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

Les maladies cardio-vasculaires demeurent une cause majeure de mortalité et morbidité dans les sociétés développées. La recherche de déterminants prédictifs d’évènements vasculaires représente toujours un enjeu d’actualité face aux coûts croissants des dépenses reliées aux soins médicaux et à l’élargissement des populations concernées, notamment face à l’occidentalisation des pays émergeants comme l’Inde, le Brésil et la Chine. La cardiologie nucléaire occupe depuis trente ans, une place essentielle dans l’arsenal des méthodes diagnostiques et pronostiques des cardiopathies. De plus, de nouvelles percées permettront de dépister d’une façon plus précoce et précise, la maladie athérosclérotique cardiaque et périphérique chez les populations atteintes ainsi qu’en prévention primaire. Nous présenterons dans cette thèse, deux approches nouvelles de la cardiologie nucléaire. La dysfonction endothéliale est considérée comme le signal pathologique le plus précoce de l’athérosclérose. Les facteurs de risques cardiovasculaires traditionnels atteignent la fonction endothéliale et peuvent initier le processus d’athérosclérose même en l’absence de lésion endothéliale physique. La quantification de la fonction endothéliale coronarienne comporte donc un intérêt certain comme biomarqueur précoce de la maladie coronarienne. La pléthysmographie isotopique, méthodologie développée lors de ce cycle d’étude, permet de quantifier la fonction endothéliale périphérique, cette dernière étant corrélée à la fonction endothéliale coronarienne. Cette méthodologie est démontrée dans le premier manuscrit (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). L’utilisation d’un radiomarquage des érythrocytes permet la mesure du flot artériel au niveau du membre supérieur pendant la réalisation d’une hyperémie réactive locale. Cette nouvelle procédure a été validée en comparaison à la pléthysmographie par jauge de contrainte sur une cohorte de 26 patients. Elle a démontré une excellente reproductibilité (coefficient de corrélation intra-classe = 0.89). De plus, la mesure du flot artérielle pendant la réaction hyperémique corrélait avec les mesure réalisées par la méthode de référence (r=0.87). Le deuxième manuscrit expose les bases de la spectroscopie infrarouge comme méthodologie de mesure du flot artériel et quantification de la réaction hyperémique (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). Cette étude utilisa un protocole de triples mesures simultanées à l’aide de la pléthysmographie par jauge de contrainte, radio-isotopique et par spectroscopie infrarouge. La technique par spectroscopie fut démontrée précise et reproductible quant à la mesure des flots artériels au niveau de l’avant-bras. Cette nouvelle procédure a présenté des avantages indéniables quant à la diminution d’artéfact et à sa facilité d’utilisation. Le second volet de ma thèse porte sur l’analyse du synchronisme de contraction cardiaque. En effet, plus de 30% des patients recevant une thérapie de resynchronisation ne démontre pas d’amélioration clinique. De plus, ce taux de non-réponse est encore plus élevé lors de l’utilisation de critères morphologiques de réponse à la resynchronisation (réduction du volume télésystolique). Il existe donc un besoin urgent de développer une méthodologie de mesure fiable et précise de la dynamique cardiaque. Le troisième manuscrit expose les bases d’une nouvelle technique radio-isotopique permettant la quantification de la fraction d’éjection du ventricule gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). L’étude portant sur 202 patients a démontré une excellente corrélation (r=0.84) avec la méthode de référence (ventriculographie planaire). La comparaison avec le logiciel QBS (Cedar-Sinai) démontrait un écart type du biais inférieur (7.44% vs 9.36%). De plus, le biais dans la mesure ne démontrait pas de corrélation avec la magnitude du paramètre pour notre méthodologie, contrairement au logiciel alterne. Le quatrième manuscrit portait sur la quantification de l’asynchronisme intra-ventriculaire gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). Un nouveau paramètre tridimensionnel (CHI: contraction homogeneity index) (médiane 73.8% ; IQ 58.7% - 84.9%) permis d’intégrer les composantes d’amplitude et du synchronisme de la contraction ventriculaire. La validation de ce paramètre fut effectuée par comparaison avec la déviation standard de l’histogramme de phase (SDΦ) (médiane 28.2º ; IQ 17.5º - 46.8º) obtenu par la ventriculographie planaire lors d’une étude portant sur 235 patients. Ces quatre manuscrits, déjà publiés dans la littérature scientifique spécialisée, résument une fraction des travaux de recherche que nous avons effectués durant les trois dernières années. Ces travaux s’inscrivent dans deux axes majeurs de développement de la cardiologie du 21ième siècle. / Cardiovascular diseases remain a major cause of mortality and morbidity in developed countries. The search for predictive determinants of vascular events represents a relevant and timely goal, considering the increasing costs of medical care and the progress in developing countries such as India, Brazil and China. Nuclear cardiology has, for 30 years, played an essential role in the diagnosis and prognosis of various cardiac and vascular diseases. Moreover, new developments will allow earlier and more specific detection of cardiac and peripheral atherosclerosis disease in affected individuals and in primary prevention. In this thesis, we will focus on advances in two major themes of nuclear cardiology. Endothelial dysfunction is regarded as the earliest pathological markers of atherosclerosis. Traditional cardiovascular risks factors impair endothelial function and can initiate the atherosclerosis process, even in the absence of overt endothelial disruption. Quantification of coronary endothelial function is, therefore, of considerable interest as an early biomarker for coronary disease. The radionuclide plethysmography methodology developed during the course of my doctoral studies allows the quantification of peripheral endothelial function, which has been correlated with coronary endothelial function. This methodology is detailed in the first manuscript (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). The use of red blood cell radio-labeling permits arterial flow to be measured in the upper limb during local reactive hyperemia. This new procedure was validated against strain gauge plethysmography in a cohort of 26 patients with excellent reproducibility (intraclass coefficient of correlation = 0.89). Moreover, the arterial measurements of flow during the hyperemic reaction correlated well with the reference method (r=0.87). The second manuscript exposes the basis of infrared spectroscopy as a method for measuring arterial flow and quantifying the hyperemic reaction (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). The study protocol consisted of simultaneous measurements by strain gauge, radionuclide and infrared spectroscopy plethysmography. The spectroscopy technique was shown to be precise and reproducible for forearm measurement of arterial blood flow. This novel procedure came major advantages in reducing artifacts and in its ease of use. The second axis of my thesis relates to the analysis of cardiac contraction synchrony. Indeed, more than 30% of patients receiving resynchronization therapy do not show clinical improvement. Moreover, this non-response rate is even higher if we consider morphological criteria of resynchronization (end-systolic volume reduction). There is therefore, an urgent need to improve a methodology to reliably and precisely measure cardiac dynamics so as to identify and monitor potential responders. The third manuscript exposes the basis of a new radionuclide technique to quantify left ventricle ejection fraction (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). The study of 202 patients showed an excellent correlation (r=0.84) with the reference method (planar ventriculography). The comparison with QBS software (Cedar-Sinai), showed a lower standard deviation of bias (7.44% vs 9.36%). Moreover, unlike the alternative software, the bias did not correlate with the magnitude of the ejection fraction. The fourth manuscript relates to the quantification of the left intra-ventricular synchronism (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). A new three-dimensional parameter (CHI: contraction homogeneity index) (median 73.8%; IQ 58.7% - 84.9%) was defined to allow the integration of amplitude and synchrony components of ventricular contraction. Validation of this parameter was undertaken out by comparing the standard deviation of the histogram of phase (SDΦ) (median 28.2º; IQ 17.5º- 46.8º) obtained by planar ventriculography in a study of 235 patients. These four manuscripts, already published in the specialized scientific literature, summarize a fraction of the research tasks that we have carried out during the three last years, representing two major axes of nuclear cardiology advancement in the 21st century.

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

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

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

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

La variabilité du rythme cardiaque « Heart Rate Variability (HRV) » consiste en des fluctuations perpétuelles du rythme cardiaque autour de sa fréquence moyenne. L’analyse de l’HRV constitue un biomarqueur du fonctionnement du système nerveux autonome (SNA), par l’intermédiaire de ses effets sur le cœur. De nombreuses études ont montré qu’une diminution de l’HRV est associée à un pronostic péjoratif, notamment dans le post infarctus et dans l’insuffisance cardiaque (IC). Nous nous sommes proposés d’élargir le champ d’investigation de l’HRV à de nouveaux domaines d’application, qu'il s'agisse de pathologies cardiaque ou extra cardiaque. Nous avons ciblé des contextes pathologiques dans lesquels le SNA joue un rôle important : 1-Accidents sur la Voie Publique (AVP) et le risque de développement d’un syndrome de stress post traumatique (PTSD). 2-Effet de la douleur et de l’analgésie péridurale sur l’HRV maternelle au cours de l’accouchement. 3-Lien avec les polymorphismes génétique des récepteurs bêta adrénergiques (β;-AR) chez des patients présentant une dysfonction ventriculaire gauche et implanté d’un défibrillateur automatique implantable (DAI) en prévention secondaire. L'analyse temporelle de l'HRV sur 24 heures est un facteur prédictif de survenue d'un PTSD et aussi de sa sévérité chez les victimes d'AVP. L'indice de variabilité est le meilleur paramètre prédictif de PTSD à 6 mois, avec une aire sous la courbe de 0.92 (IC 95% : 0.785; 1.046). Le seuil de 2.19% confère une sensibilité de 85,7 £ et une spécificité e 81.8 % pour prédire la survenue d'un PTSD. les valeurs prédictives positives et négatives sont de 75 % et 90 % respectivement. L'ANI, reflétant l'influence de la ventilation sur le rythme cardiaque, permet une mesure objective de la douleur chez les parturientes. Enfin, les patients ayant subi les substitutions Arg (pour Gly) en 16 et Gln (pour Glu) en 27 pour les récepteurs β2-AR, présentent une HRV plus faible que les patients ayant la forme sauvage du gène. / The heart rate variability (HRV) has arisen as a promising simple and non invasive biomarker of autonomic nervous system (ANS) function, through its effects on the heart. Multiple studies have shown that the decrease in the HRV is associated usually with poor prognosis. We proposed to further investigate the HRV in other domains of clinical application, including cardiac or extra-cardiac pathologies. In particular, the pathological contexts in which the ANS plays an important role :1-Traffic road accident (RTA) and the risk of development of post traumatic stress disorders (PTSD) in survivors.2-Effect of pain and of epidural analgesia on maternal HRV during childbirth.3-Genetic polymorphisms of beta adrenergic receptors (β-AR) in patients with left ventricular dysfunction and implanted with an implantable cardioverter defibrillator (ICD) for secondary prevention. At first, our study is the first to show that the temporal analysis of 24-h HRV is not only a predictive factor of the occurrence of PTSD but also its severity among victims of RTA AVP. The variability index was the best predictor of PTSD with the area under the receiver-operating curve for discriminating PTSD at 6 month at 0.92 (95% CI:0.785;1.046). Acut-off at 2.19% yielded a sensitivity of 85.7% and a specificity of 81.8% for PTSD. Positive and negative predictive values were respectively 75% and 90%. At next, we showed that the ANI, which reflects the influence of ventilation on heart rate, allows an objective measure of pain in conscious subjects? At last, we found that patients with the substitutions Arg (instead of Gly) at position 16 and Gln (instead of Glu) at position 27 for β2-AR have a lower HRV value than patients with wild type receptor.