Le traitement endovasculaire (EVAR) de l'anévrisme de l'aorte abdominale (AAA) vise à mettre en place une endoprothèse (EP) au sein du sac anévrismal afin d'éviter sa rupture. Si cette chirurgie a l'avantage d'être mini-invasive et de pouvoir être utilisée pour des patients non éligibles à la chirurgie ouverte classique, il existe cependant plusieurs événements indésirables, pouvant apparaître au cours du suivi du patient. Mieux connaître le comportement mécanique des EPs permettrait ainsi d'améliorer leur conception et leur durabilité, principaux verrous au recours systématique à l'EVAR. Ainsi, une méthode de modélisation numérique multi matériaux des EPs a été développée. Les modèles numériques d'EPs ont été validés à partir d'une analyse d'images 3D obtenues par tomographie aux rayons X, montrant ainsi leur fiabilité. Les performances mécaniques de plusieurs EPs disponibles sur le marché ont ensuite été évaluées sur différents essais de plus en plus proches des conditions in vivo subies par ces dispositifs. Les EPs ont ainsi été soumises à des essais de flexion pure puis à des essais combinant flexion et pressurisation. La flexibilité des EPs et la réponse mécanique de leurs composants ont été comparées. Il a été montré que l'architecture de l'EP avait une influence significative sur ses performances mécaniques. Enfin, le déploiement des EPs au sein de deux modèles d'anévrismes a été simulé, permettant de mettre en évidence d'autres complications, comme les endofuites de type I. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à de nombreuses perspectives, et notamment au développement d'un logiciel d'aide à la décision à destination des chirurgiens.

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et voient leur incidence augmenter avec l’expansion de leurs principaux facteurs de risque, tels que le vieillissement, l’obésité et le diabète. Parmi ces maladies l’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA), dont on sait aujourd’hui que le système immunitaire favorise le développement. Il est parmi les pathologies les plus courantes de l’aorte abdominale et représente un problème de santé publique. Le rôle des macrophages dans l’AAA a été récemment mis en évidence. Ces cellules inflammatoires sont les plus représentées dans l’adventice anévrismale, et ont tendance à s’accumuler au cours du temps dans l’AAA. Des données récentes montrent que leur accumulation est particulièrement accrue dans les premiers jours de la formation de l’AAA chez la souris, et que l’inhibition de la voie CCR2/MCP1 ou la déplétion précoce des monocytes circulants ont un effet protecteur. Il semble donc essentiel de comprendre les mécanismes d’infiltration des monocytes lors de l’initiation et du développement de l’AAA. Mon travail de thèse se focalise sur le rôle des sous-types monocytaires et l’impact de leur trafic sur le développement de l’AAA. En utilisant un modèle d’induction d’anévrisme chez des souris ApoE-/-, nous avons montré que l’angiotensine-II (Ang II) entraine la mobilisation des monocytes ‘Ly-6Chigh’, et des monocytes ‘Ly-6Clow’ à un moindre degré, à partir de la rate, puis leur recrutement au niveau de l’aorte. La splénectomie ou la déficience en lymphocyte B inhibe cette mobilisation monocytaire et protège de l’anévrisme. En revanche, la reconstitution de souris immuno-déficientes Apoe-/-Rag2-/- par des splénocytes totaux, contrairement aux splénocytes déplétés en lymphocytes B, restaure la mobilisation monocytaire et restitue la susceptibilité de ces souris à l’AAA. Cette thèse apporte de nouveaux indices sur les événements précoces impliqués dans la formation d’AAA, en mettant l’accent sur le rôle du réservoir monocytaire splénique dans ce processus. Elle identifie également une fonction jusque-là méconnue des lymphocytes B dans la mobilisation rapide et transitoire des monocytes en réponse à l’Ang II. Il conviendra par la suite d’identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à ces interactions, ce qui devrait permettre d’envisager de nouvelles voies thérapeutiques visant à moduler l’effet de ces types cellulaires dans l’AAA. / Cardiovascular diseases are the first cause of mortality around the industrialized world with a continuous increase in their incidence along with the expansion of the major risk factors such as aging, obesity and diabetes. In abdominal aortic aneurysm (AAA), the presence of inflammatory infiltrates, and particularly monocytes/macrophages, has underscored the contribution and importance of immuno-inflammatory responses in aneurysmal degeneration. It is one of the most common diseases of the abdominal aorta and presents a major health problem. The importance of macrophages has recently been highlighted by a number of evidence, which are the main population observed within the site of aneurysm, are believed to derive from circulating monocytes although no direct evidence has been provided to date. Recent evidence has shown that their accumulation is particularly enhanced in the early onset of AAA in mice, and that the inhibition of CCR2/ MCP1 signaling as well as the early depletion of circulating monocytes, are protective. Hence, it seems crucial to understand the mechanisms of monocyte recruitment in the initiation and progression of AAA. In this PhD project with a particular interest in abdominal aortic aneurysm, we were particularly interested in understanding the trafficking behavior of monocyte subsets in AAA and their role in disease pathogenesis. Using a mouse model of aneurysm induction in ApoE-/- mice, we showed that Ang II triggered the mobilization of Ly-6Chigh, and to a lesser extent Ly-6Clow monocytes, from the spleen and their consequent recruitment in the aorta. Spleen removal or B lymphocyte deficiency in Apoe-/- mice similarly impaired early monocyte mobilization in response to Ang II and protected against AAA development, independently of blood pressure. Reconstitution of Apoe-/- Rag-/- mice with total splenocytes but not with B-Cell depleted splenocytes restored monocyte mobilization in response to Ang II and enhanced susceptibility to AAA. Taken together, this study provides novel mechanistic insights on the early events involved in AngII-induced AAA formation. It highlights the role of the splenic monocyte reservoir in this process and identifies an intriguing role for B lymphocytes in mediating AngII-induced early and transient mobilization of splenic monocytes. Nevertheless, further understanding of the molecular mechanisms that underlie such interactions is likely to lead to the identification of effective therapeutic targets.

L’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) est associé à des taux élevés de morbidité et de mortalité. A l’heure actuelle, le seul traitement curatif de l’AAA est chirurgical, aucune approche pharmacologique n’ayant démontré une efficacité suffisante. Une meilleure compréhension des mécanismes aboutissant au développement de l’AAA permettrait d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Bien qu’utiles dans cette démarche, les modèles animaux expérimentaux actuels ne reproduisent pas parfaitement la physiopathologie humaine. Les objectifs de ce travail étaient de : 1/ Créer et caractériser un nouveau modèle murin d’AAA associant application topique d’élastase et neutralisation du TGFβ. 2/ Etudier le rôle de l’IL1β dans ce modèle. La neutralisation du TGFβ chez des souris C57Bl6j aggravait la dilatation anévrismale induite par l’application d’élastase et favorisait la rupture aortique. Ceci était associé à une dégradation accrue de la matrice-extra-cellulaire, une infiltration de cellules inflammatoires au sein de la paroi aortique, la formation d’un thrombus intra-luminal ainsi qu’une augmentation de la néo-angiogénèse. L’utilisation de la technique d’imagerie par synchrotron a permis de montrer une destruction de la paroi aortique en l’absence de formation de dissection aboutissant à une rupture aortique transmurale fatale. L’expression génique de différentes cytokines, dont l’IL1β était augmentée dans la paroi aortique. Afin d’étudier le rôle de l’IL1β, 2 modèles d’invalidation ont été utilisé : l’induction d’AAA chez des souris déficientes en IL1β et l’injection systémique d’anticorps anti-IL1β. Les souris IL1β-/- étaient protégées du développement anévrismal et de la rupture après application d’élastase et neutralisation du TGFβ. En revanche, la neutralisation de l’IL1β par injection d’anticorps à un temps plus tardif ne limitait pas la progression de l’AAA et aboutissait à la rupture anévrismale. Cette étude a permis de créer un nouveau modèle murin d’AAA dont les caractéristiques sont proches de la physiopathologie humaine. L’invalidation génétique de l’IL1β, et non la neutralisation systémique à un temps tardif, limitait la croissance et prévenait la rupture anévrismale suggérant le rôle de cette cytokine au cours des stades précoces du développement de l’AAA. / Abdominal aortic aneurysm (AAA) is associated with extremely high morbidity and mortality rates. The only curative treatment relies on surgery as no drug has proven yet its efficacy to cure the disease. A better understanding of pathophysiological mechanisms involved in AAA development would help to identify new therapeutic targets. Even though current experimental animal models are useful to address this question, none of them perfectly mimics human disease. The aim of this study was: 1/ Create and characterize a new murine model of AAA based on topic application of elastase associated with systemic TGFβ neutralization. 2/ Study the effect of IL-1β in this model. We report that TGFβ neutralization in C57Bl6j male mice increased aneurysmal aortic dilatation induced by elastase and favored aortic rupture. This was associated with major vascular remodeling including the degradation of extracellular matrix, the infiltration of inflammatory cells in the aortic wall, the formation of an intraluminal thrombus and the increase of neoangiogenesis. Synchrotron-based ultrahigh ex-vivo resolution imaging revealed a wall disruption with no medial dissection culminating in fatal transmural aortic wall rupture. The gene expression of several cytokine including IL-1β was increased in the aortic wall. The effect of IL-1β was investigated using IL-1β-/- mice or using systemic injection of monoclonal anti-IL-1β antibody. IL-1β-/- mice were protected against aortic dilatation and aortic rupture after application of elastase associated with TGFβ neutralization. However, the injection of anti-IL-1β antibody did not limit the aortic dilatation and neither prevented the aortic rupture. In this study, we created a new murine model of AAA which reproduces the main pathophysiological human features. The genetic invalidation of IL-1β, but not its blockade after disease initiation prevented AAA dilatation and rupture, suggesting the role of this cytokine in the early stages of AAA development.

Ce travail de thèse porte sur la simulation du déploiement des prothèses vasculaires de type stent-graft (SG) lors de la réparation endovasculaire (EVAR) des anévrismes de l’aorte abdominale (AAA). Cette étude se présente en trois parties: (i) tests mécaniques en flexion et compression de SG couramment utilisés (corps et jambage de marque Cook) ainsi que la simulation numérique desdits tests, (ii) développement d’un modèle numérique d’anévrisme, (iii) stratégie de simulation du déploiement des SG. La méthode numérique employée est celle des éléments finis. Dans un premier temps, une vérification du modèle éléments finis (MEF) des SG est realisée par comparaison des différents cas de charge avec leur pendant expérimental. Ensuite, le MEF vasculaire (AAA) est lui aussi vérifié lors d’une comparaison des niveaux de contraintes maximales principales dans la paroi avec des valeurs de la littérature. Enfin, le déploiement est abordé tout en intégrant les cathéters. Les tests mécaniques menés sur les SG ont été simulés avec une différence maximale de 5,93%, tout en tenant compte de la pré-charge des stents. Le MEF de la structure vasculaire a montré des contraintes maximales principales éloignées de 4,41% par rapport à un modèle similaire précédemment publié. Quant à la simulation du déploiement, un jeu complet de SG a pu être déployé avec un bon contrôle de la position relative et globale, dans un AAA spécifique pré-déformé, sans toutefois inclure de thrombus intra-luminal (TIL). La paroi du AAA a été modélisée avec une loi de comportement isotropique hyperélastique. Étant donné que la différence maximale tolérée en milieu clinique entre réalité et simulation est de 5%, notre approche semble acceptable et pourrait donner suite à de futurs développements. Cela dit, le petit nombre de SG testés justifie pleinement une vaste campagne de tests mécaniques et simulations supplémentaires à des fins de validation. / This thesis work is concerned with the simulation of the deployment of stent-graft (SG) vascular prostheses in abdominal aortic aneurysms (AAA) during endovascular repair (EVAR). This study is composed of three main parts: (i) mechanical tests in bending and compression of frequently used SG (body and leg from Cook) as well as the numerical simulation of these tests, (ii) development of a numerical AAA model, (iii) strategy of simulation of SG deployment. The finite element method is used. In a first step, a verification of the finite element model (FEM) of SG is performed by comparison of the different load cases with their experimental counterparts. Subsequently, the vascular FEM is also verified in terms of maximal principal constraints in the wall against values available in the literature. Finally, the deployment is investigated while taking the catheters into account. The mechanical tests performed on the SG were simulated with a maximal difference of 5.93%, while accounting for the pre-load in stents. The FEM of the vascular structure showed maximal principal stresses that were 4.41% far from the ones found in the literature for a similar model. Regarding the simulation of SG deployment, a complete set of SG could be deployed with a good control of the relative and global position into a specific and pre-deformed AAA, however, no intra-luminal thrombus (ILT) was included. The AAA wall was modeled with an isotropic hyperelastic constitutive law. In the clinical setting, the maximum tolerated difference between reality and simulation is 5%, therefore, our approach seems acceptable, and could give rise to further developments. However, the small amount of tested SG justifies a wide campaign of additional mechanical tests and simulations for the sake of validation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

This research seeks to improve the understanding of the mechanisms accounting for the growth of abdominal aortic aneurysms (AAA), by quantifying the role that mechanical stimuli play in the disease processes. In recent years, the development of vascular diseases has been associated with the formation of disturbed patterns of wall shear stresses (WSS) and gradients of wall shear stresses (GWSS). They have been shown to affect the wall structural integrity, primarily via the changes induced on the morphology and functions of the endothelial cells (EC) and circulating blood cells. Particle Image Velocimetry measurements of the pulsatile blood flow have been performed in aneurysm models, while changing systematically their geometric parameters. The parametric study shows that the flow separates from the wall even at early stages of the disease (dilatation ≤ 50%). A large vortex ring forms in symmetric aneurysms, followed by internal shear layers. Two regions with distinct patterns of WSS have been identified: a region of flow detachment, with low oscillatory WSS, and a downstream region of flow reattachment, where large negative WSS and sustained GWSS are produced as a result of the impact of the vortex ring. The loss of symmetry in the models engenders a helical flow pattern due to the non- symmetric vortex shedding. The dominant vortex, whose strength increases with the asymmetry parameter, is shed from the most bulged wall (anterior). It results in the formation of a large recirculating region, where ECs are subjected to quasi-steady reversed WSS of low magnitude, while the posterior wall is exposed to quasi-healthy WSS. GWSS are generated at the necks and around the point of impact of the vortex. Lagrangian tracking of blood cells inside the different models of aneurysms shows a dramatic increase in the cell residence time as the aneurysm grows. While recirculating, cells experience high shear stresses close to the walls and inside the shear layers, which may lead to cell activation. The vortical structure of the flow also convects the cells towards the wall, increasing the probability for cell deposition and ipso facto for the formation of an intraluminal thrombus.

L’Anévrisme de l’Aorte Abdominale (AAA) est une pathologie qui est définie par une dilatation localisée et permanente de l’artère et qui concerne plus de 8.8% des personnes âgées. Actuellement, lorsqu’un patient présente une dilatation de l’aorte impliquant l’éventualité d’une intervention chirurgicale en raison du risque de rupture, la décision thérapeutique est prise en fonction du rapport des diamètres de l’artère au niveau de l’anévrisme et à proximité de celui-ci. Pour déterminer ces diamètres, il est généralement procédé à un examen par imagerie médicale (Echographie, Tomographie, IRM,..). On constate cependant que le diagnostic ne peut pas se contenter d’une mesure dimensionnelle simple face aux risques induits: d’une part, passé une certaine excroissance, le risque de rupture peut atteindre 50% mais d’autre part plus de 5% des interventions chirurgicales provoquent le décès du patient. D’autres paramètres de mesure comme la compliance de l’artère, peuvent être à la base de la décision d’une intervention chirurgicale. La compliance correspond à une définition précise utilisée par les cardiologues : c’est une grandeur qui permet de caractériser l’aptitude à la déformation, décrivant la capacité de l'aorte à se distendre sous l'influence de la pression sanguine. De notre point de vue cette notion est insuffisante car, généralement, dans le cas d’un anévrisme, la rupture est très localisée du fait de la complexité de la forme de celui-ci. Il est donc nécessaire d’étendre sa définition à une grandeur localisée non pas au niveau d’une section mais à un endroit précis de la paroi. Les moyens de diagnostics seront d’autant plus fiables qu’ils pourront détecter la compliance localisée. De point de vue mécanique, la détermination de la compliance se transforme donc en la mesure de l'élasticité pariétale aortique localisée. L’élasticité n’est pas un paramètre mesurable directement. Donc, la problématique revient à la détermination de la déformation locale de la paroi aortique sous la sollicitation hémodynamique. La résolution de ce problème reste complexe. En effet, les sollicitations mécaniques dépendent de l’écoulement du sang, des organes environnants l’artère, des propriétés matérielles de l’artère et de la géométrie de l’anévrisme qui sont spécifiques à chaque patient. A l’heure actuelle, beaucoup de travaux numériques et expérimentaux sont effectués mais peu d’études ont permis de bien corréler les techniques d’imageries médicales pour l’aide au diagnostic. C’est dans ce contexte que se situent les travaux de ma thèse, réalisée en collaboration, à la fois avec le CHU de Dijon où ont été effectuées toutes les expérimentations à l’aide d’IRM, le laboratoire GMedTech, GMIT (Galway-Mayo Institute of Technology) en Irlande qui nous a fourni les répliques ainsi que leur savoir-faire dans le domaine cardio-vasculaire et le Laboratoire DRIVE situé à Nevers où ont été menées les mesures d’écoulement par PIV. Les travaux, menés sur des fantômes de diverses formes in vitro, ont pour finalité, d’une part, de construire une méthodologie métrologique pour aider les médecins à comprendre et à valider les mesures d’IRM à l’aide d’autres dispositifs de mesure, d’autre part, de permettre d’améliorer les méthodes de diagnostic des pathologies de type d’anévrisme de l’aorte abdominale. Le principe de ces travaux est donc de mettre en place une modélisation expérimentale in Vitro dans un cadre métrologique d’intercomparaison par divers moyens de mesure et de corréler leurs résultats au long d’un cycle reproduisant les conditions hémodynamiques de mesure, mais aussi de confronter ces résultats à de modélisations numériques. Pour prendre en compte le problème dans sa globalité, non seulement l’évolution de la déformation, représentant l’élasticité de l’aorte, a dû être étudiée mais aussi l’évolution du flux sollicitant la paroi (…). / The Abdominal Aorta Aneurysm (AAA) is a pathology that is defined by a localized and permanent dilation of the artery and which involves over 8.8% of the seniors. Currently, when a patient has a dilatation of the aorta leading to a surgery because of the rupture risk, the therapeutic decision is made depending on the diameter of the aneurysm. To determine this diameter, it is usually conducted an examination by medical imaging (ultrasound, CT, MRI...). However, it notes that the diagnosis can’t be satisfied with a single dimensional measurement face to induced risks: first of all, when the diameter exceed a certain growth, the risk of rupture can reach 50% but more than 5% of surgical procedures may cause the patient's death. Other metrics such as compliance of the artery can be used for the decision for surgery. Compliance corresponds to a precise definition by cardiologists: this is a quantity that characterizes the deformability, describing the ability of aorta to distend under the influence of blood pressure. From our point of view, this concept is insufficient because, generally, in the case of an aneurysm, rupture is highly localized because of the complexity of the shape. It is therefore necessary to extend its definition in a quantity not localized at a section or a specific location but to the whole wall. Diagnostics methods will be more reliable if they can determine localized compliance. From a mechanical standpoint, determining compliance is thus transformed into the measurement of localized parietal elasticity of aorta. The elasticity is not a directly measurable parameter. Therefore, the problem comes down to determining the local strain of the aortic wall in the hemodynamic condition. Solving this problem is complex. Indeed, the mechanical stresses are dependent on the flow of blood, the artery surrounding organs, the material properties of the artery and the geometry of the aneurysm which are specific to each patient. At present, many numerical and experimental works is done but few studies have well correlated medical imaging techniques for the diagnostic aid. It is in this context that are my thesis in collaboration both with the Dijon University Hospital where were performed all experiments using MRI and GMedTech laboratory GMIT (Galway- Mayo Institute of Technology) in Ireland who provided the replicas and their expertise in the cardiovascular area. This work, conducted on various form of phantoms in Vitro, are intended, first to build a metrological methodology to help doctors understand and validate MRI measurements using other devices measurement, on the other hand, to improve the methods of diagnosing the abdominal aortic aneurysm. The principle of this work is to develop experimental modeling in vitro in a metrology framework and correlate the results from different measurement techniques and numerical modeling throughout a cycle reproducing the hemodynamic conditions. To consider the problem as a whole, not only the evolution of deformation representing the elasticity of the aorta should be studied, but also the evolution of soliciting flow. Therefore, in this thesis, several devices such as stereovision, Particle image velocimetry (PIV), MRI kinetic sequence but also the flow 2D and 4D were employed. Various numerical models were established to not only correlate the results with those obtained experimentally, therefore, to improve the credibility of our study, but also to be part of the aid protocol to the diagnosis that we have proposed. In the end, all the results from different experimental and numerical models have led to propose a validated and feasible diagnosis protocol based on MRI sequences. The application of this protocol on a realistic AAA complex phantom showed its feasibility. We can therefore say that the feasibility of the proposed protocol is demonstrated and that based on MRI (…).

La physiopathologie de l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA) est multifactorielle. De la plaque athéro-thrombotique jusqu’à l’anévrisme menaçant, les phénomènes hémodynamiques, protéolytiques, oxydatifs et inflammatoires jouent un rôle aussi complexe qu’interdépendant. Aucun traitement pharmacologique n’a fait la preuve de son efficacité. Dans ce travail, nous étudions 2 voies pharmacologiques potentielles, et développons un modèle murin d’exclusion endovasculaire. La rapamycine est utilisée en oncologie. Ses propriétés anti-inflammatoires, antiprolifératives et anti-angiogéniques stabilisaient la progression anévrismale dans un modèle établi d’AAA. L’AZD9668 est un inhibiteur sélectif de l’élastase. Sécrétée par les neutrophiles, cette protéase joue un rôle clé dans la physiopathologie anévrismale. Les propriétés thérapeutiques ont été étudiées sur un modèle murin potentialisé par l’injection systémique de Porphyromonas Gingivalis, entretenant la réaction inflammatoire et protéolytique pariétale. Dans un second temps, nous avons développé un modèle murin d’exclusion endovasculaire. La spécificité de ce traitement a soulevé de nouvelles problématiques, soulignant le rôle crucial de l’activité biologique du thrombus. L’exclusion endovasculaire d’un AAA sur les modèles de grands animaux est complexe et coûteuse. Nous avons ainsi décrit la technique sur un modèle reconnu d’AAA chez le rat. Le traitement pharmacologique des AAAs a démontré son efficacité sur modèles murins, mais est difficilement transposable à l’homme en raison des effets secondaires. Un traitement endoluminal véhiculant un principe actif délivré in-situ permettrait de stabiliser durablement les AAA. / Abdominal aortic aneurysm (AAA) pathophysiology is multifactorial. From the athero-thrombotic plaque to a threatening aneurysm, hemodynamic, proteolysis, oxidation and inflammation play a complex but interdependent role. No pharmacological treatment has yet proved to be efficient. In this work, we study 2 potential pharmacological targets, and develop a murine model of endovascular abdominal aneurysm repair (EVAR). Rapamycine is used in oncology. Its anti-inflammatory, anti-proliferative and antiangiogenic properties stabilized aneurysm progression on an established AAA. AZD9668 is an elastase selective inhibitor. Secreted by neutrophils, this protease plays a key role in aneurysmal pathophysiology. Its therapeutic benefits have been study on a murine AAA model potentiated by Porphyromonas Gingivalis systemic injection, maintaining inflammatory reaction and wall proteolysis. Then, we developed a murine endovascular aneurysm exclusion model. EVAR raised new concern, underlining the crucial role of the thrombus biological activity. Endovascular AAA exclusion on big animals is complex and expensive. We hence described the technic on a rat AAA well known model. Pharmacological AAAs treatment has proved to be efficient on murine models, but is hard to transpose to humans because of systemic side effects. An endoluminal treatment carrying active drugs, and delivered in-situ, could durably stabilize AAAs.

Historique et Objectif : La littérature est conflictuelle sur le rôle des calcifications aortiques dans la rupture d’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA). La prédiction de rupture d’AAA basée sur le sexe et le diamètre est peu précise. Le but de ce projet était donc de déterminer si les calcifications permettent de mieux prédire la rupture d’AAA que le sexe et le diamètre à eux seuls. Méthodologie : Lors de cette étude rétrospective, 80 patients traités pour rupture d’AAA entre Janvier 2001 et Août 2018 ont été appariés à 80 patients non-rompus sur la base du diamètre maximal d’AAA, de l’âge, du sexe et de la présence de contraste lors du scan. La charge et la répartition des calcifications de la paroi aortique ainsi que certaines variables morphologiques d’anévrisme ont été comparées entre les deux groupes par analyse univariée et apprentissage machine. Résultats : L’âge moyen des patients était de 74.0 ± 8.4 ans et 89% étaient des hommes. Les diamètres d’AAA étaient équivalents entre groupes (80.9 ± 17.5 vs 79.0 ± 17.3 mm, p= 0.505). Selon l’analyse univariée, les anévrismes rompus comportaient significativement moins d’agrégats de calcifications (18.0 ± 17.9 vs 25.6 ± 18.9, p=0.010) et étaient moins enclins à avoir un collet (45.0% vs 76.3%, p<0.0001). Les 5 variables les plus importantes délivrées par l’apprentissage machine étaient: collet, antiplaquettaires, nombre de calcifications, distance d’Euler entre calcifications et finalement l’écart-type de la distance d’Euler entre calcifications. Le modèle à 5 variables a produit une aire sous la courbe (AUC) de 0.81 ± 0.02 (sensibilité 83% et spécificité 71%), supérieure à une AUC de 0.67(IC 95%, 0.58-0.77%) (sensibilité 60% et spécificité 77%) obtenues dans une étude antérieure avec une population similaire à celle-ci et ne tenant compte que du sexe et du diamètre. Conclusion : La charge en calcifications des anévrismes rompus était moins bien répartie que celle des non-rompus. Le modèle d’apprentissage machine a mieux prédit la rupture que le modèle basé uniquement sur le diamètre et le sexe. / Background and Purpose: Literature is conflictual regarding the role of aortic calcification in AAA rupture. AAA rupture prediction based on sex and diameter could be improved. The goal of this project was to assess whether aortic calcification could better predict AAA rupture. Methods: In this retrospective study, 80 patients treated for a ruptured AAA between January 2001 and August 2018 were matched with 80 non-ruptured patients based on maximal AAA diameter, age, sex and contrast enhancement status of the CT scan. Calcification load and dispersion, morphologic and clinical variables were compared between both groups using a univariable analysis and machine learning. Results: Mean age of patients was 74.0 ± 8.4 years and 89% were men. AAA diameters were equivalent in both groups (80.9 ± 17.5 vs 79.0 ± 17.3 mm, p= 0.505). Ruptured aneurysms contained a smaller number of calcification chunks than the non-ruptured (18.0 ± 17.9 vs 25.6 ± 18.9, p=0.010) and were less likely to have a proximal neck than the non-ruptured (45.0% vs 76.3%, p<0.0001). In the machine learning analysis, 5 variables were associated to AAA rupture: proximal neck, antiplatelets, calcification number, Euler distance between calcifications and standard deviation of the Euler distance between calcifications. The model including these 5 variables yielded an area under the curve (AUC) of 0.81 ± 0.02 (83% sensitivity and 71% specificity) which was better than a previous study with a similar population reporting a 0.67 AUC (95% CI, 0.58-0.77%) (60% sensitivity and 77% specificity) for sex and diameter only. Conclusion: Ruptured aneurysms were more likely to have their calcification load concentrated in a small number of clusters closer to each other. Our 5-variable model predicted rupture better than the model based on age and sex.

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