L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par une obstruction des artères pulmonaires de petit calibre aboutissant, à terme, à une défaillance cardiaque droite. L’évolution de cette maladie est parfois émaillée d’épisodes de dégradation de l’état fonctionnel des patients, nécessitant une admission en unité de soins intensifs pour surveillance cardioscopique et administration de médicaments inotropes et/ou vasopresseurs. Peu d’éléments permettent à ce jour de guider les praticiens dans la prise en charge de ces patients et la physiopathologie de ces épisodes est assez peu connue.Dans un premier temps, nous avons retrouvé une mortalité de 41% en réanimation et testé certains facteurs pronostiques cliniques et biologiques simples issus de la pratique quotidienne dans une cohorte propective de patients avec une prise en charge standardisée. Nous avons identifié comme facteurs pronostiques la pression artérielle systémique, la natrémie, la créatininémie, la valeur de la C-reactive Proteine. Nous avons retrouvé une influence de ces épisodes sur l’évolution à moyen terme de ces épisodes. Dans un second temps nous avons testé la valeur pronostique des indices temporels de fonctionnement du ventricule gauche, suggérée par les études en imagerie par résonnance magnétique. Nous avons utilisé pour cela la tonométrie d’aplanation, outil original et non invasif. Nous avons retrouvé que la valeur de la durée d’éjection du ventricule gauche est associée au pronostic. Dans une troisième partie nous avons mesuré les conséquences et la valeur pronostique de l’épuration extra rénale en contexte d’ insuffisance rénale menaçante chez ces patients. Dans une étude rétrospective, nous avons observé 68 séances d’épuration extra-rénale continue ou discontinue. Ces séances se sont compliquées d’hypotension artérielle dans environ 50% des cas. La très haute mortalité en réanimation et à 3 mois, respectivement de 47% et 73%, soulève la question de la place de l’assistance circulatoire et de la transplantation urgente chez ces patients. Ces données soulignent la sévérité à court terme des épisodes aigus d’aggravation chez les patients porteurs d’HTAP. De plus amples données sont nécessaires pour améliorer la prise en charge de ces patients et organiser dans le meilleur délai la mise en place de thérapeutiques exceptionnelles comme l’assistance circulatoire et la transplantation pulmonaire ou cardio-pulmonaire. / Pulmonary arterial hypertension ( PAH) is a disease characterized by an obstruction of the small pulmonary arteries leading ultimately to right heart failure. The evolution of this disease is sometimes punctuated by episodes of deterioration of the functional status of patients requiring admission to intensive care unit for monitoring and administration of inotropic drugs and / or vasopressors. Few evidence to date are available to guide physicians in the care of these patients and the pathophysiology of these episodes is still elusive.In a first part, we found a mortality of 41% in the intensive care unit (ICU) and tested some simple clinical and biological prognostic factors from the daily practice in a prospective cohort of patients with a standardized management. We have identified systemic blood pressure, serum sodium, serum creatinine, serum C -reactive Protein as prognostic factors. We found an influence of these events on the medium-term evolution of the patients.In a second step we tested the prognostic value of time derived indices of left ventricular function, variables suggested by magnetic resonance imaging studies. In this purpose, we used aplanation tonometry, an original and non-invasive tool. We found that the value of the left ventricular ejection time was associated with in ICU prognosis.In the third part we measured the impact and prognostic value of renal replacement therapy in case of threatening kidney failure in these patients. In a retrospective study, we observed 68 sessions of renal replacement therapy, continuous hemofiltration and intermittent hemodialysis. These sessions were complicated by hypotension in 50 % of cases. The high in ICU mortality and three months mortilty, respectively 47% and 73%, raises the question of the role of extracorporeal life support and urgent transplantation in these patients.These data underscore the severity of acute worsening in patients with PAH. More data are needed to improve the management of these patients and determine the best timing of exceptional treatment such as circulatory support and pulmonary or cardiopulmonary transplantation.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a group of diseases characterized by avascular obstruction leading to a progressive increase of the resistances in the pulmonary blood flow. The recent progress in the understanding of mechanisms at the origin of this disease underlines the role of extrapulmonary cells, such as circulating stem cells and bone marrow-derived progenitor cells in vascular remodeling and in PAH development. In this thesis we have shown implication of the progenitor cells and chemotactic axis in the vascular remodeling in human and experimental PAH. This work could help to develop new therapies allowing more specific and more effective treatments leading to improved survival of PAH patients. / L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est un groupe de maladies qui se caractérise par une obstruction vasculaire conduisant à une augmentation progressive des résistances à l’écoulement sanguin. Le remodelage vasculaire qui implique toutes les couches de la paroi du vaisseau est considéré comme un élément clé dans la pathogenèse de l'HTAP. Les progrès récents dans la compréhension des mécanismes à l'origine de cette maladie soulignent le rôle de cellules extrapulmonaires, telles que des cellules souches circulantes et des progéniteurs dérivés de la moelle osseuse, dans le remodelage vasculaire et dans le développement de l’HTAP. Les thérapeutiques ciblées sur la dysfonction endothéliale ne permettent pas à l'heure actuelle de guérir cette maladie, il est donc nécessaire d’identifier d'autres mécanismes physiopathologiques permettant de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. C’est pourquoi nous avons exploré l’implication des cellules progénitrices et des signaux chimiotactiques dans le remodelage vasculaire au cours de l’HTAP humaine et expérimentale. Nous avons mis en évidence un recrutement de cellules c-kit+ (incluant des progéniteurs et des mastocytes) ainsi que l’expansion de vasa vasorum dans les poumons des patients atteints d’HTAP. Grâce à l’utilisation du modèle expérimentale d’HTAP induit par l’hypoxie chez la souris, nous avons montré le rôle central de la chimiokine CXCL12 et de ses deux récepteurs CXCR4 et CXCR7 dans le recrutement des progéniteurs c-kit+. Le traitement combiné par les antagonistes AMD3100 et CCX771, grâce à leurs actions synergiques, inhibe le remodelage vasculaire pulmonaire, l’hypertrophie cardiaque droite, ainsi que le recrutement des progéniteurs c-kit+, induits par l’hypoxie. Par ailleurs, le blocage de c-kit par l’imatinib améliore également les paramètres d’hémodynamique et diminue le recrutement périvasculaire des cellules c-kit+, probablement en inhibant leurs expansion dans la moelle osseuse. Nous avons également mis en évidence une altération d’une population de progéniteurs mésenchymateux d’origine hématopoïétique, appelés fibrocytes, dans le sang des patients souffrant d’HTAP.Ce travail pourrait contribuer à développer des actions thérapeutiques ciblées permettant la mise en place de traitements à la fois plus spécifiques et plus efficaces susceptibles d’améliorer la survie des patients HTAP.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par un remodelage des artères pré-capillaires pulmonaires lié à une dysfonction des cellules endothéliales (CE) conduisant à une prolifération cellulaire vasculaire. Cette prolifération conduit à une obstruction progressive du lit artériel et à l’augmentation des résistances vasculaires. L’hypertension pulmonaire (HTP) qui en résulte provoque une hypertrophie du ventricule droit aboutissant à la défaillance cardiaque et à la mort du patient. Actuellement le seul recours possible est la transplantation pulmonaire. Les mécanismes responsables de ce remodelage vasculaire sont encore peu connus. Les premiers travaux présentés mettent en évidence in situ un nouveau mécanisme impliqué dans ce remodelage. Au cours de ce processus, appelé transition endothélio-mésenchymateuse (EndoMT), les CE se désolidarisent de l’endothélium vasculaire et envahissent l’espace sous endothélial. Ce mécanisme s’accompagne d’une perte progressive du phénotype endothélial et du gain d’un phénotype mésenchymateux invasif et proliférant. L’EndoMT est impliquée dans la formation des lésions intimale et plexiforme. L’inhibition de l’EndoMT a donné des résultats prometteurs dans des modèles in vivo et in vitro d’HTAP. Cette découverte ouvre une nouvelle voie pour le traitement de la maladie. Dans un second projet nous avons confirmé le lien suspecté entre les chimiothérapies et la maladie veino-occlusive pulmonaire (MVOP), une forme d’HTP touchant les veines et veinules pulmonaires. L’étude des cas rapportés de MVOP consécutive à une chimiothérapie indiquent une forte incidence des agents alkylants, notamment du cyclophosphamide (CP), sur le développement de la MVOP. L’exposition au CP a provoqué une HTP associée à des lésions post-capillaires chez 3 espèces animales (souris, rat et lapin) confirmant ce lien. Nous espérons que nos travaux aboutiront à une plus grande vigilance concernant cette complication rare et sévère de l’exposition aux agents alkylants. De plus, nos travaux in vivo ont permis de mettre au point le tout premier modèle expérimental de MVOP. Au cours du dernier projet présenté, nous avons démontré que le nebivolol, un β-bloquant (β1 antagoniste β2 et β3 agoniste ayant un effet vasodilatateur) de 3ème génération, permettait d’améliorer les paramètres hémodynamiques et morphologiques, ainsi que la dysfonction endothéliale, liés à l’HTAP dans les modèles in vivo et in vitro. Ces travaux suggèrent la nécessité de réévaluer les recommandations actuelles, basées sur l’étude de β-bloquants non spécifiques de 1ère génération, qui proscrivent leur utilisation dans l’HTAP. En revisitant plusieurs aspects du remodelage vasculaire, ma thèse contribue ainsi à l’innovation thérapeutique dans l’HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disease characterized by a severe modeling of the precapillary pulmonary arteries related to an endothelial cells (EC) dysfunction leading to vascular cell proliferation. This proliferation leads to a progressive obstruction of the distal pulmonary arterial bed and increases pulmonary vascular resistance. The resulting pulmonary hypertension (PH) leads to a progressive right ventricular hypertrophy, and subsequent right heart failure and death unless the patient receives a lung transplantation. The primary mechanisms that trigger the vascular remodeling remain poorly understood. In the first presented study, we discovered in situ a new pathological process involved in vascular remodeling in PAH. During this process called endothelial-to-mesenchymal transition (EndoMT), the EC lose their cell-junctions to leave the endothelium and invade the subendothelial space. This phenomenon involves the progressive loss of the endothelial phenotype and the gain of a pro-invasive and pro-proliferative mesenchymal phenotype. This process is implicated in the pathogenesis of intimal and plexiform lesions. The inhibition of EndoMT gave promising results in experimental in vivo and in vitro models of PAH. This finding may have therapeutic implications for PAH. During a second project presented, we confirmed the suspected potential link between chemotherapies and the pulmonary veino-occlusive disease (PVOD). PVOD is a PH with vein and venular lesions. The systematic review of cases of chemotherapy induced PVOD cases suggests that alkylating agents, and cyclophosphamide (CP) in particular, represents a risk factor for the development of PVOD. In experimental models, CP exposure induced PH in three different animal models (mouse, rat, and rabbit). We hope that our findings will allow achieving greater vigilance against this rare and severe complication after alkylating agents exposure. Moreover our in vivo results lead to the development of the 1st experimental model of PVOD. In the last part, we demonstrated that nebivolol, a 3rd generation β-blocker (β1 antagonist, β2 & β3 agonist with vasodilator effect), improved PAH in in vitro and in vivo models. The actual guidelines, based on results obtained with non-specific 1st generation β-blockers, advice against the use of β-blockers in PAH. Our results suggest that the recommendation against β-blockers might be reevaluated taking into consideration their generation and specificity. By revisiting many aspects of vascular remodeling, my thesis contributes to therapeutic innovation in PAH.

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Le système nerveux autonome (SNA) contribue de façon importante aux régulations des fonctions cardiovasculaires. Pendant des décennies, les chercheurs ont essayé de comprendre comment la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) et le gain du baroréflexe cardiaque pouvaient être utilisés comme marqueurs significatifs du contrôle neurovégétatif cardiaque, et parfois de son altération. L'objectif général de cette thèse est de mieux comprendre le rôle du SNA dans la modulation et les adaptations des fonctions cardiaques et vasculaires. Le projet comprenait quatre études.Dans la première étude, nous avons analysé les effets de l'accélération gravitationnelle graduées sur la régulation neurovégétative de la fréquence cardiaque et de la vasomotricité artériolaire. Dans ces expositions expérimentales des variables cardiovasculaires et respiratoires ont été modifiées de façon spécifique. Nos résultats ne sont pas compatibles avec la mise en jeu d’une régulation sympathique au niveau cardiaque en situation d’hypergravité brève. Nous avons supposé que seule la branche sympathique du SNA était active durant une exposition à une accélération de gravité élevée. La réponse adaptative de la vasomotricité artérielle vasculaire est observée en condition de grande décharge des barorécepteurs. Notre deuxième travail eu pour objet l'effet de la dénervation pulmonaire sur la VFC, et a donc été conduit chez des patients ayant subi une greffe pulmonaire complète. Le greffon n'étant plus relié au SNA, il s'agit d'un excellent modèle expérimental pour l'étude de la régulation cardiovasculaire en l’absence de modulation de l'activité cardiaque par des afférences nerveuses pulmonaires parasympathiques et/ou sympathiques. Puisque la VFC dans les hautes fréquences est reconnue comme largement déterminée par le profil ventilatoire, on s’attend à ce que la composante à haute fréquence de la VFC soit absente chez les sujets transplantés bi-pulmonaires. Les résultats montrent que cette dénervation pulmonaire implique une forte réduction de la VFC totale et dans les deux bandes de fréquence étudiées, hautes et basses. Cela indique donc qu’une large contribution de la modulation nerveuse de la VFC répond aux afférences pulmonaires. La sensibilité du baroréflexe est réduite. Le rapport plus élevé entre les basses et les hautes fréquences traduit une réduction de puissance totale principalement due à la diminution de la composante haute fréquence. Ces résultats montrent que les afférences pulmonaires contribuent largement à la à la modulation neurovégétative de la composante à hautes fréquences de la VFC. La variabilité de la pression artérielle est beaucoup moins modifiée que celle de la VFC par la transplantation bipulmonaire, ce qui met en évidence que les afférences pulmonaires contribuent spécifiquement à la modulation de la VFC. Cette observation est un argument fort pour reconnaître des voies de régulation différentes pour les variabilités de fréquence cardiaque d’une part et de pression artérielle d’autre part. Le troisième article traite des effets sur la modulation cardiovasculaire de blocages pharmacologiques du SNA sur les régulations de fréquence cardiaque et de vasomotricité périphérique, au repos et pendant l'exercice. / Autonomic nervous system (ANS) and cardiovascular regulation are closely linked. For decades, researches have tried to understand how heart rate variability (HRV) and baroreflexes can be used as significant markers of the autonomic nervous control, and sometimes of its impairments. The general aim of this thesis is to gain further insights into the role of ANS in modulating cardiac and vascular functions. The project consisted of four studies.In the first study, we analysed the effects of gravitational acceleration on cardiovascular autonomic control. This special condition showed interesting results for cardiorespiratory variables. Our results did not agree with the notion of sympathetic up-regulation in hypergravity. We speculated that only the sympathetic branch of the ANS might have been active during elevated gravitational acceleration exposure. Furthermore, the vascular response occurred in a condition of massive baroreceptor unloading.Our second work targeted the effect of lung denervation on HRV in bilateral lung transplant recipients. As the graft is no longer connected to the ANS, this is an excellent experimental model for the study of cardiovascular regulation without modulation of heart activity by parasympathetic and/or sympathetic lung afferents. The hypothesis was that the modulation of the high frequency component of HRV by the breathing frequency is mediated by the ANS. This hypothesis would be supported by the results if the high frequency component of HRV is suppressed in bilateral lung transplant recipients. Lung denervation implied strong HRV reduction, all indices being decreased, indicating that neural modulation from lung afferents contributes largely to HRV. Baroreflex sensitivity was reduced. The higher low-versus-high frequency ratio implied that the total power drop was mostly due to the high frequency component, indicating that neural modulation from lung afferents largely contributes to the high frequency component of HRV. The changes in blood pressure variability were smaller than those in HRV, suggesting that the effects of lung denervation were specific to HRV modulation. This finding confirms that blood pressure variability and HRV are under different control mechanisms.The third article concerns the effects of autonomic blockades on cardiovascular modulation, at rest and during exercise. We hypothesized that HRV should decrease with vagal or sympathetic blockades, and disappear during simultaneous blockade of both ANS branches. The results suggest that the parasympathetic outflow to the heart is the main determinant of HRV, while the role of the sympathetic branch is less important. Indeed, sympathetic blockades failed in changing HRV indices at rest, indicating that a selective blockade of cardiac ß-adrenergic receptors has no effects on spontaneous heart rate oscillations. These effects are specific to HRV, as the effects observed on blood pressure variability are indirectly related to the action of the administered drugs. The changes in baroreflex sensitivity were consistent with the changes in arterial blood pressure variability, suggesting that baroreflexes may modulate the LF power of arterial blood pressure.

La séquence d’IRM de perfusion pondérée T1 après injection de Gadolinium (Gd), appelée dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) fait partie du protocole d’IRM multiparamétrique (IRM-mp) réalisée pour le bilan d’extension du cancer prostatique (CaP). Le rationnel pour l’utilisation de cette séquence est d’une part le rôle capital de la néoangiogénèse dans le développement et la dissémination du CaP et d’autre part la possibilité d’imager l’angiogénèse in vivo et de façon non invasive. L’analyse quantitative nécessite un post-traitement multi-étapes complexe, dont le principe repose sur la modélisation pharmacocinétique (PC) de la biodistrubtion du Gd. Elle permet de calculer des paramètres PC reflétant la perméabilité capillaire et/ou la perfusion. Dans le CaP, ces paramètres PC ont montré leur potentiel pour évaluer l’agressivité tumorale, le pronostic, l’efficacité d’un traitement et/ou pour déterminer la dose efficace d’une nouvelle molécule anti-angiogéniques ou antivasculaires en cours de développement. Néanmoins, ils manquent de reproductibilité, notamment du fait des différentes techniques de quantifications utilisées par les logiciels de post-traitement.Nous avons développé au sein du laboratoire un outil de quantification capable de calculer une cartographie T1(0) à partir de la méthode des angles de bascule variables, nécessaire pour convertir les courbes du signal en courbe de concentration du Gd (Ct); de déterminer la fonction d’entrée artérielle (AIF – arterial input function) dans l’artère fémorale (Indivuduelle – Ind) ou lorsque cela n’était pas possible, d’utiliser une AIF issue de la littérature, telle que celle de Weinmann (W) ou de Fritz-Hansen (FH) ; et d’utiliser deux modèles PC, celui de Tofts et celui de Tofts modifié. Le logiciel a été validé sur des données simulées et sur une petite série clinique.Nous avons ensuite étudié l’impact du choix de la fonction d’entrée artériel sur les paramètres PC et notamment sur leur capacité à distinguer le CaP du tissu sain. 38 patients avec un CaP (>0,5cc) de la zone périphérique (ZP) ont été rétrospectivement inclus. Chaque patient avait bénéficié d’une IRM-mp sur laquelle deux régions d’intérêt (RI) : une tumorale et une bénigne ont été sélectionnées en utilisant une corrélation avec des cartes histo-morphométriques obtenues après prostatectomie radicale. En utilisant trois logiciels d’analyse quantitative différents, les valeurs moyennes de Ktrans (constante de transfert), ve (fraction du volume interstitiel) and vp (fraction du volume plasmatique) dans les RI ont été calculées avec trois AIF différentes (AIF Ind, AIF de W et AIF de FH). Ktrans était le paramètre PC qui permettait de mieux distinguer le CaP du tissu sain et ses valeurs étaient significativement supérieures dans le CaP, quelque soit l’AIF ou le logiciel. L’AIF de W donnait des aires sous les courbes ROC (Receiver Operating Characteristic) significativement plus grandes que l’AIF de FH (0.002≤p≤0.045) et plus grandes ou égales à l’AIF Ind (0.014≤p≤0.9). L’AIF Ind et de FH avaient des aires sous les courbes ROC comparables (0.34≤p≤0.81). Nous avons donc montré que les valeurs de Ktrans et sa capacité à distinguer CaP du tissu sain variaient significativement avec le choix de l’AIF et que les meilleures performances étaient obtenues avec l’AIF de W. / Dynamic contrast enhanced (DCE)-MRI is a T1 weighted sequence performed before, during and after a bolus injection of a contrast agent (CA). It is included in the multi-parametric prostate MRI (mp-MRI) protocol using to assess the extent of prostate cancer (PCa). The rationale for using DCE-MRI in PCa is that on one hand angiogenesis has been shown to play a central role in the PCa development and metastasis and on the other hand that DCE-MRI is a non invasive method able to depict this angiogenesis in vivo. The quantitative analysis of DCE-MRI data is a complex and multi-step process. The principle is to use a pharmacokinetic (PK) model reflecting the theoretical distribution of the CA in a tissue to extract PK parameters that describe the perfusion and capillary permeability. These parameters are of growing interest, especially in the field of oncology, for their use in assessing the aggressiveness, the prognosis and the efficacy of anti-angiogenic or anti-vascular treatments. The potential utility of these parameters is significant; however, the parameters often lack reproducibility, particularly between different quantitative analysis software programs.Firstly, we developed a quantitative analysis software solution using the variable flip angle method to estimate the T1 mapping which is needed to convert the signal-time curves to CA concentration-time curves; using three different arterial input functions (AIF): an individual AIF (Ind) measured manually in a large artery, and two literature population average AIFs of Weinmann (W) and of Fritz-Hansen (FH); and using two PK models (Tofts and modified Tofts). The robustness of the software programs was assessed on synthetic DCE-MRI data set and on a clinical DCE-MRI data set. Secondly, we assessed the impact of the AIF selection on the PK parameters to distinguish PCa from benign tissue. 38 patients with clinically important peripheral PCa (≥0.5cc) were retrospectively included. These patients underwent 1.5T multiparametric prostate MR with PCa and benign regions of interest (ROI) selected using a visual registration with morphometric reconstruction obtained from radical prostatectomy. Using three pharmacokinetic (PK) analysis software programs, the mean Ktrans, ve and vp of ROIs were computed using three AIFs: Ind-AIF, W-AIF and FH-AIF. The Ktrans provided higher area under the receiver operating characteristic curves (AUROCC) than ve and vp. The Ktrans was significantly higher in the PCa ROIs than in the benign ROIs. AUROCCs obtained with W-AIF were significantly higher than FH-AIF (0.002≤p≤0.045) and similar to or higher than Ind-AIF (0.014≤p≤0.9). Ind-AIF and FH-AIF provided similar AUROCC (0.34≤p≤0.81).We have then demonstrated that the selection of AIF can modify the capacity of the PK parameter Ktrans to distinguish PCa from benign tissue and that W-AIF yielded a similar or higher performance than Ind-AIF and a higher performance than FH-AIF.

Cette thèse introduit une nouvelle méthode d'analyse de signaux, appelée SCSA, basée sur une quantification semi-classique. L'idée principale de la SCSA consiste à interpréter un signal en forme d'impulsions comme un puits de potentiel pour une particule semi-classique et à le représenter par les niveaux d'énergie discrets associés donnés par le spectre discret d'un opérateur de Schrödinger. La SCSA est une première étape vers une approximation par solitons (potentiels sans réflexion), qui définit une représentation parcimonieuse du signal, intéressante pour des applications en traitement du signal, par exemple la compression de données. Ce travail propose aussi un algorithme numérique pour l'estimation de signaux par la SCSA et présente les résultats de l'analyse des signaux de pression artérielle par cette méthode. En plus de la reconstruction satisfaisante de ces signaux, la SCSA introduit de nouveaux indices qui semblent véhiculer des informations physiologiques importantes.

L'innervation parasympathique du cœur est responsable de la régulation à court terme de la pression artérielle (PA), par le biais du contrôle battement par battement de la fréquence cardiaque. Une diminution de l'activité vagale est considérée comme indice de mauvais pronostic. La projection vagale du noyau ambigu sur le cœur constitue un chemin commun pour le baroréflexe cardiaque et le chemoreflexe de von Bezold Jarisch (BJ). Des mises au point récentes des techniques d'enregistrement extracellulaire des motoneurones cardiaques vagaux (CVM) chez le rat ont rendu un peu plus aisé l'exploration de ces deux réflexes. Ceci permet une meilleure compréhension des mécanismes et de sites d'action. 1) Un agoniste α-2 adrénergique, la clonidine, hypotenseur central, agit sur la régulation à court-terme de la PA. Le présent travail a montré une augmentation de l'activité unitaire des CVMs, et de la pente du baroréflexe cardiaque au niveau central (relation PA-CVM) quand la clonidine est administrée systémiquement, en dose croissante (10-100µg/kg i.v.). Une analyse approfondie de l'activité des neurones a révélé un nouveau mécanisme d'action de la clonidine via des décharges rapides (« doublet »). 2) Une peptide natriuretique de type B (BNP), utilisée dans le traitement de l'insuffisance cardiaque, a augmenté significativement la bradycardie et l'activité des CVMs lors de l'activation du réflexe BJ. La bradycardie, proportionnelle à l'activation vagale, fait conclure par logique soustractive que le site d'action du BNP est sur le bras afférent du réflexe. Une activation parasympathique centrale représenterait une solution dans le traitement des problèmes cardiovasculaires.

La décompensation cardiaque se manifeste par une symptomatologie de dyspnée et de fatigue, et par une diminution de l’aptitude aérobie. La décompensation cardiaque peut être globale ou gauche (DCG), ou droite comme dans le cas de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Les mesures fonctionnelles de repos (fonction ventriculaire gauche ou pression artérielle pulmonaire moyenne) sont peu corrélées à l’aptitude aérobie, qui est cependant un élément important de la mise au point et du suivi clinique des patients atteints de DCG ou d’HTAP. L’aptitude aérobie est évaluée par une ergospirométrie. Réalisée sur cycloergomètre ou sur tapis roulant elle mesure l’évolution des variables ventilatoires (ventilation, consommation en oxygène et production de CO2), la fréquence cardiaque et la tension artérielle lors d’un effort à intensité croissante jusqu’à l’effort maximal. Elle apporte une analyse fine du comportement à l’exercice des patients, de la cause de la limitation à l’effort et permet la détermination précise de la consommation d’oxygène maximale (VO2max). Plus simple que l’ergospirométrie, le test de marche de 6 minutes (TDM6) mesure la distance maximale parcourue en marchant 6 minutes. Il évalue la réponse intégrée des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et musculaire à l’effort, mais, contrairement à l’ergospirométrie, il ne permet pas d’identifier les facteurs déterminants l’aptitude aérobie. Le TDM6 est corrélé de façon significative, mais non étroite, à la VO2 max et à la classe fonctionnelle telle qu’évaluée par l’échelle à 4 points de la New York Heart Association. Les travaux réunis dans le présent travail ont eu pour but de contribuer à l’étude de la pathophysiologie de l’aptitude aérobie et à la compréhension des tests utilisés pour l’évaluer dans l’HTAP et de la DCG. Dans une première étude, nous avons comparé le profil ergospirométrique et le périmètre de marche de 6 minutes chez les patients DCG ou HTAP. Les résultats montrent que la VO2 max et le TDM sont diminués dans les mêmes proportions chez des patients à handicap fonctionnel (NYHA) comparable, avec toutefois une propension plus marquée à l’hyperventilation dans l’HTAP. Dans une seconde étude, nous avons mesuré la réponse métabolique au TDM6 au moyen d’un ergospiromètre portable chez des patients HTAP. Les résultats montrent que le TDM6 est réalisé à une VO2 correspondant à la VO2max mesurée à l’ergospirométrie sur cycloergomètre, avec cependant une ventilation, un quotient respiratoire et une fréquence cardiaque inférieures. Durant le TDM6, les patients stabilisent leur effort à un quotient respiratoire légèrement inférieur à 1. Ces résultats s’expliquent soit par la cinétique de la VO2 durant l’ergospirométrie à protocole standardisé comportant un incrément de charge trop rapide par minute, soit par une différence des masses musculaires mises en œuvre durant la marche ou l’effort sur bicyclette. Ces résultats suggèrent que le TDM6 pourrait être un test plus adéquat que l’ergospirométrie pour évaluer l’aptitude aérobie dans l’HTAP. Dans un troisième travail, plus modeste, nous avons réalisé la réplique du précédent, dans la DCG. Nous y avons observé les mêmes résultats. Dans un dernier travail nous avons évalué la valeur pronostique de l’ergospirométrie et du TDM6 dans l’HTAP. Nous avons analysé les ergospirométries et TDM6 de 65 patients atteints d’HTAP et discerné un sous groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. Le TDM6 et le produit « distance x poids » étaient pronostiques de mortalité dans le groupe entier de patients et dans le sous groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. La pente VE/VCO2 n’était facteur pronostique de mortalité que dans le groupe de patients atteints d’HTAP idiopathique ou associée à la prise d’anorexigène. La VO2pic n’était prédictive de mortalité dans aucun des groupes de patients. En conclusion, nos travaux ont montré que la DCG et l’HTAP menaient à une diminution similaire de la capacité à l’exercice. Ils ont également contribué à montrer l’intérêt du TDM6 (avec mesures ergospirométriques) dans l’évaluation de cette amputation de l’aptitude à l’effort. Le TDM6 paraît plus adéquat pour la mesure de l’aptitude purement aérobie (quotient respiratoire < 1). Ceci permet probablement de comprendre la supériorité du TDM6 par rapport à l’ergospirométrie en tant que facteur pronostique et en sensibilité aux effets d’interventions thérapeutiques.

Les patients atteints de BPCO de stade I, d'ICC et d'HTAP peuvent présenter une diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire. Il s'agit d'un déterminant majeur de la distension thoracique dynamique, particulièrement délétère, et facteur important de la dyspnée d'exercice. Nos travaux montrent sans ambiguïté une forte association entre la distension thoracique dynamique (limitant l'augmentation du volume courant) et la dyspnée à l'effort chez ces patients. Le corollaire de ces constatations est que des interventions thérapeutiques qui réduisent la distension thoracique devraient diminuer la dyspnée d'effort et améliorer la tolérance à l'exercice, et ce y compris dans des situations cliniques où les anomalies de la mécanique respiratoire ne sont a priori pas le primum movens de la maladie. Et en effet, la réduction de la dyspnée d'effort est bien corrélée avec la réduction du volume pulmonaire induite directement par des interventions pharmacologiques ou indirectement par des interventions non-pharmacologiques. De plus, du point de vue thérapeutique, la mise en évidence dans la troisième étude d'une propension à la distension thoracique induite par l'exercice chez certains patients atteints d'HTAP qui présentent une nette diminution des débits aériens à bas volume pulmonaire peut elle fournir une base théorique à l'adjonction de bronchodilatateurs aux traitements à visée hémodynamique. En conclusion, cette thèse contribue à une meilleure connaissance de la physiopathologie de la dyspnée d'exercice dans le contexte de la BPCO à un stade précoce, de l'ICC et de l'HTAP, en mettant en évidence le rôle d'un mécanisme pathogénétique qui n'avait pas été décrit auparavant.