscosity model and boundary conditions for the fluid domain were chosen by a preliminary analysis. Five structure models are taken into account: rigid walls with and without plaque, hyperelastic arterial structure without plaque and with a plaque simulated by a geometry restriction, hyperelastic structure with elastic plaque. The effects of the presence and absence of the plaque and of different geometry configurations was analyzed. WSS and blood flow parameters (pressure-velocity) were investigated at different locations of the vasculature with a special focus at the plaque and after plaque areas. Finally, a full FSI analysis was performed on a patient specific geometry and compared with the rigid wall results. The comparison between healthy and stenosed arteries showed different flow disruptions near the stenosis area resulting in a higher shear stress at the plaque zone and lower shear stress after-plaque zone. This result was observed both in the generic simplified geometry and in the patient specific geometry. The analysis of the structural response of the arterial tissue showed different displacement amplitudes between healthy and diseased arteries. It also showed a high frequency Fourier component of the displacement signal of the models stenosed artery: this signal slightly changes when the plaque mechanical properties are modified. The plaque rupture depends among others on the local WSS and the local strength of the tissue. On one hand LWSS zones are areas of vivid proliferation of atherosclerosis plaques, on the other hand the LWSS can promote inflammations and cause plaque instability too. The assessment of the vibrational behavior of the artery shows the emergence of low frequency modes when the plaque is present. The method proposed in this project is aimed to provide useful information for the future assessments of the dynamic response of carotid artery when more patient specific data is available and in-vivo experimental investigations are carried out

La cartographie des réseaux épileptiques est cruciale lors des explorations fonctionnelles chez les patients pharmacorésistants (30%). Parmi les techniques récentes, l'acquisition simultanée en IRMf et EEG apparaît adaptée à l'exploration des épilepsies. L'IRMf/EEG est une méthode non invasive permettant de localiser les régions épileptiques et fonctionnelles.
L'objectif de cette thèse était la mise en place, au CHU de Grenoble, de protocoles d'acquisition et de traitement de l'IRMf/EEG afin de localiser les réseaux épileptiques lors des évaluations pré- et post-chirurgicales. Les bénéfices sont de maximiser les chances de guérison en identifiant le réseau épileptique et de limiter les effets secondaires en préservant les aires fonctionnelles.
L'acquisition de l'EEG en milieu magnétique produit des artefacts. Nous avons d'abord évalué la performance de plusieurs algorithmes de correction d'artefacts selon différentes configurations expérimentales. Nous avons ensuite évalué l'influence du couplage hémodynamique et proposé une méthode robuste estimant la réponse hémodynamique optimale pour chaque patient afin d'améliorer la sensibilité des examens.
Nos résultats montrent que (i) la plupart des algorithmes sont efficaces mais qu'un filtrage trop strict peut détériorer l'EEG ; (ii) l'estimation de la réponse hémodynamique est cruciale en IRMf/EEG. Ceci suggère que l'épilepsie peut induire une modification des propriétés hémodynamiques.
L'IRMf/EEG est une méthode prometteuse pour les investigations préchirurgicales. En raison de l'hétérogénéité du couplage neurovasculaire, l'interprétation des cartes d'activation reste délicate et nécessite l'emploi d'approches complémentaires.

La cartographie des réseaux épileptiques est cruciale lors des explorations fonctionnelles chez les patients pharmacorésistants (30%). Parmi les techniques récentes, l'acquisition simultanée en IRMf et EEG apparaît adaptée à l'exploration des épilepsies. L'IRMf/EEG est une méthode non invasive permettant de localiser les régions épileptiques et fonctionnelles. L'objectif de cette thèse était la mise en place, au CHU de Grenoble, de protocoles d'acquisition et de traitement de l'IRMf/EEG afin de localiser les réseaux épileptiques lors des évaluations pré- et post-chirurgicales. Les bénéfices sont de maximiser les chances de guérison en identifiant le réseau épileptique et de limiter les effets secondaires en préservant les aires fonctionnelles. L'acquisition de l'EEG en milieu magnétique produit des artefacts. Nous avons d'abord évalué la performance de plusieurs algorithmes de correction d'artefacts selon différentes configurations expérimentales. Nous avons ensuite évalué l'influence du couplage hémodynamique et proposé une méthode robuste estimant la réponse hémodynamique optimale pour chaque patient afin d'améliorer la sensibilité des examens. Nos résultats montrent que (i) la plupart des algorithmes sont efficaces mais qu'un filtrage trop strict peut détériorer l'EEG ; (ii) l'estimation de la réponse hémodynamique est cruciale en IRMf/EEG. Ceci suggère que l'épilepsie peut induire une modification des propriétés hémodynamiques. L'IRMf/EEG est une méthode prometteuse pour les investigations préchirurgicales. En raison de l'hétérogénéité du couplage neurovasculaire, l'interprétation des cartes d'activation reste délicate et nécessite l'emploi d'approches complémentaires
Mapping of epileptic networks is crucial during functional investigations in drug-resistant patients (30%). Recent advances in neuroimaging opened the possibility to record simultaneously fMRI and EEG. It appears as a technique perfectly suited to epilepsy evaluation because it allows identifying both functional and epileptic. The main goal of this PhD work was to develop EEG/fMRI procedures at the Grenoble Hospital for pre- and post-surgical brain mapping in epileptics. Potential clinical benefits are the improvement of surgical outcome by identifying epileptic networks, and the reduction of side-effects of surgery by preserving brain functions. Because EEG signals acquired in a magnetic environment are noisy, we first evaluated how the performance of different artefact removal algorithms depends on various experimental settings. Second, we assessed hemodynamic variability in EEG/fMRI recordings and proposed a robust method estimating the most suitable patient-specific hemodynamic response to improve the sensitivity of such exams. Our results show that (i) most of removal artefact methods are efficient but that over-filtering could deteriorate EEG; (ii) estimation of hemodynamic properties is critical for EEG/fMRI exams in epilepsy. This suggests that epilepsy is often accompanied by an alteration of brain hemodynamics. We have successfully implemented EEG/fMRI at the Grenoble Hospital. This technique appeared to be helpful for presurgical evaluations. However, because of heterogeneous neurovascular coupling, the interpretation of activation maps remains difficult. Therefore, characterizing epilepsy cannot be done solely using EEG/fMRI and needs complementary investigations

L'adaptation rénale aux variations du volume sanguin central (VSC) dépend principalement de la sécrétion de peptides natriurétiques et du baroréflexe à basse pression. Plusieurs modèles ont été utilisés pour étudier ces mécanismes. Nous avons montré que l'augmentation du taux plasmatique de peptide atrial natriurétique était impliquée dans l'effet natriurétique d'un exercice musculaire de faible charge réalisé en position couchée, et que sa diminution était responsable de l'effet antinatriurétique d'une dépression de -20 mmHg appliquée à la moitié inférieure du corps. Un autre groupe de travaux a permis de préciser les effets du décubitus anti-orthostatique (Head-Down Tilt : HDT) et de montrer qu' après 3 jours de HDT, les réponses rénales et hormonales à une perfusion de sérum salé isotonique indiquent que le VSC est revenu au même niveau qu'en position assise et qu'il ne s'est pas produit de désensibilisation des mécanismes d'adaptation de la fonction rénale aux variations du VSC
Natriuretic peptides and cardiopulmonary receptors are the main mechanisms of renal responses to changes in central blood volume. Several experimental models have been designed to study these mechanisms. We have shown that the increase in plasma Atrial Natriuretic Peptide was likely to be involved in the natriuretic effect of a light loaded exercise performed in supine posture and that its decrease was responsible for the antinatriuretic effect of Lower Body Negative Pressure. In an other group of studies we have characterize renal and hormonal responses to head-down tilt and we have shown that after 3 day's HDT, responses to saline infusion indicated that central blood volume had returned to its level found in seated posture and that neuro-hormonal systems adapting renal function to changes in central blood volume were not desensitized

Introduction : Les muscles paravertébraux interviennent en permanence dans les tâches de la vie quotidienne pour la stabilisation et la mobilisation du rachis. Cela nécessite la contribution du métabolisme aérobie musculaire. La lombalgie chronique est caractérisée par un haut niveau de fatigabilité et des sensations de douleur au regard des muscles paravertébraux, qui pourraient être en partie attribués à l’altération des réponses du métabolisme aérobie musculaire, tandis que la pratique d’activités physiques et sportives (APS) pourrait améliorer ces réponses Objectif : L’objectif général était de déterminer la spécificité des réponses du métabolisme aérobie des muscles paravertébraux chez des patients lombalgiques chroniques, avant et après un programme de restauration fonctionnelle, et chez différents athlètes en bonne santé. Méthode : Quatre études ont été menées. Chaque participant a effectué des exercices isocinétiques sous-maximaux d’extension du tronc pendant cinq minutes, afin d’évaluer les réponses du métabolisme aérobie des muscles paravertébraux à l’exercice. Des sujets lombalgiques chroniques ont été appariés et comparés à des sujets sains, puis suivis au cours d’un programme de restauration fonctionnelle, dont la principale composante était l’exercice physique. Des sujets jeunes et en bonne santé, sportifs et non sportifs, ont été comparés entre eux. Résultats/Conclusion : Chez les lombalgiques chroniques, le programme de restauration fonctionnel a permis une accélération des cinétiques de V̇O2, une augmentation de l’oxygénation musculaire, et une augmentation de l’efficience mécanique à l’exercice. Chez les jeunes sportifs, les réponses aérobies étaient aussi améliorées, et la modification de ces réponses était dépendante des modalités d’entrainement. Ces résultats suggèrent que la pratique d’APS améliore la contribution du métabolisme aérobie au cours d’un exercice prolongé d’extension du tronc, au regard des muscles paravertébraux. Il n’y avait pas de différence entre les réponses métaboliques et hémodynamiques à l’exercice des lombalgiques chroniques, et celles des sujets sains, malgré un faible niveau de force maximale, et un haut niveau de fatigabilité musculaire à l’exercice chez les lombalgiques chroniques. Bien que les résultats préliminaires ne témoignent pas d’une altération des réponses chez les lombalgiques chroniques, nos travaux suggèrent que la pratique d’activités physiques pourrait diminuer le niveau de fatigabilité des muscles paravertébraux, et ainsi limiter les risques de blessure et de contre-performance, en améliorant les réponses aérobies à l’exercice
Introduction: Paraspinal muscles are required continuously during daily tasks for trunk stabilization and mobilization. For this, aerobic metabolism muscle contribution is required. Chronic low back pain is characterized by a high level of fatigability and pain sensations in regard to paraspinal muscles. These symptoms may be attributed to an alteration in aerobic metabolism responses. Conversely, practising physical and sports activities (PSA) could improve these responses.Objective: The main objective was to determine the specificities in aerobic metabolism responses in regard to paraspinal muscles, in chronic low back pain patients following a functional restoration program and in healthy athletes.Method: Four studies have been conducted. Participants performed submaximal trunk extension exercises on an isokinetic dynamometer for five minutes, to assess paraspinal muscle aerobic metabolism responses to exercises. Chronic low back pain patients were paired with and compared to healthy individuals and followed during a functional restoration program, in which physical exercise was the main component. Also, healthy young individuals, with and without sport specialization, were compared with each other.Results/Conclusion: In chronic low back pain patients, the functional restoration program allows an acceleration in V̇O2, kinetics, an increase in paraspinal muscle oxygenation, and an increase in mechanical efficiency to exercise. In young athletes, the aerobic responses were also improved, and the changes in responses depended on the training modalities. Practicing SPA enhances the aerobic metabolism contribution during prolonged trunk extension exercise, in regard to paraspinal muscles. There was no difference in aerobic metabolism responses between the chronic low back pain patients and the healthy individuals, despite weak levels of maximal strength and high levels of muscle fatigability when exercising (for the chronic low back pain patients). Although the preliminary results did not attest to an alteration in aerobic responses in chronic low back pain patients, our results suggest that practising physical activities could limit paraspinal muscle fatigability, which could be a way to prevent injury and disappointing performances, by improving aerobic metabolism responses to exercise

Differents mecanismes d'adaptation sont developpes par le myocarde ventriculaire adulte en reponse a une surcharge hemodynamique: activation globale de la synthese d'arn et de proteines totales et modifications specifiques transitoires ou permanentes de l'expression genetique. L'activation de la synthese d'arn et de proteines induite par une stenose aortique experimentale chez le rat associe une activation parallele de la synthese de 2 proteines contractiles majeures, la chaine lourde de la myosine et l'actine, et une augmentation parallele du niveau de synthese d'arn total et de poly(a)#+ arn. Les genes c-myc et c-fos et le gene hsp68, codant pour une proteine thermo-inductible, dont les produits de transcription ne sont pas detectes dans le ventricule normal adulte sont transitoirement exprimes dans le cur isole perfuse battant a un niveau relatif qui varie en fonction du debit coronaire ou de la pression de perfusion. In vivo, l'administration de phenylephrine ou de vasopressine induit aussi l'accumulation de ces sequences dans le myocarde ventriculaire adulte. Cette reponse cardiaque a des drogues hypertensives semble faire intervenir des recepteurs membranaires specifiques, car l'administration d'angiotensine ii n'induit pas l'accumulation de ces marn dans le ventricule de rat adulte dont la densite en recepteurs de l'angiotensine ii semble etre faible. L'expression transitoire de ces arn messagers dans plusieurs modeles de surcharge hemodynamique aigue suggere une participation des sequences inductibles a la regulation des processus de croissance impliques dans le developpement de l'hypertrophie cardiaque

La chirurgie cardiaque implique le plus souvent le recours à la circulation extracorporelle (CEC) en per-opératoire. Echanges gazeux et perfusion sont ainsi assurés pour les organes à l’exception du cœur, qui malgré la cardioplégie, peut présenter des signes de souffrance résultant d’une protection myocardique incomplète et génératrice d’ischémie. Les complications post-opératoires les plus souvent rencontrées sont d’une part le syndrome de réaction inflammatoire systémique (SIRS) souvent précédé d’une vasoplégie per-CEC et d’autre part la fibrillation auriculaire (FA), trouble du rythme le plus fréquemment rencontré. Les mécanismes impliqués sont multifactoriels mais l’ischémie-reperfusion myocardique engendrée par la CEC semble jouer un rôle prépondérant. Au niveau moléculaire, un acteur clé de ces désordres pourrait être l’adénosine, un nucléoside purique ubiquitaire issu de la déphosphorylation de l’ATP et libéré par nombre de cellules en cas de stress oxydatif et d’inflammation. Marqueur biologique très précoce d’hypoxie et d’ischémie globale, l’adénosine contrôle les systèmes cardiovasculaire et immunitaire par l’intermédiaire de quatre types de récepteurs avec notamment un effet vasodilatateur via le récepteur A2A et un effet pro-arythmique documenté par plusieurs études fondamentales et cliniques.Les objectifs de notre travail ont été dans un premier temps de montrer l’implication de l’adénosine dans la survenue de complications hémodynamiques et rythmiques en post-opératoire de chirurgie cardiaque sous CEC, puis dans un second temps d’évaluer l‘intérêt de la caféine, un antagoniste non spécifique des récepteurs de l’adénosine, dans la prévention de la FA
Cardiac surgery often requires peri-operative cardiopulmonary bypass (CB). . Gas exchanges and perfusion are provided for the organs excepting the heart, which despite cardioplegia, can display stress signs resulting from an insufficient myocardial protection that generates ischemia. Most common post-surgery complications are the systemic inflammatory response syndrome (SIRS) often preceded by vasoplegia and auricular fibrillation (AF), most common rhythm disorder. Mechanisms involved are multifactorial but the CB-induced myocardial re-perfusion ischemia seems to play a major role. At a molecular level, adenosine could be a key actor, a ubiquitous glycoside derived from the dephosphorylation of ATP and released by numerous cells in case of oxidative stressor inflammation. Very early marker of hypoxemia and general ischemia, adenosine controls both cardiovascular and immune systems through 4 types of receptors most particularly with a vasodilator effect through the A2A receptor and a pro-arrhythmic effect documented by several fundamental and clinical studies.The objectives of our work were to demonstrate the involvement of adenosine in the appearance of hemodynamic and rhythmic complications in post cardiac surgery under CB and then to assess the interest of caffeine, a nonspecific antagonist of adenosine receptors, in the prevention of AF

Partie I : Objectifs. Ce travail propose une étude anatomique du coeur de porc afin d’élaborer des recommandations pour la réalisation d’une chirurgie cardiaque expérimentale. Matériels et méthodes. 16 porcs ont été étudiés. Le réseau coronaire artériel a été étudié chirurgicalement (n=13) et angiographiquement (n=10). Le réseau veineux coronaire a été analysé par dissections anatomiques (n=13) et injections rétrogrades de bleu de méthylène via le sinus coronaire (n=8). Résultats. Le positionnement intrapéricardique spécifique du coeur de porc, limite l’accès à l’aorte ascendante et à l’oreillette droite et nécessite des précautions particulières pour la réalisation d’une sternotomie et d’une canulation de l’aorte ascendante avec cardioplégie antérograde par la racine de l’aorte. Le réseau coronaire artériel est comparable au réseau humain (réseau droit dominant: 70%). Le sinus coronaire reçoit 4 afférences contre 3 chez l’homme. L’étude de la distribution de surface du réseau veineux nécessite la ligature préalable de la veine azygos gauche et confirme une asymétrie de perfusion au détriment du VD. La paroi antérieure du VD étant drainée par des petites veines cardiaques indépendantes du sinus coronaire. Conclusions. La connaissance des spécificités anatomiques cardiaques du porc a permis d’établir des recommandations pour la réalisation du modèle d’autorétroperfusion myocardique et plus largement de procédures chirurgicales cardiaques expérimentales sécurisées. Partie II : Objectifs. La perfusion rétrograde dans le sinus coronaire est utilisée pour la diffusion d’une solution de cardioplégie. Nous avons développé un modèle porcin d’autorétroperfusion myocardique à coeur battant (SMR) utilisant le réseau veineux coronaire pour assurer l’oxygénation du myocarde ventriculaire gauche. Ce modèle nous a permis d’évaluer les réponses hémodynamiques et cardiaques induites par SMR avant et après occlusion de l’artère IVA. Matériels et Méthodes. Une dérivation entre l’aorte ascendante et le sinus coronaire a été mise en place pour assurer une perfusion rétrograde sélective de la grande veine coronaire en sang oxygéné (SMR). Un groupe Contrôle (n=6) a permis de collecter des données physiologiques de référence et un groupe SMR (n=6) a été spécifiquement dédié à l’évaluation du concept d’autorétroperfusion myocardique après occlusion de l’artère IVA pendant au moins 240 minutes. Le débit cardiaque (CO), la pression maximale intra-VG (Pmax in-LV), le volume éjecté (SV), la fraction d’éjection ventriculaire gauche (FEVG), la durée diastolique (DD), la fréquence cardiaque (HR) et la pression artérielle systémique ont été monitorés en continu durant la période d’autorétroperfusion au moyen d’un cathéter de conductance type Millar® avant et après occlusion de l’IVA. La qualité de la perfusion systémique périphérique a été évaluée par l’analyse de la microcirculation sublinguale. En fin de procédure, les coeurs étaient prélevés pour une analyse histologique. Résultats. L’évaluation échographique de la FEVG était biaisée par la sternotomie alors que celle réalisée par le cathéter de conductance ne l’était pas. Le débit cardiaque après sternotomie a chuté en moyenne de 7.51% (P < 0.05). L’autorétroperfusion avec artère IVA perméable a généré des effets inotropes positifs, caractérisés par une augmentation du CO, du SV, de la Pmax in-LV et de la FEVG (P <0.0001). Après occlusion de l’IVA, l’autorétroperfusion a assuré, durant 240 minutes, une oxygénation myocardique et une compensation hémodynamique garantissant la préservation de la perfusion périphérique. L’analyse histologique a confirmé l’absence d’infarctus myocardique. Conclusions. L’autorétroperfusion myocardique a confirmé des propriétés inotropes positives et protectrices contre l’ischémie ouvrant des perspectives d’applications intéressantes
Part I: Objectives. This work reports an anatomic study of swine heart in order to produce technical recommendations and achieve successful experimental cardiac surgical procedures. Methods. 16 swines were studied. Coronary artery vessels were surgically (n=13) and angiographically (n=10) assessed. Coronary venous vessels were studied by anatomic dissections (n=13) and retrograde injection of methylene blue through the coronary sinus (n=8). Results. Specific pericardial positioning of swine heart dramatically differs from human heart resulting in a limited access to ascending aorta and right atrium, requiring surgical precautions to perform a safe sternotomy and canulation of ascending aorta with an antegrade cardioplegia. Arterial coronary pattern is similar to that of humans (right dominant supply: 70%). Pig coronary sinus receives 4 main branches vs 3 in human sinus. Preliminary ligation of the left azygos vein is required to visualize the surface distribution of methylene blue within the venous vessels, thereby confirming an optimized perfusion of the left ventricle whereas the right ventricle remains poorly perfused. This asymmetry of perfusion results from a specific venous drainage of the right ventricle through small cardiac veins disconnected from coronary sinus. Conclusions. Anatomic knowledge of swine heart validated surgical guidelines for designing the model of self-myocardial retroperfusion and safely performing experimental cardiac surgical procedures. Part II: Background. Retrograde perfusion into the coronary sinus is used to deliver cardioplegia. We developed an in-vivo porcine beating-heart model of self-myocardial retroperfusion (SMR) using the venous route to supply myocardial oxygenation and sought to assess hemodynamic and cardiac responses triggered by SMR before and after a prolonged occlusion of the LAD.Methods. A bypass-line between the ascending aorta and the coronary sinus was made to perform a selective retrograde perfusion of the great cardiac vein with oxygenated blood (SMR). A Control group (n=6) was assigned to collect baseline data, and an SMR group (n=6) was dedicated to undergo SMR with occlusion of LAD for 240 minutes. Cardiac output (CO), maximal pressure in the LV (Pmax in-LV), stroke volume (SV), left ventricular ejection fraction (LVEF), diastolic durations, heart rate, and arterial systemic pressure were evaluated with conductance catheters for the following periods: basal (before SMR), SMR with patent LAD, and SMR with occluded LAD. In order to assess peripheral perfusion, patterns of sublingual microcirculation were analyzed. At the end of the procedures, the hearts were harvested for histology. Results. Echographic LVEF evaluation was affected by sternotomy, but conductance catheter evaluation was not. Following pericardiotomy, CO decreased by 7.51% (P < 0.05). SMR with patent LAD showed inotropic properties with improvements in CO, SV, Pmax in-LV and LVEF (P < 0.0001). Following LAD occlusion, SMR supplied myocardial oxygenation with hemodynamic compensation and preserved the peripheral perfusion. Histology confirmed no signs of infarct. Conclusions. SMR showed capacities to produce inotropic effects and protect against ischemia, opening interesting potential applications

Il est relativement bien établi que les crises focales entraînent une augmentation régionale du flot sanguin dans le but de soutenir la demande énergétique en hémoglobine oxygénée des neurones épileptiques. Des changements hémodynamiques précoces ont également été rapportés dans la région homologue controlatérale, bien que ceci ait été moins bien caractérisé. Dans cette étude, notre objectif est de mieux caractériser, lors de crises focales, la nature des changements hémodynamiques précoces dans la région homologue controlatérale au foyer épileptique. L'imagerie optique intrinsèque (IOI) et la microscopie deux-photons sont utilisées pour étudier les changements hémodynamiques dans la région homologue controlatérale au site de crises focales induites par l’injection de 4-aminopyridine (4-AP) dans le cortex somatosensitif ipsilatéral de souris. Dans l'étude d'IOI, des changements de l’oxyhémoglobine (HbO), de la désoxyhémoglobine (HbR) et du débit sanguin cérébral ont été observées dans la région homologue controlatérale au site de crises focales lors de toutes les crises. Toutefois, ces changements étaient hétérogènes, sans patron cohérent et reproduisible. Nos expériences avec la microscopie deux-photons n’ont pas révélé de changements hémodynamiques significatifs dans la région homotopique controlatérale lors de trains de pointes épileptiques. Nos résultats doivent être interprétés avec prudence compte tenu de plusieurs limitations: d’une part absence de mesures électrophysiologiques dans la région d’intérêt controlatérale au foyer simultanément à l’imagerie deux-photons et à l'IOI; d’autre part, lors des expériences avec le deux-photons, incapacité à générer de longues décharges ictales mais plutôt des trains de pointes, couverture spatiale limitée de la région d’intérêt controlatérale, et faible puissance suite au décès prématuré de plusieurs souris pour diverses raisons techniques. Nous terminons en discutant de divers moyens pour améliorer les expériences futures.
It has been well demonstrated that focal seizures are associated with a significant increase in regional cerebral blood flow to actively supply discharging neurons with oxygenated hemoglobin. There is also some evidence to suggest that focal seizures elicit early hemodynamic changes in the contralateral homotopic area, although this has been less well documented. In this study, we aim to better characterize the nature of early hemodynamic responses contralateral to the epileptic focus during seizures. We used intrinsic optical imaging (IOI) and two-photon laser microscopy to measure the hemodynamic changes in the homotopic contralateral area following focal seizures induced by an injection of 4-aminopyridine (4-AP) in the mouse somatosensory neocortex. In the study using IOI, oxyhemoglobin (HbO), deoxyhemoglobin (HbR) and cerebral blood flow (CBF) changes were observed in the homotopic area contralateral to the focus during all seizures. However, these changes were rather heterogenous, lacking any consistent or reproducible pattern. Our two-photon study showed no significant hemodynamic changes at the capillary level in the homotopic area contralateral to the ictal focus during epileptic spike trains. However, these findings must be interpreted cautiously in light of several limitations we encountered during the experiments. Specifically, we were unable to simultaneously record electrophysiology in the contralateral homotopic area. Furthermore, during our two-photon experiments, we failed to induce long ictal discharges (inducing only spike trains) had a limited sampling of the contralateral homotopic area and reduced power as a result of low mice survival rate. We conclude by providing alternatives to possibly improve future experiments.