L'accident vasculaire cérébral (AVC) est un problème de santé publique dont l'incidence chez les jeunes adultes est en augmentation dans les dernières années. Bien que cette population récupère généralement mieux sur les sphères motrice et langagière après un AVC, elle peut être confrontée à des conséquences plus subtiles, comme des difficultés cognitives, qui sont susceptibles d'interférer avec leur participation. Cette étude s'intéresse à la relation entre le fonctionnement cognitif et la participation chez les adultes qui ont subi un AVC léger. Le premier objectif était de décrire le fonctionnement cognitif objectif et subjectif, et l'association entre les performances cognitives objectives et les plaintes subjectives. Le deuxième objectif était d'explorer l'association entre le fonctionnement cognitif et d'autres séquelles invisibles (ex. : symptômes psychologiques) sur la participation. Des questionnaires en ligne ont été administrés et une entrevue téléphonique a été effectuée auprès de 57 adultes de 18 à 64 ans ayant subi un AVC léger dans les 3 à 13 derniers mois. Les résultats suggèrent que dans l'ensemble, le fonctionnement cognitif objectif de l'échantillon est similaire à celui dans la population générale, mais qu'une proportion légèrement supérieure obtient des performances dans la moyenne ou inférieures à la moyenne par rapport à ce qui est attendu. Pour le fonctionnement cognitif subjectif, des plaintes cognitives subjectives dans la vie quotidienne sont rapportées dans des proportions similaires à d'autres études sur l'AVC, mais ne sont pas significativement associées aux performances cognitives objectives. Les plaintes cognitives subjectives, le fonctionnement exécutif objectif (incluant la flexibilité cognitive), les symptômes d'anxiété, de dépression et de stress post-traumatique, et la fatigue corrèlent avec la participation, le fonctionnement cognitif subjectif étant le prédicteur le plus important selon des analyses de régression, et dans une moindre mesure la flexibilité cognitive (fonctionnement cognitif objectif). Ces résultats soulèvent l'importance de mettre en place des services de réadaptation qui ciblent les plaintes cognitives subjectives pour favoriser une meilleure participation chez cette population. / Stroke is a public health problem and its incidence among young adults has been rising in recent years. Although this population generally has a better recovery in the motor and language domains, younger adults may face more subtle consequences, such as cognitive difficulties, which are likely to interfere with their participation. This study investigates the relationship between cognitive functioning and participation in adults who have had a mild stroke. The first objective was to describe objective and subjective cognitive functioning, and the association between objective cognitive performance and subjective complaints. The second objective was to explore the relationship between cognitive difficulties and other hidden impairments (i.e., psychological symptoms) and participation. Online questionnaires and a telephone interview were administered with 57 adults aged 18 to 64 years who suffered a mild stroke 3 to 13 months prior to participation. The results suggest that on average, the objective cognitive functioning of the sample fell in the average normative range, but a greater proportion than expected had either average or below average performances compared to the normative population. For subjective cognitive functioning, the number of cognitive complaints encountered in daily life was similar proportion to other studies conducted with individuals with stroke. Objective cognitive performance was globally not significantly related to subjective self-reported cognitive functioning. Subjective cognitive complaints, cognitive flexibility, symptoms of anxiety, depression and post-traumatic stress, and fatigue correlated with participation, with subjective cognitive functioning the most significant predictor of participation according to regression analyses. These results raise the importance of implementing rehabilitation services that target cognitive complaints to promote better participation in this population.

La survie relative est définie comme le rapport entre la survie observée dans un groupe de sujets atteints d'une certaine maladie et la survie attendue pour un groupe comparable de la population générale, formé de sujets non atteints de la maladie. L'objectif de ce mémoire est de comparer différentes méthodes d'estimation de la survie relative. Un survol des principales méthodes de calcul de la survie observée et de la survie attendue est d'abord proposé. Vient ensuite une comparaison mathématique de plusieurs approches de modélisation de la survie relative, toutes basées sur la maximisation de la vraisemblance. Enfin, une comparaison pratique des approches de modélisation est suggérée. Celle-ci est basée sur les données d'une étude de type populationnel sur les accidents vasculaires cérébraux.

Problématique : 1 personne sur 3 souffre de dépression après l'avènement d'un AVC. Les AVC des ganglions de la base ont été associés à cette pathologie. Le noyau accumbens, région cérébrale importante dans la récompense et la régulation des émotions, fait partie des ganglions de la base. Les altérations du noyau accumbens contribuent à la dépression, mais peu d'études se sont penchées sur cette région cérébrale dans le contexte de la dépression post-AVC. Hypothèse : Une lésion ischémique touchant majoritairement le noyau accumbens gauche causera ou amplifiera le phénotype dépressif chez les souris mâles. Méthodes : Un peptide vasoconstricteur, l'endothéline-1, a été directement injecté dans le noyau accumbens gauche. La lésion a été caractérisée au niveau morphologique (crésyl violet et immunohistochimie) et au niveau moléculaire (RT-qPCR) à différents temps. Des tests comportementaux ont été faits pour possiblement mettre en évidence le phénotype dépressif. Résultats : L'injection d'endothéline-1 dans le noyau accumbens gauche des souris induit une lésion qui présente une réponse cellulaire typique à l'ischémie et possède un volume significatif jusqu'à 2 semaines post-chirurgie. Le noyau accumbens présente une forte réponse moléculaire qui semble être en lien avec l'angiogenèse et qui progresse dans le temps pour atteindre son maximum à 2 semaines. Malgré les caractéristiques de la lésion du noyau accumbens, cette dernière n'a pas induit de phénotype dépressif chez les souris, et ce, avec ou sans la présence d'un stress social de faible intensité, la microdéfaite, après l'induction de la lésion. Conclusion : Le présent modèle est un modèle d'ischémie du noyau accumbens, mais pas un modèle de dépression post-AVC. / Problematic: One-third of stroke survivors develop post-stroke depression. Stroke of the basal ganglia has been linked to increased post-stroke depression. The nucleus accumbens, an important brain region in reward and in the regulation of emotions, is part of the basal ganglia. Alterations of the nucleus accumbens contribute to depression, but very few studies have investigated this brain region in the context of post-stroke depression. Hypothesis: An ischemic lesion affecting primarily the left nucleus accumbens will cause or will amplify the depressive phenotype of male mice. Methods: Endothelin-1, a vasoconstrictive peptide, was injected in the left nucleus accumbens. The lesion has been characterized on a morphological level (cresyl violet and immunohistochemistry) and on a molecular level (RT-qPCR) at different times. Behavioral tests have been done to possibly show the depressive phenotype of mice. Results: The endothelin-1 injection in the left nucleus accumbens of mice induces a lesion that presents a typical ischemic cellular response, and its volume is significant until 2-weeks post-surgery. Left nucleus accumbens shows impressive molecular changes that seem to be related to angiogenesis and that reach their peak at 2 weeks. Even with these lesion characteristics, the lesion does not induce a depressive phenotype in mice with or without a mild social stress, a microdefeat, after the surgery. Conclusion: This present model is an ischemic model of the nucleus accumbens, but it is not a model of post-stroke depression.

Après avoir longtemps ignoré le domaine des émotions, la neuropsychologie clinique reconnait aujourd’hui son intrication avec le domaine cognitif et son importance dans le suivi des patients cérébrolésés, chez lesquels des difficultés à reconnaître les émotions perturbent la qualité des échanges interpersonnels et la cognition sociale. Cette thèse porte sur la reconnaissance de cinq émotions de base (joie, peur, colère, tristesse, dégoût) et d’une expression neutre dans deux groupes de patients, avec gliome de bas grade et après accident vasculaire cérébral. L’évaluation recourt à deux modalités non verbales visuelles et auditives et une condition intermodale. Pour mieux comprendre le fonctionnement émotionnel des patients avec gliome, nous avons analysé les compétences émotionnelles de trois d’entre eux. Les résultats de nos recherches objectivent des difficultés modérées de reconnaissance des émotions en modalités visuelle et auditive pour les deux populations avec des déficits plus discrets chez les patients avec gliome de bas grade que chez les patients après accident vasculaire cérébral. Ces résultats confirment la pertinence de la théorie d’organisation hodotopique du cerveau pour les processus émotionnels comme pour les autres domaines cognitifs. Le bénéfice comportemental constaté pour les deux groupes en présentation intermodale ne suffit cependant pas toujours à normaliser les résultats, ce qui implique de probables répercussions quotidiennes. Ce travail souligne l’importance de l’évaluation des émotions non seulement reconnues, mais aussi ressenties, dans le suivi des patients cérébrolésés, notamment ceux qui souffrent de tumeurs d’évolution lente. / Emotional domain was ignored for a long time, but today clinical neuropsychology acknowledges its overlapping with the cognitive domain and its importance in the follow-up of brain-damage patients, where difficulties in emotion recognition reduce the quality of interpersonal interactions and social cognition. The present thesis focuses on the recognition of five basic emotions (happiness, fear, anger, sadness, disgust) and of a neutral expression in two groups of patients with low-grade gliomas and post-stroke. The experimental protocol, which requires visual and auditory non-verbal processing, also includes a crossmodal condition. Three case studies of patients with gliomas allow us to refine our understanding of their emotional functioning. Our results show moderate visual and auditory difficulties in emotion recognition for both groups, with lower deficits in the glioma group than in the post-stroke group. These results confirm the relevance of a hodotopical view of the brain for emotional processes as in other cognitive domains. However, the behavioral benefit of crossmodal presentation observed in both groups is not sufficient to sustain normal results, which is likely to impact daily life. We highlight the necessity of evaluating emotion recognition as well as emotion experience in brain damage patients, in particular when they suffer from slowly infiltrating tumours.

L’étude des réseaux cérébraux en IRM fonctionnelle au repos est de plus en plus utilisée chez les patients victimes d’accidents vasculaires cérébraux. La majorité des études se sont focalisés sur les déficits moteurs, attentionnels ou phasiques. Dans ce travail, nous avons étudié l’impact du handicap global sur la connectivité fonctionnelle de grands réseaux corticaux à la phase subaiguë d’infarctus cérébraux. Ce travail a porté sur 50 patients ayant subi un premier infarctus sus-tentoriel (29 hommes, 22 AIC gauche, 57 ± 14 ans, délai médian après l’AIC = 4.5 semaines) et 75 témoins (27 hommes, 55 ± 15 ans). Sept réseaux de repos ont été étudiés à partir d’une analyse en graine et nous avons distingué pour chacun les connectivités fonctionnelles interhémisphérique, ipsi et contralésionnelle. Les 22 patients sans handicap (mRS = 0/1) avaient une connectivité normale alors qu’une diminution diffuse et bilatérale était observée chez les 28 patients avec handicap, expliquant 22% de la variance. Les analyses post-hoc ont montré que ces différences s’observaient essentiellement entre les patients sans handicap et ceux avec handicap léger et portaient surtout sur le mode par défaut et un réseau exécutif. Nous avons calculé pour chacun un score d’intégrité de la connectivité fonctionnelle permettant de résumer l’ensemble de ces altérations. Cet outil simple permettait de prédire le handicap résiduel avec une spécificité de 91% et une sensibilité de 86%. Nous avons donc observé une diminution diffuse de la connectivité fonctionnelle des réseaux de repos chez les patients ayant un handicap résiduel, alors qu’une connectivité normale marquait un excellent pronostic fonctionnel. / Resting-state functional MRI is increasingly used to investigate brain networks in stroke patients. Most studies focused specifically on motor, attentional and language deficits. Here we have investigated the relationships between global post-stroke disability and functional connectivity of seven major cortical networks in subacute ischemic stroke patients. We have studied 50 patients with first-ever unilateral hemispheric stroke (29 men, 22 left strokes, 57 ± 14 years) with a median post-stroke delay of 4.5 weeks and 75 healthy volunteers (27 men, 55 ± 15 years). Seven cortical networks were characterized with a seed-based approach and for each network we distinguished inter-hemispheric, ipsi- and contra-lesional functional connectivity. The 22 patients without disability (modified Rankin’s scale 0-1) had normal functional connectivity in all networks whereas the 28 disabled patients had widespread and bilateral decreases in functional connectivity explaining 22 % of the variance. Secondary analyses showed that abnormalities mainly differentiate no disability from mild disability and may predominate in default-mode and top-down control networks. We have computed for each subject a functional connectivity index that summarizes all these abnormalities. This simple tool was strongly predictive of residual disability with a specificity of 91% and a sensitivity of 86%. In conclusion, widespread and bilateral alterations in cortical connectivity occur in disabled subacute stroke patients, whereas normal indicate excellent global outcome.

L'hémorragie intra-cérébrale (HIC) est responsable d’environ 15 % des accidents vasculaires cérébraux. Son incidence augmente avec l’âge et sa mortalité à 3 mois est de 30 % pour atteindre 60% à 1 an .1 La prise en charge de l’HIC représente un défi majeur pour la Santé Publique. <p>Plusieurs attitudes thérapeutiques ont été proposées récemment ;parmi elles l’administration, lors de la phase aigue, de substances neuroprotectrices 1,2 ou de facteurs de coagulation 1,2,3 .<p>En effet, c’est durant cette phase, que surviennent l’inondation ventriculaire, la constitution et la croissance de l’hématome et l’engagement cérébral avec le décès comme conséquence.<p>Le contrôle de l'hypertension intra-crânienne représente la première ligne de traitement ;malheureusement son efficacité s’avère très limitée à l’heure actuelle et aucune nouvelle modalité thérapeutique n’a porté ses fruits. 1<p>Dans ce travail nous avons tenté de définir les éléments cliniques intervenant au cours de la phase aigue de l’hémorragie intracérébrale sur lesquels pourraient agir une prise en charge mieux ciblée plus spécifique.<p>(1) Nous avons comparé la dizaine d’échelles pronostiques proposées depuis celle d’Hemphill en 2001, comprenant des éléments cliniques et radiologiques et utilisées pour la stratification du risque dans l’HIC afin de déterminer la ou les plus adaptée(s).3,4,5,6 <p>Nous avons conclu que ces échelles ne permettent pas une discrimination optimale et qu’elles restent équivalentes dans leur sensibilité et spécificité pronostiques.5<p>(2) Nous nous sommes ensuite concentrés sur les éléments cliniques et biologiques liés à la phase aigue de l’HIC pouvant influencer les décisions thérapeutiques (température, glycémie, dysfonction ionique, état critique,…). <p>Il ressort de l’étude de ces facteurs que seule l'hyperglycémie est associée à un mauvais pronostic.7,8<p> (3) Nous avons également essayé de voir si les caractèristiques de la lésion hémorragique jouent un rôle important ;nous avons noté (a) que la taille de l’hématome proprement dit reste l’élément prédicteur le plus important de mortalité, (b) 9 que la taille de l’ œdème cérébral y est lié (c) 9 qu’il existe une synergie d’effets délétères (surtout pour les petits hématomes) entre la taille de l’hématome et celle de l’œdème (d) 9, que la localisation de l’hématome influence également son extension ventriculaire (d) que la quantité de sang libéré dans les ventricules cérébraux a pour conséquence un pronostic péjoratif (associé à l’élévation de la glycémie à la phase aigue). 6,7<p>(4)Nous nous sommes intéressés à l’existence d’une éventuelle susceptibilité génétique pouvant intervenir dans la cinétique du saignement; nous avons relevé que la simple variation d’une paire de base du génome (SNP single nucleotide polymorphism) au niveau des gènes impliqués dans l’hémostase (gène du facteur de von Willebrand; rs216321) et l’agrégation plaquettaire (rs342286) pourrait influencer la taille de l’hématome lors de la phase aigue et sa croissance au cours des premières heures.10,11,12<p> (5) Enfin, nous avons voulu caractériser l’invalidité liée à l’HIC chez les survivants. Il existe une hétérogénéité des échelles d’évolution clinique mais en les comparant, l’Index de Bartel (qui intègre un large éventail d’activités de la vie de tous les jours) se montre supérieur aux scores de Rankin et de Glasgow. 13 Néanmoins, l’index de Barthel n’intègre pas la mortalité au sein des paramètres d’évolution clinique, risquant ainsi de biaiser l'interprétation en présence d’un nombre élevé de décès dans l’étude.<p> En conclusion, au cours de l’HIC, les caractéristiques s évolutifs de l’hématome au cours de la phase aigue, notamment sa taille, sa croissance et son extension dans les ventricules cérébraux sont responsables d’une série d’événements interactifs conduisant à un effet de masse mais également une cascade d’événements biologiques aggravant le pronostic, surtout chez des patients présentant une susceptibilité génétique La prise en compte de ces facteurs de risque devrait permettre une amélioration de la qualité de prise en charge et donc des résultats cliniques.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les Accidents Vasculaires Cérébraux (AVC) sont un groupe de maladies à morbi-mortalité élevée, classés parmi les causes les plus communes de décès et de handicap acquis dans le monde. Ainsi, leur épidémiologie jouerait un rôle crucial dans la diminution de leur impact sur la population. Les pays en voie de développement sont aujourd'hui les plus responsables de l'augmentation de la fréquence de la maladie, vu que la sensibilisation des gens et l'amélioration de la prise en charge dans les pays développés a permis de contrôler à un certain degré l'incidence et la mortalité de la maladie dans ces pays. Au Liban, un pays en voie de développement du Moyen Orient, les études épidémiologiques concernant les AVC sont relativement rares, malgré que nécessaires. En effet, le pays confronte le problème de vieillissement de sa population et des taux très élevés de tabagisme, et à un moindre degré d'obésité, hypertension et diabète, comparés aux autres pays. Dans ce contexte, il fallait initier ce travail qui surligne les grands titres de l'épidémiologie des AVC au Liban. Deux études ont été conduites, l'une communautaire transversale pour estimer la prévalence des AVC et la deuxième hospitalière rétrospective pour évaluer d'une part la prévalence des sous-types et leur association aux facteurs de risque et, d'une autre part, la prise en charge précoce de la maladie. Malgré que les résultats obtenus soient peu généralisables, on pourrait dire que la prévalence estimée (5‰ [95% CI= 3.3-6.6‰]) serait liée à l'incidence élevée de la maladie (notamment des athéroscléroses des gros vaisseaux) plutôt qu'à une meilleure prise en charge des AVC en phase aiguë. Des campagnes de sensibilisation des gens au risque et symptômes des AVC surtout parmi les fumeurs aideraient à limiter l'incidence et la sévérité de la maladie. De plus, l'implantation d'unités neurovasculaires diminuerait le taux de mortalité à court terme et les handicaps à long terme. / Stroke is a group of cerebrovascular diseases with high morbidity and mortality rates, classified among the most common causes of death and acquired disability worldwide. Thus, assessing its epidemiology may play a crucial role in reducing its impact on the population. Stroke late burden is attributable to developing countries mainly, as people in developed countries have a better access to optimal care and an increased awareness of stroke symtpoms and risk factors. However, in less developed countries, where population confronts the huge impact of urbanization and globalization with a great increase in the prevalence of cardiovascular risk factors, the incidence of stroke remains high. Lebanon, a developing country of the Middle East region, lacks epidemiological data on stroke burden. Moreover, he confronts the aging problem and very high rates of smoking, and to a lesser degree of obesity, hypertension and diabetes, compared to other countries. In this context, it was necessary to initiate this work to highlight some features of the disease epidemiology in the country. Two studies were conducted, the first one was a community-based cross-sectional study to assess stroke prevalence in the country, whereas the second one was a retrospective hospital-based study to assess stroke prevalence by subtypes and associations with risk factors, and to evaluate stroke acute management in hospitals. Despite that the obtained results were not generalizable, we could state the following: The estimated prevalence of stroke (5 ‰ [95% CI= 3.3-6.6‰]) may be linked to a high incidence of the disease (especially large artery atherosclerosis) rather than a better acute stroke care. Awareness campaigns on stroke risk and symptoms especially among smokers would help limit the incidence and severity of the disease, while the establishment of stroke units may reduce short-term mortality and long term disabilities.

L’objectif de ces travaux de thèse, inscrits dans le projet ERC Advanced Grant «TERNANOMED», était de développer un nanomédicament squalèné à base d’adénosine (NPs d’AdSQ) pour le traitement des accidents vasculaires cérébraux et des traumatismes de la moelle épinière. La première partie de ce travail décrit la préparation et la caractérisation des NPs d’AdSQ, et la mise en évidence d’une activité thérapeutique spectaculaire dans des modèles pré-cliniques d’ischémie cérébrale et de neurotrauma. Afin de mieux comprendre le mécanisme d’action des NPs, la deuxième partie de cette thèse a été consacrée à l’étude détaillée de la transcytose des NPs à travers la barrière hémato-encéphalique, et a permis de démontrer le désassemblage des NPs au sein des cellules endothéliales. Cette étude confirme que l’action des NPs d’AdSQ résulte en premier lieu d’une activité vasculaire via l’amélioration de la microcirculation, et dans un second temps, permet la protection des neurones, vraisemblablement grâce au couplage neurovasculaire et à l’action pléiotropique et multi-cibles de l’adénosine. La troisième partie de ce travail de thèse avait pour but de décrire en détail le profil pharmacocinétique et la biodistribution des NPs d’AdSQ à l’aide de techniques innovantes de radiomarquage. Enfin, une dernière partie présente des résultats préliminaires sur le développement d’un outils théranostic via l’encapsulation d’USPIO comme agent de contraste IRM au sein des NPs d’AdSQ. Dans son ensemble, ce travail de thèse a permis d’établir les fondements de l’extension de la plateforme de «squalènisation» au traitement des pathologies du système nerveux central. / This PhD work, as a part of the ERC Advanced Grant project «TERNANOMED», aimed at developing a squalenoyl nanomedicine of adenosine (SQAd NAs), for the treatment of stroke and spinal cord injury (SCI). The first part of this research was dedicated to the preparation and characterization of SQAd NAs, and highlighted their dramatic therapeutic activity in pre-clinical models of cerebral ischemia and SCI. To further understand the mechanism of action of these NAs, the second part of this thesis was devoted to the detailed study of their transcytosis across the Blood-Brain Barrier. It was shown that the NAs were disassembled inside the endothelial cells, confirming that the pharmacological mechanism of the SQAd NAs action appeared to be a primary vascular protection via the improvement of microcirculation, leading to a secondary neuronal preservation, likely thanks to neurovascular coupling and to the pleiotropic multitargeted abilities of adenosine. The third part of this work aimed to describe the pharmacokinetic profile and tissue distribution of SQAd NAs, thanks to innovative techniques of radiolabeling. Finally, the fourth part presented preliminary results on the development of a theranostic tool, by incorporating USPIO as a MRI contrast agent inside the SQAd NAs. Overall, this PhD work established the foundation to the extension of the squalenoylation platform to the treatment of neurological diseases.

L'analyse automatique de différences anatomiques en neuroimagerie a de nombreuses applications pour la compréhension et l'aide au diagnostic de pathologies neurologiques. Récemment, il y a eu un intérêt croissant pour les méthodes de classification telles que les machines à vecteurs supports pour dépasser les limites des méthodes univariées traditionnelles. Cette thèse a pour thème l'apprentissage automatique pour l'analyse de populations et la classification de patients en neuroimagerie. Nous avons tout d'abord comparé les performances de différentes stratégies de classification, dans le cadre de la maladie d'Alzheimer à partir d'images IRM anatomiques de 509 sujets de la base de données ADNI. Ces différentes stratégies prennent insuffisamment en compte la distribution spatiale des \textit{features}. C'est pourquoi nous proposons un cadre original de régularisation spatiale et anatomique des machines à vecteurs supports pour des données de neuroimagerie volumiques ou surfaciques, dans le formalisme de la régularisation laplacienne. Cette méthode a été appliquée à deux problématiques cliniques: la maladie d'Alzheimer et les accidents vasculaires cérébraux. L'évaluation montre que la méthode permet d'obtenir des résultats cohérents anatomiquement et donc plus facilement interprétables, tout en maintenant des taux de classification élevés.

Summary<p>Brain dysfunction is a frequent complication of sepsis and is usually defined as “sepsis-associated encephalopathy” (SAE). Its pathophysiology is complex and related to a number of processes and pathways, while the exact mechanisms producing neurological impairment in septic patients have not been completely elucidated. Alterations in cerebral blood flow (CBF) have been suggested as a key component for the development of SAE. Reduction of CBF may be caused by cerebral vasoconstriction, induced either by inflammation or hypocapnia. More importantly, the natural mechanisms that protect the brain from reduced/inadequate CBF can be impaired in septic patients, especially in those with shock, and this further contributes to cerebral ischemia if blood pressure drops below a critical threshold. Hypercapnia is associated with a narrower autoregulatory plateau, which may potentially results in large CBF variations when mean arterial pressure (MAP) varies within usual targets. However, few data are available on the role of PaCO2 on cerebral autoregulation (CA). Finally, as SAE occurs also in patients without hemodynamic instability, alterations in brain tissue perfusion could occur independently from hypotension; thus, alterations in cerebral microcirculation, which largely regulates regional flow and blood-cellular nutrients exchanges, could contribute to SAE. In septic animals, these microcirculatory abnormalities could be implicated in the development of electrophysiological abnormalities observed during sepsis and contribute to neurological alterations. However, these findings were limited by several factors, including the technique used to assess the microcirculation, the short time of observation and the limited amount of fluid resuscitation used in those models. <p>In the first part of this work, I evaluated CA and the potential influence of PaCO2 on CA in patients with septic shock. In 21 mechanically ventilated patients, I observed that 14 of them had impaired CA. All the 7 patients with a PaCO2 ≥ 40 mmHg but only 7 of the 14 patients with a PaCO2 <40 mmHg had an impaired CA (p=0.046). Specifically, 4/9 (44%) patients with PaCO2 < 35 mmHg, 7/9 (77%) with PaCO2 between 35 and 42 mmHg, and 3/3 (100%) with PaCO2 > 42 mmHg had impaired CA. The Receiver Operating Characteristic (ROC) analysis showed that a PaCO2 threshold of 38 mmHg had a sensitivity of 50% and a specificity of 100% for the prediction of impaired CA, with an area under the ROC curve of 0.76 (95% confidence interval: 0.52–0.91).<p>In the second part of this work, I hypothesized that altered cerebral microcirculation may occur in the early phase of sepsis and contribute to brain hypoxia. In a clinically relevant model of ovine fecal peritonitis, I showed that there was a progressive deterioration of cerebral microvascular flow in septic animals (n=10) when compared to sham animals (n=5), starting already after 6 hours from sepsis induction and becoming significant at 12 hours thereafter. Moreover, changes in the cerebral microcirculation were not related to changes in MAP, cardiac output or blood lactate levels, suggesting that these alterations in the brain may occur even when global perfusion pressure is maintained, i.e. in non-hypotensive conditions. In a second study, including 10 septic and 5 sham animals, I found that cortical microvascular alterations were associated with decreased cerebral oxygenation. Furthermore, cerebral metabolic disturbances compatible with tissue hypoxia (i.e. increased brain lactate/pyruvate ratio, LPR) occurred mostly during shock, suggesting that hypotension is a critical factor in the development of anaerobic metabolism in the septic brain. Nevertheless, I showed in a third study (n=8) that the reversal of hypotension using vasopressor agents, although increased cerebral oxygenation and slightly reduced LPR, did not significantly influence the alterations of cerebral microcirculation and was associated with an increase in glutamate and glycerol, suggesting ongoing excitotoxicity and cellular damage. These alterations in cerebral microcirculation, oxygenation and metabolism may then contribute to the pathogenesis of SAE.<p><p><p><p><p>Résumé<p>La dysfonction cérébrale est une complication fréquente du sepsis et elle est généralement identifiée comme « encéphalopathie associée au sepsis » (sepsis-associated encephalopathy, SAE). La physiopathologie de la SAE est complexe et liée à des nombreux processus et voies de signalisation, même si les mécanismes qui induisent cette dysfonction cérébrale chez les patients en sepsis n’ont pas été clairement élucidés. Des anomalies du débit sanguin cérébral (cerebral blood flow, CBF) ont été proposées comme une des déterminants pour le développement de l’SAE. La réduction du CBF pourrait être induite par une vasoconstriction cérébrale, élicitée pas l’inflammation ou par l’hypocapnie. De plus, les mécanismes qui naturellement règlent le CBF pour qu’il soit ni diminué ni inadéquat aux besoins cellulaires peuvent être altérés pendant le sepsis, particulièrement en cas de choc septique, et ceci pourrait davantage contribuer au développement de zones d’hypoperfusion cérébrale si la pression artérielle diminue au-dessous d’un seuil critique. Un autre point important est que l’hypercapnie est associée à une diminution du plateau d’autorégulation du CBF, ce qui pourrait potentiellement causer des larges variations du CBF endéans des valeurs de pression artérielle considérés comme normaux en pratique clinique; malheureusement, très peu de données sont disponibles sur le rôle de la PaCO2 sur l’autorégulation cérébrale (cerebral autoregulation, CA). Enfin, vu que l’SAE survient aussi chez des patients qui n’ont pas d’instabilité hémodynamique, des anomalies de la perfusion cérébrale régionale pourraient se produire en absence de toute hypotension artérielle ;en effet, des altérations de la microcirculation cérébrale, qui règle le débit sanguin au niveau des tissues et l’échange d’oxygène et nutriments entre la circulation sanguine et le cellules, peuvent aussi contribuer au développement de la SAE. Dans des modelés expérimentaux de sepsis, les altérations microcirculatoires ont été associées à des troubles électrophysiologies et à la présence d’anomalies « cliniques ». Cependant, ces données ont été biaisées par le type de technique utilisée pour évaluer la microcirculation, le temps d’observation très court et la quantité limitée de fluides administrés au cours de la réanimation liquidienne dans ces modelés. <p>Dans la première partie de ce travail, j’ai décrit les anomalies de la CA et l’impact de la PaCO2 sur la CA chez des patients en choc septique. En étudiant 21 patients en ventilation mécanique, j’ai pu observer que 14 d’entre eux avaient une CA altérée, y compris 7/14 avec une PaCO2 < 40 mmHg et 7/7 avec une PaCO2 ≥ 40 mmHg (p = 0.046). De plus, 4/9 (44%) avec PaCO2 < 35 mmHg, 7/9 (77%) avec PaCO2 between 35 and 42 mmHg, and 3/3 (100%) avec PaCO2 > 42 mmHg avaient une CA altérée. L’analyse selon la « Receiver Operating Characteristic » (ROC) montrait une sensibilité de 50% et une spécificité de 100% pour prédire une CA altérée, avec un seuil de PaCO2 de 38 mmHg (l’aire sous la courbe de l’analyse ROC était à 0.76 [95% ICs: 0.52–0.91]).<p>Dans la deuxième partie de ce travail, j’ai émis l’hypothèse que des anomalies de la microcirculation cérébrale peuvent survenir dans la phase précoce du sepsis et contribuer au développement d’une hypoxie tissulaire. Dans un modelé de péritonite fécale induite chez le mouton, très proche de la situation clinique, j’ai pu montrer que il existe une détérioration progressive de la microcirculation cérébrale chez les animaux septiques (n-=10) quand comparés aux animaux témoins (n=5) qui commence déjà a la sixième heure de l’induction du sepsis and devient significative après 12 heures. De plus, les changement de la microcirculation cérébrale n’étaient pas corrélés à ceux de la pression artérielle, du débit cardiaque ou des taux de lactate, ce qui suggère que ces anomalies peuvent se produire aussi en conditions de stabilité hémodynamique. Dans une deuxième étude comprenant 10 animaux septique et 5 témoins, j’ai observé que les anomalies microcirculatoires étaient associées à une diminution de l’oxygénation cérébrale tissulaire. Toutefois, les anomalies du métabolisme cérébral compatible avec une hypoxie tissulaire (des valeurs élevées du rapport lactate/pyruvate, LPR) se développaient que dans la phase du choc septique, indiquant que l’hypotension artérielle est le facteur déterminant pour ces anomalies métaboliques au cours du sepsis. Cependant, dans une troisième étude sur 8 animaux en sepsis, j’ai démontré que la correction de l’hypotension par administration de vasopresseurs, même si elle était associée à une augmentation de l’oxygénation cérébral et une diminution du LPR, n’améliorait pas de façon significative la microcirculation cérébrale et s’accompagnait par une augmentation des taux de glutamate et glycérol, ce qui plaidait plutôt pour un excitoxicité persistante et une progression des lésions cellulaires. Toutes ces anomalies de microcirculation, oxygénation et métabolisme cérébral pourraient contribuer à la pathogenèse de l’SAE.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished