La genèse d’un anévrysme intracrânien n’est pas uniquement due à un effet mécanique mais à un ensemble d’éléments biologiques. Parmi eux, le thrombus intra-anévrysmal a un rôle majeur car il est le site d’activation de nombreuses métalloprotéinases et d’une protéolyse importante. Cependant, le thrombus du sac anévrysmal est également un substrat indispensable à la cicatrisation des anévrysmes après traitement endovasculaire car il sert de support à la recolonisation de l’anévrysme par des cellules mésenchymateuses. Dans les différents travaux présentés dans cette thèse, nous avons pu analyser une partie des phénomènes biologiques impliqués dans le succès ou l’échec des traitements endovasculaires. Les travaux présentés sont basés sur des expérimentations dans le modèle d’anévrysme à l’élastase chez le lapin et traités par coils, flow-diverters ou dispositifs intra-sacculaires (WEB). Ces travaux permettent de mieux comprendre les mécanismes biologiques mis en jeu par les différents traitements endovasculaires. L’analyse de ces phénomènes est indispensable pour comprendre les causes d’échec, mais aussi afin de développer de nouveaux outils biologiquement actifs pour le traitement des anévrysmes intracrâniens. Nous proposons ainsi le développement de stents flow-diverters biologiquement actifs. Nous proposons également trois approches différentes de thérapie cellulaire par voie endovasculaire, utilisant des cellules souches mésenchymateuses autologues, permettant une recolonisation du thrombus intraanévrysmal et une cicatrisation accélérée de l’anévrysme. Au total, le traitement des anévrysmes intracrâniens ne peut plus être basé uniquement sur des considérations mécaniques. Le développement des futurs dispositifs endovasculaires devra inclure une dimension biologique pour optimiser la cicatrisation complète des anévrysmes intracrâniens. / The genesis of an intracranial aneurysm is not only due to a mechanical effect but to a set of biological elements. Among them, intra-aneurysmal thrombus plays a major role, as it is the site of activation of many metalloproteinases and an important site of proteolysis. However, the thrombus of the aneurysmal sac is also crucial for the healing of the aneurysm after endovascular treatment, because it serves as a support for the recolonization of the aneurysm by mesenchymal cells. In the various works presented in this thesis, we analyzed some of the biological phenomena involved in the success or failure of endovascular treatments. The presented works are based on experiments in the elastase aneurysm model in the rabbit and treated with coils, flow-diverters or intra-saccular devices. This work enables to better understand the biological mechanisms involved in the various endovascular treatments. The analysis of these phenomena is essential to understand the causes of failure, but also to develop new biologically active devices for the treatment of intracranial aneurysms. We propose the development of biologically active flow-diverter stents. We also propose three different approaches of endovascular cell therapy, using autologous mesenchymal stem cells, allowing recolonization of the intra-aneurysmal thrombus and accelerated healing of the aneurysm. The treatment of intracranial aneurysms can no longer be based solely on mechanical considerations. The development of future endovascular devices should include a biological dimension to improve the complete healing of intracranial aneurysms

L'anévrysme de l'aorte abdominale (AAA) est une pathologie vasculaire caractérisée par une augmentation du diamètre de l'aorte de plus de 1, 5 fois le diamètre de référence et une perte du parallélisme de la paroi au niveau infra rénal. Les AAA affectent de manière prépondérante les homes âgés avec une prévalence de 5%. La rupture d'un AAA est responsable de 1à 4% de la mortalité chez les hommes de plus de 65 ans. Dans le cas d'une rupture, la mortalité est supérieure à 70-95%. C'est pourquoi les AAA sont une des causes majeures de mortalité dans les pays industrialisés avec une population vieillissante. L'age, le sexe masculin, la consommation de tabac, la susceptibilité génétique et la présence d'une autre localisation d'athérosclérose sont des facteurs de risque connus pour le développement d'un AAA. La rupture peut être prévenue par une chirurgie vasculaire qui permet de diminuer la mortalité chez les patients atteints d'AAA. Néanmoins, la plupart des patients atteints d'AAA sont asymptomatiques et la majorité ne sont pas diagnostiqués avant la rupture. Au cours de ce travail de thèse, nous avons utilisé des techniques de protéomique différentielle dans le but d'analyser et comparer des échantillons provenant de plasma et de cellules (cellules musculaires lisses, monocytes différenciés en macrophages) de patients présentant ou non un AAA. Ces analyses ont été réalisé avec comme but les objectifs suivants : a) Identifier et évaluer les marqueurs biologiques potentiels pour un dépistage des AAA, qui permettrait un diagnostique précoce et donc un traitement précoce de cette pathologie. b) De permettre une meilleure connaissance des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l'évolution des AAA par le biais des résultats obtenus lors de l'analyse protéomique différentielle. En ce qui concerne l'analyse protéomique des cellules, l'utilisation de la technique DIGE par saturation associée avec l'utilisation du logiciel SameSpots, a permis l'identification de 2 profils protéiques différents dans l'ensemble des types cellulaires étudiés, indépendamment du statut du patient. Ces deux protéomes différents sont le résultat d'un biais technique du à l'utilisation d'un traitement à la DNase I des échantillons dans le but d'éliminer les acides nucléiques présents. Nous avons montré que le traitement à la DNase I produisait des changements de profil protéique de ces deux types cellulaires. Les protéines principalement affectées par ce traitement sont celles impliquées dans le mouvement cellulaire, la réorganisation du cytosquelette d'actine, et l'apoptose. Du fait de la présence de ce biais technique, la comparaison entre les échantillons de cellules obtenues de patients présentant ou non un AAA n'a pas permis de résultats concluants. L'analyse protéomique du plasma a été effectué en collaboration avec le laboratoire du Pr Goodlett à Seattle (USA). Deux approches différentes de spectrométrie de masse ont été utilisées pour comparer les échantillons plasmatiques de patients présentant ou non un AAA. La première approche combine l'utilisation de l'analyse MS PAcIFIC avec le calcul spectral et la seconde approche combine l'analyse des données MS de manière indépendante avec un marquage TMT isobarique. Après validation par western blot, quatre protéines ont été validées comme différentiellement exprimées dans le plasma de patients présentant ou non un AAA : l'adiponectine, la superoxide dismutate extracellulaire, la kallistatine et la carboxipeptidase B2. Ces protéines sont impliquées dans la pathologie anévrysmale et peuvent être des potentiels marqueurs biologiques pour le diagnostique de AAA. Des études dans de grandes cohortes seront nécessaires pour valider leur utilisation pour le dépistage des AAA dans la population à risque. Cela permettrait une détection précoce de la maladie et une diminution de la mortalité de la population âgée dans les pays industrialisés.

La physiopathologie de l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA) est complexe. Elle implique notamment des facteurs hémodynamiques, une protéolyse matricielle, un stress oxydatif et une réaction immune. Des modèles expérimentaux ont été mis au point pour explorer les mécanismes impliqués dans la genèse et la croissance des AAAs. Dans ce travail, nous explorons le rôle de ces modèles dans la compréhension du remodelage vasculaire des AAAs. Dans une première partie, une revue de la littérature sur les modèles expérimentaux d’AAA est menée. Dans une seconde partie, nous explorons l’origine et le rôle des calcifications des AAAs expérimentaux. Dans une troisième partie, le modèle de xénogreffe aortique décellularisée est utilisé pour étudier le rôle de l’immunité adaptative dans la rupture. Notre revue identifie les principaux modèles d’AAA. Leur limite majeure est la survenue d’une cicatrisation empêchant l’évolution vers la rupture. Notre exploration des calcifications anévrysmales retrouve une co-localisation des calcifications avec de l’ADN libre et un modèle expérimental démontre la capacité de l’ADN libre à induire des calcifications. La croissance anévrysmale est toutefois ralentie par les calcifications. Notre étude sur le modèle de xénogreffe décellularisée retrouve la possibilité d’induire une rupture lorsqu’une pré-sensibilisation contre la matrice extracellulaire est réalisée. Les glycoprotéines de structure et les protéoglycanes semblent être les composants matriciels en cause dans ces ruptures. Les modèles expérimentaux constituent des outils majeurs pour l’étude des mécanismes impliqués dans le remodelage vasculaire des AAAs. / Pathophysiology of abdominal aortic aneurysms (AAA) is complex. It mainly involves hemodynamics, matrix proteolysis, oxidative stress and an immune reaction. Several experimental models have been described to explore mechanisms involved in this disease. In the present work, we explore the role of experimental models in AAA vascular remodeling. First, a literature review regarding experimental models of AAA is performed. Second, we explore the origin and the role of calcifications observed in experimental models. Third, the decellularized xenograft model is used to study the role of adaptive immunity in triggering rupture. Our review identifies main AAA models. Their major limit is aortic healing, preventing evolution toward rupture. We find that AAA calcifications co-localized with free DNA and that free DNA could induce calcifications experimentally. However, AAA growth is decreased by calcifications. The decellularized xenograft model can evolve toward rupture when pre-sensitization against the extracellular matrix is performed. Structural glycoproteins and proteoglycans seems to be the main matrix component involved in these ruptures. Experimental AAA models are major tools to study mechanisms involved in vascular remodeling.

Le diagnostic, le traitement chirurgical et le suivi des anévrismes intracrâniens opérés reposaient classiquement sur l'artériographie cérébrale conventionnelle. Récemment, des améliorations de la technique d'angiographie elle-même (angiographie cérébrale tridimensionnelle) ou de nouvelles méthodes d'imagerie (IRM et angioscanner cérébral) se sont développées et sont devenues assez performantes pour compléter ou parfois supplanter la technique de référence. L'objectif de ce travail a donc été d'évaluer l'apport de ces nouvelles techniques d'imagerie aux différentes étapes de la prise en charge chirurgicale des anévrismes intracrâniens.<br />Les progrès apportés aux appareils d'angioscanner cérébral (scanners multi-détecteurs) ont ouvert la voie du bilan initial des anévrismes rompus à un examen plus accessible, plus confortable, plus rapide et non invasif. Au cours de ce travail, nous avons étudié cette technique à la phase diagnostique et montré la possibilité grâce à celle-ci de diriger les patients de façon fiable vers le traitement chirurgical ou endovasculaire. Certains anévrismes, comme les anévrismes paraclinoïdiens, sont de part leurs rapports anatomiques plus difficiles à traiter chirurgicalement. Sélectionner dans ce groupe d'anévrismes ceux qui nécessitent potentiellement d'être exclus (anévrismes intraduraux) est donc primordial. Dans un premier temps, nous avons développé, à l'aide d'un modèle radio-anatomique dédié, un protocole d'IRM (1.5 Tesla) permettant cette analyse, puis nous avons évalué et montré l'intérêt de celui-ci dans la prise en charge d'une population de patients porteurs d'anévrismes paraclinoïdiens, et, enfin nous avons optimisé le protocole lui-même à l'aide d'une machine d'IRM utilisant un aimant plus puissant (3.0 Tesla) et offrant une résolution spatiale supérieure.<br />Avec les progrès du traitement endovasculaire, les anévrismes orientés vers le traitement chirurgical sont plus fréquemment complexes. Les outils permettant d'optimiser le planning pré-opératoire, la décision peropératoire ou le geste chirurgical lui-même vont permettre d'améliorer les résultats de la chirurgie. Nos travaux ont permis de potentialiser l'aide apportée dans ces domaines par l'angiographie rotationnelle tridimensionnelle. Nous avons, d'une part, mis en oeuvre un protocole permettant d'obtenir de façon semi-automatisée la vue 3D de l'arbre vasculaire porteur de l'anévrisme orientée selon la disposition opératoire. D'autre part, nous avons montré l'intérêt de la réalisation d'une angiographie rotationnelle biplan peropératoire comme aide directe au geste chirurgical (contrôle proximal de l'anévrisme avec occlusion carotidienne par ballonnet ou recherche immédiate d'un reliquat).<br />Le contrôle post-opératoire de la qualité du traitement chirurgical est devenu également une priorité. Si l'ARM s'est progressivement imposée dans de nombreux centres comme l'examen privilégié du contrôle des anévrismes embolisés, l'angiographie conventionnelle, examen invasif, restait encore la référence pour les anévrismes traités chirurgicalement. Nos travaux ont permis d'évaluer l'intérêt et les limites de l'angioscanner cérébral 64-détecteurs pour le contrôle post-opératoire immédiat des anévrismes traités par technique de clippage standard, et pour la mise en évidence de la perméabilité d'un pontage extracrânien-intracrânien associé au traitement d'un anévrisme intracrânien.<br />En conclusion, les nouvelles techniques d'imagerie vasculaire cérébrale étudiées dans notre travail permettent d'optimiser à tous les stades la prise en charge chirurgicale des anévrismes intracrâniens. Le développement de nouveaux logiciels de post-traitement d'image (Amira®) pourrait permettre dans un avenir proche et à partir de l'angioscanner de simuler la taille et l'orientation à la pose du ou des clips au niveau du collet anévrismal.

Les anévrysmes se développant au niveau des fistules artério-veineuses (FAV), représentent une complication rare mais potentiellement mortelle dont la physiopathologie reste inexplorée. Jusqu’à présent la pratique courante était de les remplacer par un segment prothétique. Nous avons proposé un nouveau traitement chirurgical consistant en une anévrysmorraphie veineuse renforcée extérieurement par une exoprothèse. Notre premier objectif a été de rapporter les résultats à un an de cette nouvelle technique. Dans un second temps nous avons perfusé ex vivo des veines saphènes humaines renforcées par la même exoprothèse dans des conditions hémodynamiques de shear stress (SS) artériel en faisant varier la pression. L’analyse morphologique a montré le développement d’une hyperplasie intimale dans la veine sans et avec exoprothèse à haute pression. L’analyse des gènes et des protéines impliqués dans le remodelage vasculaire n’a pas montré de différence entre la veine nue et la veine renforcée mais nous a permis de mieux caractériser le rôle du SS et de la pression dans le mécanisme de l’artérialisation veineuse. Notre troisième objectif a été de décrire le remodelage anévrysmal des FAV. A partir d’une tissuthèque constituée d’échantillons de veines prélevées chez les patients opérés, nous avons comparé la veine artérialisée anévrysmale à la veine non artérialisée non anévrysmale. Les métalloprotéinases et leurs inhibiteurs participent activement à ce remodelage. Les anévrysmes régulièrement ponctionnés ont un profil inflammatoire qui influence la nature de ce remodelage. / Aneurysm complicating arteriovenous fistula (AVF) is a rare but potentially life-threatening complication. To date, its pathobiology remains unexplored and prosthetic replacement constitutes the conventionnal treatment. We have proposed a new surgical technique consisting in a venous aneurysmorraphy reinforced by an exoprosthesis. Our first goal was to evaluate the one-year results in terms of patency and aneurysm recurrence. Secondly, we have studied the impact of the exoprosthesis on human saphenous veins perfused ex vivo and submitted to different flow conditions consisting in an arterial shear stress (SS) in association with a low or a high pressure setting. Morphological analysis revealed an intimal hyperplasia in veins with and without exoprosthesis under high pressure. Analysis of the proteins and genes involved in the vascular remodeling did not showed an exoprosthesis effect but allowed us to better decipher the selective role played by SS and pressure in the arterialization process. Thirdly, we have collected tissue samples from patients operated and compared aneurysmal arterialized veins to non-aneurysmal non-arterialized veins. Metalloproteinases and their inhibitors actively participate in the remodeling. In aneurysms frequently cannulated inflammation influence the remodeling process.

Les pathologies vasculaires provoquent un remodelage de la paroi artérielle pouvant entraîner une modification de sa rigidité et de son comportement mécanique. L’objectif de cette thèse est de proposer des méthodes de caractérisation mécanique permettant d’identifier les changements de propriétés mécaniques artérielles dans le cadre de deux situations pathologiques : l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA) et l’hypertension artérielle (HTA). La première étude a consisté à évaluer in vitro les modifications de fonctionnalité de l’artère dans le cas d’un AAA obtenu par le modèle de xénogreffe chez le rat qui permet de reproduire certains aspects de la pathologie humaine et qui est utilisé pour la mise au point de thérapies cellulaires. Une analyse des variations régionales des propriétés mécaniques du tissu anévrysmal a d’abord été menée en effectuant des tests de traction sur anneaux d’AAA. Des tests d’extension-inflation ont ensuite été réalisés sur la structure vasculaire pour des conditions de chargement reproduisant celles observées in vivo. Dans chacun des cas, une méthode inverse couplée à un modèle numérique par éléments finis a été développée afin d’identifier les paramètres matériaux du tissu vasculaire. Dans la deuxième étude, la rigidité artérielle a été mesurée in vivo sur une population de patients atteints d’HTA et de sujets sains en utilisant deux méthodes non-invasives qui ont été développées et optimisées : l’imagerie ultrarapide de l’onde de pouls et l’élastographie par ondes de cisaillement de la paroi artérielle. Ces deux méthodes s’appuient sur un échographe ultrarapide. La vitesse de l’onde de pouls locale sur un segment de la carotide a ainsi pu être évaluée, ainsi que la vitesse de propagation d’ondes de cisaillement générées dans la paroi à plusieurs instants du cycle cardiaque. Les deux approches in vitro et in vivo ont ainsi permis d’évaluer certains changements de propriétés mécaniques de la paroi artérielle dans des cas pathologiques. Bien que tous les mécanismes biologiques de l’AAA et de l’HTA soient complexes, ce travail permet de contribuer à une meilleure compréhension des pathologies vasculaires pouvant ainsi aider au choix ou au développement de traitements adaptés, tant d’un point de vue pharmacologique que dans le cadre de nouvelles thérapies cellulaires. / Vascular pathologies are generally accompanied by a remodeling of the arterial wall that may lead to modifications of its stiffness and mechanical behavior. The goal of this thesis is to propose methods of mechanical characterization allowing to detect the changes in arterial mechanical properties in the case of two pathologies: abdominal aortic aneurysm (AAA) and arterial hypertension (HTA). The first study consisted in evaluating in vitro the arterial functional modifications in the case of an AAA obtained by the rat xenograft model which reproduces several biological features of the human pathology and is used to develop cell therapies. First, the assessment of regional variations in mechanical properties of aneurysmal tissue was conducted by carrying out traction tests on rings from AAAs. Then, extension-inflation tests were conducted on the vascular structure for loading conditions replicating those observed in vivo. In each case, an inverse method associated with a numerical finite element model was developed to identify the material parameters of vascular tissue. In the second study, arterial stiffness was measured in vivo for a population of hypertensive patients and healthy subjects using two non-invasive methods which were developed and optimized: ultrafast imaging of the pulse wave and shear wave elastography of the arterial wall. These two methods are based on an ultrafast ultrasound scanner. Thus the local pulse wave velocity on a segment of the carotid artery was assessed, as well as the propagation speed of shear waves created in the arterial wall at several moments during the cardiac cycle. Both in vitro and in vivo approaches enabled to evaluate some changes in mechanical properties of the arterial wall in pathological cases. Although all the biological mechanisms of AAA and HTA are complex, this work provides a contribution to a better understanding of vascular pathologies and can thereby assist in the choice or development of adapted treatments, from both a pharmacological point of view, and within the context of new cell therapies.

L'anévrisme de l'aorte abdominale (AAA) est une maladie dégénérative de la paroi vasculaire, actuellement traitée par chirurgie ou par endoprothèse. La diminution de la morbimortalité liée aux traitements et la réparation de ces vaisseaux pathologiques constituent un enjeu majeur de santé publique. L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer l'impact de la culture 3D sur les cellules souches mésenchymateuses (CSM), en particulier sur leur phénotype, leur multipotence, leur capacité à réparer les anévrysmes in vivo et à acquérir un phénotype adapté à la contrainte mécanique qu'elles subissent in vitro. Des conditions optimales de culture 3D dans un hydrogel d'acide hyaluronique préservant la multipotence des CSM in vitro ont ainsi été établies. Sous l'effet de contraintes mécaniques reproduisant celles subies par la paroi aortique in vivo, les CSM 2D et CSM 3D semblent garder une multipotence. Toutefois, dans ces conditions dynamiques, la viabilité des CSM 3D augmente contrairement à celle des CSM 2D. Les résultats montrent également que l'injection des CSM 2D ou 3D, en utilisant un modèle de xénogreffe chez le rat, stabilisent les AAA et améliorent la résistance mécanique de la paroi vasculaire anévrismale. L'étude réalisée chez le rat a été complétée par une approche thérapeutique cellulaire à base de CSM 3D dans le cas de faux anévrysmes chroniques de l'isthme chez le porc. Cette étape conduit à la caractérisation des CSM 3D et la mise au point du modèle expérimental chez le porc, ce qui permet d'envisager une thérapie cellulaire dans ce modèle. Plus généralement, ce travail contribue à la compréhension de la biologie des CSM et à l'amélioration des approches utilisées en thérapie cellulaire et en médecine régénérative. / Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a degenarative disease of the arterial wall, which is usually treated with a conventional surgery or an andovascular stent. Due to its high morbidity and mortality, the AAA constitutes a major public health concern. The aim of this thesis is to evaluate the imapct of OD culture of mesenchymal stem cells (MSC), in particular on their phenotype, their multipotency, their ability to repair aneurysms in vivo and to acquire a phenotype suitable to the nechanical stress they support in vitro. Optmal culture conditions in a 3D hydrogel of hyaluronic acid preserving the multipotency of MSC in vitro have been established. Under mechanical effects, reproducing those supported by the aortic wall in vivo, 2D and 3D CSM seem to preserve their multipotency. However, under such dynamic conditions, the viability of 3D CSM increases unlike that of 2D CSM. By using a rat xenograft model, the results also show that injection of 2D or 3D CSM, stabilizes the AAA and improves the mechanical strenght of the aneurysmal vessel wall. The study in rat was supplemented by an evaluation of a therapeutic cell-based approach using 3D CSM in the case of chronic false aneurysms of the isthlus in pigs. This step allowed the characterization of 3D CSM and the development of an experimental model in pigs, which allows to consider cell therapy in this model. More genrally, this work contributes to a better understanding of CSM biology and to an improvement of the approaches used in cell therapy and regenerative medicine.

Introduction: L’approche endovasculaire pour la réparation d’anévrysmes aortiques s’associe à une utilisation importante de produit de contraste, qui peut causer une néphropathie induite par le produit de contraste (NIC) en postopératoire. L’hydratation intraveineuse peut réduire l’incidence de NIC, mais quel produit utiliser reste incertain. Nous avons évalué le bicarbonate de sodium, comparé au NaCl 0,9%, pour réduire l’incidence de NIC. Méthode: Nous avons mené une étude prospective, randomisée et contrôlée à double insu chez 34 patients subissant une chirurgie endovasculaire pour anévrysme aortique. Les patients des deux groupes (17 patients par groupe) ont reçu du bicarbonate de sodium ou du NaCl 0,9% à raison de 3 mL/kg/h pour une heure avant l’intervention puis 1 mL/kg/h jusqu’à 6 h après la fin de la chirurgie. Tous les patients ont reçu du N-acétylcystéine. L’objectif principal était l’incidence de NIC, définie comme une élévation de plus de 25% de la créatinine sérique 48 h suivant l’exposition au produit de contraste. Des biomarqueurs précoces de lésion rénale ont été mesurés. Résultats: Une NIC s’est développée chez 1 patient (5,88%) appartenant au groupe bicarbonate, comparé à aucun patient (0%) dans le groupe NaCl 0,9% (P = 0,31). Les biomarqueurs de lésion rénale étaient significativement augmentés dans les deux groupes après l’exposition au produit de contraste. Conclusions: Nous avons démontré un faible taux d’insuffisance rénale suivant une chirurgie endovasculaire aortique, que l’hydratation soit effectuée avec du bicarbonate ou du NaCl 0,9%, malgré une élévation des biomarqueurs de lésion rénale. / Background: The endovascular approach for the repair of aortic aneurysm involves the administration of large quantities of contrast media, which can cause contrast-induced nephropathy (CIN) in the post operative period. The only proven strategy to prevent CIN is intravenous hydration, but what type of infusion to use is not clear. We evaluated the efficacy of sodium bicarbonate, compared with NaCl 0.9%, to reduce the incidence of postoperative renal failure. Methods: We conducted a prospective, controlled, double-blind, randomized study in patients presenting for endovascular aortic aneurysm surgery. Patients in group A (n = 17) received sodium bicarbonate 3 mL/kg/h for 1 h before the procedure and then 1 mL/kg/h until 6 h after surgery, whereas patients in group B (n= 17) received the same amount of NaCl 0.9%. All patients received N-acetylcysteine. The primary end point was CIN, defined by serum creatinine greater than 25 % above baseline 48 h post operatively. Biomarkers of renal injury were measured. Results: CIN developed in one patient in the bicarbonate group (5,88%), compared with no patient in the NaCl 0,9% group (0%) (difference 5.88%;95% CI -5.3% to 17.06%, P = 0.31). Interleukin-18, N-acetyl-β-D-glucosaminidase and Kidney Injury Molecule-1 increased significantly in both groups after exposure to contrast media. Conclusions: We demonstrated a low rate of renal failure following endovascular aortic surgery using contrast media, regardless of whether bicarbonate or NaCl 0.9% was used for hydration, despite significant elevation in biomarkers of renal injury.

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is defined as a dilatation of the abdominal aorta exceeding the normal diameter by more than 50%. The standard and widely used approach to assess AAA size is by measuring the maximal diameter (Dmax). Currently, the main predictors of rupture risk are the Dmax, sex, and the expansion rate of the aneurysm. Yet, Dmax has some limitations. AAAs of vastly different shapes may have the same maximal diameter. Dmax lacks sensitivity for rupture risk, especially among smaller AAAs. Thus, there is a need to evaluate the susceptibility of a given AAA to rupture on a patient-specific basis. We present the design concept and workflow of the AAA segmentation software developed at our institution. We describe the previous validation steps in which we evaluated the reproducibility of manual Dmax, compared software Dmax against manual Dmax, validated reproducibility of software Dmax and volume in cross-sectional and longitudinal studies for detection of AAA growth, and evaluated the reproducibility of software measurements in unenhanced computed tomographic angiography (CTA) and in the presence of stent-graft. In order to define new geometric features associated with rupture, we performed a case-control study in which we compared 63 cases with ruptured or symptomatic AAA and 94 controls with asymptomatic AAA. Univariate logistic regression analysis revealed 14 geometric indices associated with AAA rupture. In the multivariate logistic regression analysis, adjusting for Dmax and sex, the AAA with a higher bulge location and higher mean averaged surface area were associated with AAA rupture. Our preliminary results suggest that incorporating geometrical indices obtained by segmentation of CT shows a trend toward improvement of the classification accuracy of AAA with high rupture risk at CT over a traditional model based on Dmax and sex alone. Larger longitudinal studies are needed to verify the validity of the proposed model. Addition of flow and biomechanical simulations should be investigated to improve rupture risk prediction based on AAA modeling. / Un anévrysme de l'aorte abdominale (AAA) est défini par une dilatation de plus de 50% par rapport au diamètre normal. La méthode standard et largement répandue pour mesurer la dimension d'un AAA consiste à mesurer le diamètre maximal (Dmax). Présentement, les principaux prédicteurs de risque de rupture sont le Dmax, le sexe et le taux d'expansion d'un anévrysme. Toutefois, le Dmax a certaines limitations. Des AAAs de formes très différentes peuvent avoir le même diamètre maximal. Le Dmax manque de sensibilité pour détecter le risque de rupture, en particulier pour les petits anévrysmes. Par conséquent, il y a un besoin d'évaluer de manière spécifique et individuelle la susceptibilité de rupture d'un AAA. Nous présentons le concept et le flux de travail d'un logiciel de segmentation des AAAs développé à notre institution. Nous décrivons les étapes antérieures de validation: évaluation de la reproductibilité du Dmax manuel, comparaison de Dmax par logiciel avec Dmax manuel, validation de la reproductibilité du Dmax et volume par logiciel dans des études transversale et longitudinale pour la détection de croissance et évaluation de la reproductibilité de mesures sur angiographie par tomodensitométrie et en présence d'endoprothèse. En vue d’identifier de nouveaux paramètres géométrique associés avec le risque de rupture, nous avons réalisé une étude cas-témoin comparant 63 cas avec AAA rompu ou symptomatique et 94 contrôles avec AAA asymptomatique. Une analyse de régression logistique univariée a identifié 14 indices géométriques associés avec une rupture de AAA. Dans l'analyse de régression logistique multivariée, en ajustant pour le Dmax et le sexe, les AAA avec un bombement plus haut situé et une surface moyenne plus élevée étaient associés à une rupture. Nos résultats préliminaires suggèrent que l'inclusion d'indices géométriques obtenus par segmentation de tomodensitométrie tend à améliorer la classification de AAA avec un risque de rupture par rapport à un modèle traditionnel seulement basé sur le Dmax et le sexe. De plus larges études longitudinales sont requises pour vérifier la validité du modèle proposé. Des simulations de flux et biomécaniques devraient être envisagées pour améliorer la prédiction du risque de rupture basée sur la modélisation d'anévrysmes. / This thesis was created in Word and converted to PDF using Mac OS X 10.7.5 Quartz PDFContext.

Introduction: L’approche endovasculaire pour la réparation d’anévrysmes aortiques s’associe à une utilisation importante de produit de contraste, qui peut causer une néphropathie induite par le produit de contraste (NIC) en postopératoire. L’hydratation intraveineuse peut réduire l’incidence de NIC, mais quel produit utiliser reste incertain. Nous avons évalué le bicarbonate de sodium, comparé au NaCl 0,9%, pour réduire l’incidence de NIC. Méthode: Nous avons mené une étude prospective, randomisée et contrôlée à double insu chez 34 patients subissant une chirurgie endovasculaire pour anévrysme aortique. Les patients des deux groupes (17 patients par groupe) ont reçu du bicarbonate de sodium ou du NaCl 0,9% à raison de 3 mL/kg/h pour une heure avant l’intervention puis 1 mL/kg/h jusqu’à 6 h après la fin de la chirurgie. Tous les patients ont reçu du N-acétylcystéine. L’objectif principal était l’incidence de NIC, définie comme une élévation de plus de 25% de la créatinine sérique 48 h suivant l’exposition au produit de contraste. Des biomarqueurs précoces de lésion rénale ont été mesurés. Résultats: Une NIC s’est développée chez 1 patient (5,88%) appartenant au groupe bicarbonate, comparé à aucun patient (0%) dans le groupe NaCl 0,9% (P = 0,31). Les biomarqueurs de lésion rénale étaient significativement augmentés dans les deux groupes après l’exposition au produit de contraste. Conclusions: Nous avons démontré un faible taux d’insuffisance rénale suivant une chirurgie endovasculaire aortique, que l’hydratation soit effectuée avec du bicarbonate ou du NaCl 0,9%, malgré une élévation des biomarqueurs de lésion rénale. / Background: The endovascular approach for the repair of aortic aneurysm involves the administration of large quantities of contrast media, which can cause contrast-induced nephropathy (CIN) in the post operative period. The only proven strategy to prevent CIN is intravenous hydration, but what type of infusion to use is not clear. We evaluated the efficacy of sodium bicarbonate, compared with NaCl 0.9%, to reduce the incidence of postoperative renal failure. Methods: We conducted a prospective, controlled, double-blind, randomized study in patients presenting for endovascular aortic aneurysm surgery. Patients in group A (n = 17) received sodium bicarbonate 3 mL/kg/h for 1 h before the procedure and then 1 mL/kg/h until 6 h after surgery, whereas patients in group B (n= 17) received the same amount of NaCl 0.9%. All patients received N-acetylcysteine. The primary end point was CIN, defined by serum creatinine greater than 25 % above baseline 48 h post operatively. Biomarkers of renal injury were measured. Results: CIN developed in one patient in the bicarbonate group (5,88%), compared with no patient in the NaCl 0,9% group (0%) (difference 5.88%;95% CI -5.3% to 17.06%, P = 0.31). Interleukin-18, N-acetyl-β-D-glucosaminidase and Kidney Injury Molecule-1 increased significantly in both groups after exposure to contrast media. Conclusions: We demonstrated a low rate of renal failure following endovascular aortic surgery using contrast media, regardless of whether bicarbonate or NaCl 0.9% was used for hydration, despite significant elevation in biomarkers of renal injury.