Introduction Les mécanismes sous-jacents à la relation entre la fonction ventilatoire et l’incidence de pathologies cardiovasculaires restent incertains. Le syndrome métabolique, cluster des principaux facteurs de risque cardiovasculaire dont l’obésité abdominale, pourrait jouer un rôle dans cette relation. Le lien entre le syndrome métabolique et la fonction ventilatoire est méconnu. Parallèlement, peu de données ont été publiées sur la relation entre l’obésité abdominale et le risque d’asthme. De nombreuses études ont rapporté une relation positive entre l’indice de masse corporelle (IMC) et l’incidence de l’asthme en particulier chez la femme. L’IMC est un indice global qui ne permet pas de distinguer la masse maigre de la masse grasse ni d’estimer la distribution régionale de l’adiposité. L’adiposité, en particulier abdominale, tend à augmenter avec l’âge au détriment de la masse maigre. Chez le sujet âgé, bien que fréquent et souvent sévère, l’asthme reste peu étudié.Matériel et Méthodes La relation entre le syndrome métabolique et la fonction ventilatoire (Volume Expiratoire Maximal Seconde, Capacité Vitale Forcée) a été étudiée à partir des données de 121965 sujets ayant bénéficié d’un examen périodique de santé au centre IPC à Paris entre 1999 et 2006. Une analyse en composantes principales a permis d’évaluer la part respective de chacun des paramètres du syndrome dans cette relation. Puis, l’étude du déclin de la fonction ventilatoire (VEMS) et de son lien avec l’adiposité abdominale a été conduite chez près de 10000 sujets du centre IPC réexaminés à 5 ans. Enfin, la relation entre l’adiposité abdominale et la prévalence et l’incidence de l’asthme a été analysée au sein de la cohorte des 3 Cités chez 7643sujets âgés de 65 ans et plus. Principaux résultats Le syndrome métabolique était associé à l’altération de la fonction ventilatoire (Odds Ratio ajusté, Intervalle de Confiance à 95%=1,28 [1,20-1,37] et ORa=1,41 [1,31-1,51], respectivement pour le VEMS et la CVF<Limite Inférieure de la Normale). Cette association reposait essentiellement sur la présence de l’obésité abdominale indépendamment entre autres de l’IMC et du statut tabagique chez l’homme comme chez la femme. Un déclin accéléré de la fonction ventilatoire était associé au gain d’adiposité abdominale (∆VEMS= -24,6 ; -29,0 ; -36,2 ml/an pour un tour de taille « diminué », « stable » et « augmenté », respectivement). Un risque augmenté d’asthme était associé au surpoids abdominal et à l’obésité abdominale dans les deux sexes (ORa, IC95%=1,30 [1,02-1,65] et 1,76 [1,31-2,36], respectivement). Conclusion Ces résultats apportent des arguments en faveur du rôle de l’obésité abdominale dans le développement des pathologies respiratoires chroniques. Nos résultats suggèrent que la mesure de la fonction ventilatoire pourrait aider à identifier les sujets à haut risque cardiométabolique. / Introduction The mechanisms underlying the relationship between lung function and the incidence of cardiovascular disease remain uncertain. Metabolic syndrome, a cluster of major cardiovascular risk factors including abdominal obesity, may play a role in this relationship. Data on the association between lung function and metabolic syndrome are sparse. Few data have been published on the relationship between abdominal obesity and the risk of asthma. Many studies have reported a positive relationship between body mass index (BMI) and the incidence of asthma particularly in women. BMI is a crude measure of obesity that does not discriminate between muscle and adipose tissue mass or estimate regional adiposity. Adiposity, and particularly visceral fat mass, tends to increase with aging at the expense of muscle mass and these changes in body composition make BMI an inadequate body fatness indicator. In the elderly, although frequent and often severe, asthma remains poorly studied.Materials and MethodsFirst, the relationship between metabolic syndrome and lung function (Forced expiratory volume in one second, Forced Vital Capacity) was studied using data from 121,965 patients who had a health examination at the Paris Investigations Préventives et Cliniques center between 1999 and 2006. A principal component analysis was used to investigate the differential associations between lung function and specific components of metabolic syndrome. Second, the study of lung function (FEV1) decline and its relationship with abdominal fat was conducted among nearly 10,000 subjects followed 5 years later at the IPC center. Third, the relationship between abdominal adiposity and prevalence and incidence of asthma was analyzed within the 3 Cities cohort study including 7,643 subjects aged 65 and over.Main resultsMetabolic syndrome was associated with impaired lung function (Adjusted Odds Ratio, 95% Confidence Interval=1.28 [1.20-1.37] et ORa=1.41 [1.31-1.51], for FEV1 and FVC<Lower Limit of Normal, respectively). This association was mainly due on the presence of abdominal obesity independently of BMI and smoking status in men as in women. An accelerated decline in lung function was associated with abdominal fat gain (∆VEMS= -24.6 ; -29.0 ; -36.2 ml/year for waist circumference « decreased», « stable » et « increased », respectively). An increased risk of asthma was associated with abdominal overweight and abdominal obesity in both sexes (ORa, IC95%=1.30 [1.02-1.65] and 1.76 [1.31-2.36], respectively).ConclusionThese results provide arguments for the role of abdominal obesity in the development of chronic lung diseases. Measurement of lung function may help to identify patients at cardiometabolic high risk.

L’obésité abdominale est associée à de nombreuses complications métaboliques, telles que la résistance à l’insuline, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. Récemment, il a été suggéré que ces anomalies métaboliques sont étroitement associées à la taille des adipocytes, cellules constitutives du tissu adipeux. En effet, plusieurs travaux suggèrent que plus les adipocytes sont gros, plus ils produisent des adipokines pro-inflammatoires, responsables de l’inflammation chronique associée à l’obésité. Dans ce contexte, le but de ce travail de thèse était, dans un premier temps, d’établir les répartitions en fréquences de tailles des adipocytes dans différentes situations physiologiques et physiopathologiques et dans différents dépôts adipeux à l’aide du Multisizer IV Coulter counter et dans un second temps de corréler la taille des adipocytes à leurs fonctions physiologiques. D’une part, nous avons montré que quels que soient les dépôts adipeux, les répartitions en fréquences de tailles des adipocytes ont toutes le même profil, elles sont bimodales avec une population de petits adipocytes (diamètre < nadir) et une population de gros adipocytes (diamètre > nadir). La privation en insuline (diabète de type I) entraînant une diminution de 60% de la masse du tissu adipeux, altére profondément la répartition bimodale en fréquences de tailles des adipocytes. La supplémentation en insuline de ces animaux diabétiques restaure la cellularité du tissu adipeux et la répartition en fréquences de tailles des adipocytes, suggérant un rôle régulateur majeur de l’insuline sur ces paramètres. La restriction calorique partielle, nous a permis de mettre en évidence un phénomène d’hystérésis dans certains tissus adipeux. De plus, à partir des données de restriction calorique prolongée il a été possible d’établir un modèle prédisant la cinétique des changements de tailles des adipocytes et de la répartition en fréquences de tailles. D’autre part, après avoir séparé les adipocytes en deux populations : les gros (diamètre > 50 µm) et les petits adipocytes (diamètre < 50 µm) nous avons montré que les petits adipocytes sont plus sensibles à l’insuline que les gros. Nous avons aussi constaté que les gros adipocytes sont plus lipolytiques que les petits adipocytes. Ces données sont en accord avec le modèle établi montrant que les échanges avec le micro-environnement tissulaire sont surtout dépendants de la surface des membranes cellulaires. Ainsi, nos résultats mettent en évidence que si la quantité de tissu adipeux est importante, sa qualité, dont la répartition en fréquences de tailles des adipocytes, est également importante et pourrait servir de paramètre prédictif du développement des désordres métaboliques. / Abdominal obesity is associated with several metabolic complications such as insulin resistance, type 2 diabetes and cardiovascular diseases. Recently, it has been suggested that these metabolic abnormalities are closely related to the size of adipocytes, cells constituting adipose tissue. Indeed, numerous studies suggested that the more adipocytes are larger, the more they produce pro-inflammatory adipokines which are responsible for obesity-associated chronic inflammation. In this context, the aim of this work was, in the first time, to establish the size frequency distributions of adipocytes in different physiological and pathological situations and in different fat depots using the Coulter counter Multisizer IV, and in the second time to correlate the size of the adipocytes to their physiological functions. On the one hand, we have shown that, all adipocyte size frequency distributions have the same profile regardless of fat depots, they are bimodal with both the population of small adipocytes (diameter < nadir) and the population of large adipocytes (diameter > nadir). Deprivation of insulin (type I diabetes) resulting in a decrease of 60% of adipose tissue mass, profoundly alters the bimodal distribution of adipocyte size frequency. Insulin supplementation of these diabetic animals restores cellularity of adipose tissue and the size-frequency distribution of adipocytes, suggesting a major regulatory role of insulin on these parameters. Partial caloric restriction has allowed us to a hysteresis phenomenon in some adipose tissues. In addition, following data from extended caloric restriction it has been possible to develop a model predicting the kinetic of changes concerning both the size of adipocytes and the frequency distribution. On the other hand, after separating the adipocytes in two populations: large (diameter > 50 microns) and small adipocytes (diameter < 50 microns), we have shown that small adipocytes are more insulin-sensitive than large ones. We also observed that larger adipocytes are more lipolytic than smaller ones. These data are in agreement with the established model showing that the interactions with the tissue microenvironment are mainly dependent on the surface of cell membranes. Thus, our results show that if the amount of adipose tissue is important, the quality which noticed by the adipocyte size frequency distributions is also important and could be used as a marker to predict the development of metabolic disorders.

Les dysfonctions cardiovasculaires et cérébrovasculaires constituent une des principales causes de morbidité et de mortalité à l'échelle mondiale. Ce travail s'inscrit clans une logique descriptive à finalité préventive, analysant les différents désordres physiologiques liés au syndrome métabolique (MetS), défini suivant les critères du NCEP, sur un échantillon de plus mille sexagénaires bien portants choisis dans la liste électorale de la ville de Saint-Etienne. A l'issue des différentes évaluations, il ressort que 1) le tour de taille, l'un des composants du MetS, constitue le principal lien d'association indépendant entre le MetS et un témoin de l'inflammation, la protéine c-réactive (CRP) 2) l'index de désaturation nocturne de l'oxyhémoglobine est le principal témoin des interactions entre le MetS et le syndrome d'apnées du sommeil ; 3) la sensibilité du baroréflexe est largement affaiblie par le MetS, et ce en fonction de sa sévérité 4) l'évaluation de la variabilité de la fréquence cardiaque à partir d'enregistrements de 24 heures, reste le meilleur témoin de sa diminution, plus encore chez les femmes ; 5) l'obésité évaluée par le body fat index, nouvel indice créé par notre équipe, explique mieux les associations avec la baisse de l'activité autonomique. Le MetS est un ensemble de facteurs interactifs responsables ou consécutifs aux dysfonctionnements métaboliques multiples. Dans cette optique, c'est souvent leur combinaison qui est le plus redoutable. Notre travail démontre la forte association entre le MetS et l'activité autonomique. Toutes ces observations apportent un complément d'information clans la compréhension des conséquences du MetS chez le sujet âgé

Sedentary lifestyles and energy-rich diets are driving an increasing prevalence of abdominal obesity, which is associated with cardiovascular risk. Reliable estimates of the worldwide prevalence of abdominal obesity are needed to quantify the associated health risk. The International Day for the Evaluation of Abdominal obesity (IDEA) study is a large, international epidemiological cross-sectional study designed to provide reliable data on the distribution of waist circumference according to region, gender, age, and socio-economic level in 177 345 primary care patients from 63 countries across five continents. Any non-pregnant patient aged 18–80 consulting one of the randomly selected primary care physicians on two pre-defined half days was eligible to participate in the study. The primary objective was to estimate the prevalence of abdominal obesity in primary care, in each participating country. Secondary objectives were to estimate the prevalence of hypertension, type 2 diabetes, dyslipidaemia, and smoking, and to evaluate their associations with abdominal obesity, according to age, gender, and socio-economic level and region. The IDEA study will provide the first global map of the prevalence of abdominal obesity and associated comorbidities in primary care practice.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Introduction Les mécanismes sous-jacents à la relation entre la fonction ventilatoire et l'incidence de pathologies cardiovasculaires restent incertains. Le syndrome métabolique, cluster des principaux facteurs de risque cardiovasculaire dont l'obésité abdominale, pourrait jouer un rôle dans cette relation. Le lien entre le syndrome métabolique et la fonction ventilatoire est méconnu. Parallèlement, peu de données ont été publiées sur la relation entre l'obésité abdominale et le risque d'asthme. De nombreuses études ont rapporté une relation positive entre l'indice de masse corporelle (IMC) et l'incidence de l'asthme en particulier chez la femme. L'IMC est un indice global qui ne permet pas de distinguer la masse maigre de la masse grasse ni d'estimer la distribution régionale de l'adiposité. L'adiposité, en particulier abdominale, tend à augmenter avec l'âge au détriment de la masse maigre. Chez le sujet âgé, bien que fréquent et souvent sévère, l'asthme reste peu étudié.Matériel et Méthodes La relation entre le syndrome métabolique et la fonction ventilatoire (Volume Expiratoire Maximal Seconde, Capacité Vitale Forcée) a été étudiée à partir des données de 121965 sujets ayant bénéficié d'un examen périodique de santé au centre IPC à Paris entre 1999 et 2006. Une analyse en composantes principales a permis d'évaluer la part respective de chacun des paramètres du syndrome dans cette relation. Puis, l'étude du déclin de la fonction ventilatoire (VEMS) et de son lien avec l'adiposité abdominale a été conduite chez près de 10000 sujets du centre IPC réexaminés à 5 ans. Enfin, la relation entre l'adiposité abdominale et la prévalence et l'incidence de l'asthme a été analysée au sein de la cohorte des 3 Cités chez 7643sujets âgés de 65 ans et plus. Principaux résultats Le syndrome métabolique était associé à l'altération de la fonction ventilatoire (Odds Ratio ajusté, Intervalle de Confiance à 95%=1,28 [1,20-1,37] et ORa=1,41 [1,31-1,51], respectivement pour le VEMS et la CVF

L'objectif de ce travail est de contribuer à une meilleure prédiction de la rupture des Anévrismes de l'Aorte Abdominale. Pour ce faire, des simulations par éléments finis ont été mises en oeuvre sur des anévrismes modèles dans des conditions proches de la réalité physiopathologique, i.e. en tenant compte de l'anisotropie de la paroi anévrismale, du caractère poreux du thrombus et des Interactions Fluide-Structure. Dans la première partie, une étude statique en l'absence du thrombus a permis de mettre en évidence l'influence de la géométrie de l'anévrisme et du comportement mécanique (isotrope ou anisotrope) de la paroi sur la distribution des contraintes, i.e. la rupture potentielle de l'anévrisme, ainsi que sur l'évolution du module de Peterson. Dans la seconde partie, une modélisation poro-hyperélastique du thrombus est proposée, en s'appuyant sur des données expérimentales de la littérature. La prise en compte de ce comportement et des Interactions Fluide-Structure montre que la pression intra-thrombus demeure du même ordre de grandeur que la pression intra-luminale, conformément à des mesures in vivo réalisées par ailleurs. Enfin, nous montrons que ceci n'est pas en contradiction avec une réduction du risque de rupture potentielle de l'anévrisme.

Th.--Méd.--Nancy 1, 1983. N°: 233.

L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux textiles biomimétiques pour réaliser des prothèses vasculaires au comportement mécanique proche de celui de l'aorte native, afin de limiter les problèmes post-opératoires observés actuellement. Afin d'établir le cahier des charges, un modèle de comportement de l'AA inspiré d'un modèle multicouches a été ajusté sur des essais biaxiaux de la littérature réalisés sur des échantillons d'AA excisés, pour trois groupes d'âge distincts. Ce modèle a ensuite été implémenté dans un code de calculs par éléments finis afin de simuler le comportement mécanique de l'aorte saine soumise à un ensemble de sollicitations mécaniques, tant à l'échelle du matériau (traction uni et biaxiale, flexion) qu'à celle de la structure (gonflement avec pré-élongation, flexion, compression diamétrale). Dans un second temps, des essais de caractérisation couplés à des mesures par imagerie ont été mis en œuvre sur des prothèses du commerce, avec les mêmes conditions limites et de chargement que les simulations numériques. Ces essais ont permis d'identifier les écarts de comportement mécanique entre les prothèses actuelles et l'aorte native. Afin de pallier à cela, la dernière partie de ce travail a été consacrée au développement de nouveaux textiles biomimétiques, i.e mimant le comportement mécanique de l'aorte native ainsi que ses principales caractéristiques histologiques (« ondulation » et « orientations de fibres privilégiées»), réalisables à l'échelle industrielle par technologie « tricot maille jetée ». Dans un premier temps, le comportement mécanique de plusieurs multifilaments en PET avec différents titres, nombres de filaments et différentes textures, a été étudié après plusieurs traitements (thermique…). Ceci a permis de sélectionner un fil en particulier pour la réalisation des textiles. Par la suite, une première optimisation des paramètres de fabrication (armure, densité de mailles, jauge) a été réalisée pas-à-pas à travers plusieurs campagnes de réalisations et de caractérisations de tricots plans en sollicitation uniaxiale et biaxiale. Enfin, des premiers essais de mise en forme tubulaire ont été réalisés à partir des textiles optimisés. Deux procédés de mise en forme ont été développés : tubes cousus / tubes tramés. La production de « tubes tramés » continus est une technologie innovante à notre connaissance, et prometteuse. Le comportement mécanique des tubes réalisés a été caractérisé en gonflement pour une première évaluation. Plus spécifiquement, l'effet des procédés appliqués sur les textiles médicaux (lavage, traitement thermique, enduction) a été testé sur des échantillons de tube tramé et de textiles plans. Ces premiers essais ont montré qu'en pilotant les paramètres de ces différents traitements et plus particulièrement ceux du traitement thermique, il est possible de moduler le comportement mécanique des tricots afin qu'il s'approche au mieux de celui de l'AA. / This thesis aims at developing new biomimetic textiles to design vascular prostheses with a mechanical behavior close to the one of the host aorta, in order to reduce current post-operative problems. To define the ideal target properties, a AA mechanical model was chosen, based on a multi-layered model from the literature. The model parameters were adjusted on biaxial tensile data reported in the literature, performed on excised AA samples for three different age groups. Then, this model was implemented in a finite element code in order to simulate the mechanical behavior of the healthy aorta submitted to various mechanical loadings, both at the material's scale (uni- and biaxial tensile tests, bending) and at the structure's scale (inflation with prestretch, bending, diametric compression). Secondly, several commercial prostheses were characterized using dedicated experimental devices combined with image recordings. The prostheses were tested under the same boundary and loading conditions as the ones used in the numerical simulations. These tests showed that the actual prostheses are not fully mechanically compatible with the host aorta. In order to solve this problem, the last part of this work was dedicated to the design of new biomimetic textiles, i.e. mimicking the healthy aorta's mechanical behavior and main histologic properties (“wavy fibres” and “preferred fiber orientations”), which can be produced industrially using “warp knitting” technology. Firstly, the mechanical behavior of several PET yarns made of different titers, filament numbers and textures were characterized after several treatments (thermal, etc.). This step enabled to identify one specific yarn to produce the biomimetic textiles. Then, a first optimization of the manufacturing parameters (weave, gauge, density, etc.) was made step by step by means of several textile production and planar tests (uni- and biaxial tensile tests). Finally, several trials were conducted to design tubular structures from the optimized textiles. Two shaping methods were developed: sewed tubes / weaved tubes. The continuously “weaved tubes” production is an innovative and promising technology as far as we know. The mechanical behavior of the new tubes was characterized using inflation tests for a first assessment. More specifically, the effect of the treatments usually applied on medical textiles (cleaning, thermal treatment, coating) was tested on weaved tubes and planar textiles samples. By adjusting the parameters of the several processes - and mostly those of thermal treatments – it was possible to adjust the textiles' mechanical behavior in order to make it the closest to the AA's one.

Dans ce travail de thèse, on s’intéresse au traitement endovasculaire de l’anévrisme de l’aorte abdominale (EVAR). Cette technique mini-invasive couramment utilisée et connaît une croissance importante depuis 10 ans. Elle repose sur l’exclusion du sac anévrismal par le déploiement au niveau de l’anévrisme d’une ou plusieurs endoprothèses introduites par voies fémorales. Au cours de l’intervention, plusieurs types d’outils de rigidité variable sont introduits pour permettre la navigation de l’endoprothèse. La structure vasculaire subit alors des déformations importantes. Ces déformations sont en général sans incidence sur le bon déroulement de l’intervention. Cependant dans certains cas, notamment pour les patients présentant des anatomies défavorables (fortes tortuosités ou angulations, important degré de calcification, longueur importante des artères iliaques communes et externes) les déformations produites par l’insertion des guides rigides peuvent avoir des conséquences sur le déroulement de l’intervention. Actuellement leur anticipation repose principalement sur l’expérience du chirurgien. La simulation mécanique semble être un outil adapté pour fournir des indicateurs plus objectifs et utiles au praticien lors du planning de son intervention : cette pratique permettrait en guidant et sécurisant le geste chirurgical de diminuer potentiellement les risques de complications peropératoires et postopératoires. La première étape du travail a consisté à développer un modèle mécanique de la structure aorto-iliaque et une méthode de simulation permettant de répondre au problème mécanique posé. Ce modèle a été paramétré de façon patient-spécifique à partir des données préopératoires disponibles. Puis la deuxième étape du travail a consisté à valider la modélisation développée en la confrontant à des données peropératoires réelles obtenus sur 28 cas de patients opérés au CHU Rennes. L’ensemble des méthodes développées à enfin été intégré à un module de démonstration du logiciel EndoSize® (Therenva, France). / Endovascular Aneurysm Repair (EVAR) is a mini-invasive technique that is commonly used to treat Abdominal Aortic Aneurysms (AAA). It relies on the exclusion of the aneurysm sac by introducing one or more stent-grafts through the femoral arteries and deploying them inside the aneurysm. During the procedure, several tools of varying stiffness are introduced to enable the delivery of the stent graft to its deployment site. During this process, the vascular structure undergoes major deformations. Usually, these have no consequence on the smooth progress of the procedure. However, in some instances, particularly when the patient presents an unfavorable anatomical profile (major tortuousness or angulation, deep calcification, long length of the common and external iliac arteries), the deformation caused by the insertion of stiff guidewires can have major consequences. Today, their prediction relies mainly on the surgeon’s experience. Numerical simulation appears to be an appropriate tool to give the practitioner more objective and more useful indicators when planning the procedure: guiding the surgical act and making it safer using such an approach would potentially reduce the risks of intraoperative and postoperative complications. In the first step of the work, we developed a mechanical model of the aorto-iliac vascular structure and a simulation methodology to answer the mechanical problem. This patient-specific model has been parametrized based on available preoperative data. Then the second step of the work consisted in the validation of this model by confronting the simulation results to real intraoperative 3D data that were collected on 28 cases of patients operated at the University Hospital of Rennes. All the methods that were developed during this PhD were integrated in demonstration module of EndoSize® software (Therenva, France).