Titre de l'écran-titre (visionné le 6 novembre 2023) / La sténose aortique calcifiante (SA), est également connue sous le nom de SA dégénérative. La SA est la maladie valvulaire cardiaque la plus répandue dans les pays industrialisés. Elle est la conséquence d'un remodelage fibro-calcique progressif survenant sur une valve aortique initialement normale (tricuspide) ou sur une valve aortique congénitalement anormale (bicuspide principalement). La prévalence de la SA augmente généralement avec l'âge, affectant jusqu'à 10 % des personnes de plus de 80 ans. Par conséquent, la SA est considérée comme un problème de santé publique en raison de sa prévalence croissante liée au vieillissement d'une population avec une espérance de vie accrue. La SA est une maladie complexe affectant non seulement la valve mais aussi le myocarde. L'échocardiographie-Doppler reste la pierre angulaire du diagnostic et de la prise en charge de la SA, mais une proportion importante (jusqu'à 35 %) des patients présentent des résultats discordants à l'échocardiographie, ce qui soulève des doutes sur la gravité réelle de la maladie. Des techniques d'imagerie avancées non invasives telles que la tomodensitométrie et la résonance magnétique cardiovasculaire (cardiac magnetic resonance- CMR) se sont progressivement intégrées à l'arsenal diagnostic de la SA. Cependant, de nombreux pièges techniques restent inexplorés et de nombreuses recommandations des guides de pratique sont basées sur des preuves rares ou des hypothèses théoriques. En outre, une grande quantité de preuves est basée sur des populations principalement masculines et caucasiennes, et les différences sexuelles et ethniques restent à élucider. Bien que plusieurs modalités d'imagerie existent, une approche centrée sur le patient doit être encouragée, dans laquelle la technique et l'approche doivent être adaptées aux besoins de chaque patient. L'objectif général de ce projet de thèse est donc d'optimiser l'approche diagnostique des patients atteints de SA par l'imagerie multimodalité. Plus précisément, nous visons à : i) optimiser l'évaluation du débit à l'aide de l'échocardiographie-Doppler et de l'IRM à contraste de phase; ii) améliorer l'évaluation anatomique de la gravité de la SA à l'aide de la tomographie, d'abord en abordant les aspects techniques de la mesure de la calcification de la valve aortique (aortic valve calcification- AVC) et ensuite, en évaluant les différences ethniques; et iii) améliorer l'évaluation de la réponse myocardique à la SA: d'abord en comparant l'évaluation de la masse et dure modelage du ventricule gauche (VG) par échocardiographie en utilisant la CMR comme étalon-or, puis en évaluant la réponse myocardique suite au remplacement de la valve aortique chez des patients atteints de diabète et/ou de syndrome métabolique. / Aortic stenosis (AS) is the most prevalent heart valve disease in industrialized countries. Calcific AS, also known as degenerative AS, is the by far the most frequent sub-type of AS. It is the consequence of progressive fibro-calcific remodeling occurring on an initially normal (tricuspid) aortic valve or a congenitally abnormal (mostly bicuspid) aortic valve. Prevalence of calcific AS increases steadily with age, affecting up to 10% of those > 80 years old. Therefore, AS is considered a public health problem due to its increasing prevalence because of an aging population with increased life expectancy. AS is a complex disease affecting not only the valve but also the myocardium. Doppler echocardiography remains the cornerstone of AS diagnosis and management, but a significant proportion (up to 35%) of patients present with discordant findings at echocardiography, which raise doubts about the actual severity of the disease. Advanced non-invasive imaging techniques such as multidetector computed tomography (MDCT) and cardiovascular magnetic resonance (CMR) are being progressively incorporated into the diagnostic arsenal for AS and each of them has their strengths and weaknesses. However, many technical pitfalls remain unexplored and numerous recommendations from practice guidelines are based on scarce evidence or theoretical assumptions. Furthermore, a vast amount of evidence is based on mostly male and Caucasian populations, and sex and ethnic differences remain to be elucidated. Finally, though multiple imaging modalities exist, a patient-centered approach should be encouraged, in which the precise technique and approach is tailored to fit the needs of the individual patient. The general objective of this PhD project is thus to optimize the diagnostic approach to patients with AS using multimodality imaging. Specifically, we aim to: i) optimize flow assessment using Doppler echocardiography and phase-contrast CMR; ii) improve anatomical assessment of AS severity using MDCT, first by addressing technical aspects of aortic valve calcification (AVC) measurement and secondly by evaluating ethnic differences; and iii) improve assessment of themyocardial response to AS: first by comparing LV mass and remodeling assessmentby echocardiography using CMR as a gold standard and then assessing the myocardial response to AVR in patients with diabetes mellitus and metabolic syndrome.

Le rétrécissement de la valve aortique est la maladie cardiovasculaire la plus fréquente après la maladie coronarienne et l’hypertension. Actuellement, l’échocardiographie Doppler (ED) est le principal outil clinique pour déterminer l’aire valvulaire effective (AVE); un des principaux critères pour évaluer la sévérité de la sténose aortique (SA). Dans certains cas, il existe une discordance entre différents résultats obtenus par ED chez un même patient. Il est difficile, alors, de déterminer si ces discordances sont liées à des erreurs de mesure ou bien si elles correspondent à une réelle variation de la sévérité de la SA. L’imagerie cardiovasculaire par résonance magnétique (IRM) peut être utilisée pour évaluer et confirmer la sévérité de la SA. Les principaux objectifs sont : 1) Comparer l’AVE estimée par ED et IRM en utilisant la méthode de l’équation de continuité (EC); 2) Développer de nouvelles méthodes pour estimer l’AVE par IRM, 3) Déterminer la capacité de l’IRM à évaluer la cinétique d’ouverture et de fermeture de la valve aortique et 4) Valider des nouvelles méthodes pour estimer la vorticité par IRM. Nos travaux ont montré une bonne concordance entre les AVEs calculées par ED et IRM en utilisant l’EC. Nous avons donc étudié une nouvelle approche en IRM pour l’estimation de l’AVE en utilisant une nouvelle méthode développée in vitro (AVE par terme source acoustique). Nos travaux ont montré que l’AVE par terme source acoustique calculée à partir du champ de vitesses mesuré par IRM est une méthode fiable pour calculer AVE et elle peut être utilisée pour confirmer la sévérité de la SA lorsque l’examen ED est non concluant. D’autre part, nos travaux ont montré le potentiel de l’IRM pour estimer les indices de cinétique d’ouverture et fermeture de la valve aortique sténosée. En particulier, la pente d’ouverture corrélait mieux avec le taux plasmatique de Peptide Natriuretique de type B et avec un score de risque que les indices conventionnels de SA. Néanmoins, l’utilisation de l’EC pour estimer l’AVE et les indices de cinétique d’ouverture est sujette aux erreurs de mesure et impose un temps d’analyse plus long. En plus on a validé des nouvelles méthodes pour estimer la vorticité in vivo par IRM. La vorticité et les structures tourbillonnaires jouent un rôle fondamental dans l’évaluation des aspects énergétiques de la fonction cardiovasculaire. En conclusion, nos travaux ont souligné le potentiel de l’IRM pour l’évaluation de la sévérité de la SA et ont permis le développement et la validation de nouvelles méthodes pour estimer in vivo la vorticité par IRM. / Aortic valve stenosis is the most common cardiovascular disease after coronary artery diseases and hypertension. Doppler-echocardiography (DE) is the standard method for the evaluation of the severity of aortic stenosis (AS). Valve effective orifice area (EOA) measured by the continuity equation is one of the most frequently used stenotic indices. However, TTE measurement of aortic valve EOA is not feasible or not reliable in a significant proportion of patients. Cardiovascular magnetic resonance (CMR) has emerged as a non-invasive alternative method to evaluate EOA using velocity measurements. The objectives of this thesis were: 1) To compare the DE-derived EOA and CMR-derived EOA using the continuity equation (CE) and 2) To propose new CMR methods to assess EOA and the AS severity; 3) To determine the feasibility of the measurement of the parameters of valve opening and closing kinetics by CMR and 4) To validate new CMR methods to estimate vorticity magnitude. Our work showed a good agreement between the DE-derived EOA and CMR-derived EOA using the CE. This agreement was, however, only due to error compensations. We therefore developed and validated a new CMR method based on the acoustical source term (AST) to estimate the valve EOA and then to introduce a simplified version not requiring vorticity field derivation. This study showed that AST-derived EOA calculated from CMR velocity field measurements is a reliable method to estimate valve EOA and can be useful to confirm AS severity when DE examination is inconclusive. Hence, CMR provides a non-invasive and reliable alternative to DE for the quantification of AS severity. Our work also demonstrated the excellent feasibility and reproducibility of CMR for the measurement of valve kinetic parameters in patients with AS. Furthermore, these parameters compare favorably with conventional indices of stenosis severity to predict risk of poor prognosis. However, the use of CE to estimate EOA may be subject to measurement errors. Furthermore, a validation of new CMR methods for estimate vorticity magnitude was presented. Vorticity and vortical structures play a fundamental role affecting the evaluation of energetic aspects of cardiovascular function. In conclusion, our work demonstrates the feasibility, reliability, and utility of new CMR methods and parameters to identify and quantify the dysfunction of native. New CMR methods estimating vorticity were validated in vivo.