La chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle conduit à une altération de la perfusion de la microcirculation, qui peut contribuer de façon importante à la dysfonction d’organe postopératoire. Cette thèse rassemble des études cliniques et animales, dont le but était d’investiguer les mécanismes expliquant la dysfonction microcirculatoire en chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle. En outre nous avons eu pour but d’évaluer deux stratégies thérapeutiques pour la préservation de la perfusion microcirculatoire au cours de la circulation extracorporelle : l’utilisation d’un flux pulsé comparativement à un flux non pulsé conventionnel durant la circulation extra-corporelle, et le traitement par imatinib dans le but de réduire la fuite vasculaire en inhibant la dysfonction de la barrière endothéliale. La thèse actuelle a démontré que la perfusion microcirculatoire est altérée durant et après la chirurgie cardiaque, et que ceci peut être attribué principalement à la dysfonction inflammatoire de la barrière endothéliale et à la fuite vasculaire conséquente. L’hémodilution concomitante en chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle peut s’ajouter et contribuer également à la réduction de la perfusion microcirculatoire et de l’oxygénation. Nous avons montré que l’utilisation d’un flux pulsé durant la circulation extracorporelle améliore la perfusion microcirculatoire en postopératoire comparativement à un flux non-pulsé. Le traitement par imatinib a réduit la dysfonction de la barrière endothéliale et la fuite vasculaire dans notre modèle de circulation extracorporelle sur le rat et a permis de préserver la perfusion microcirculatoire et l’oxygénation durant et après la circulation extra-corporelle. En outre, le traitement par imatinib a permis de diminuer les marqueurs de souffrance rénale, pulmonaire et digestive après circulation extra-corporelle. A partir de nos résultats, la réduction de la fuite vasculaire et l’utilisation d’un flux pulsé durant la circulation extra-corporelle sont des interventions prometteuses pour la prévention des complications postopératoires chez les patients à risque de défaillance d’organe au décours de la chirurgie cardiaque sous circulation extra-corporelle. / Cardiac surgery with cardiopulmonary bypass leads to impaired perfusion of the microcirculation, which may be an important contributor to postoperative organ dysfunction. This thesis combines clinical and animal studies that aimed to investigate the mechanisms underlying microcirculatory dysfunction in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Moreover, we aimed to evaluate two treatments strategies for preservation of microcirculatory perfusion during cardiopulmonary bypass : the use of pulsatile flow as compared to the conventional non pulsatile flow during cardiopulmonary bypass and treatment with imatinib in order to reduce vascular leakage by inhibiting endothelial barrier dysfunction.The current thesis has demonstrated that microcirculatory perfusion is impaired during and after cardiac surgery, and this can be attributed mainly to inflammatory endothelial barrier dysfunction and consequent vascular leakage. Concomitant hemodilution may additionally contribute to reduced microvascular perfusion and oxygenation in on-pumpcardiac surgery. We showed that the use of pulsatile flow during cardiopulmonary bypass improves postoperative microvascular perfusion as compared to non pulsatile flow. Imatinib treatment reduced endothelial barrier dysfunction and vascular leakage in our rat model for cardiopulmonary bypass and resulted in preservation of microcirculatory perfusion andoxygenation during and after extracorporeal circulation.Moreover, imatinib treatment resulted in reduced markers ofrenal, pulmonary and intestinal injury after cardiopulmonary bypass. Based on our findings, reduction of vascular leakage and use of pulsatile flow during cardiopulmonary bypass are promising interventions for the prevention of postoperative complications in patients at risk for organ failure following cardiac surgery with cardiopulmonary bypass.

La qualité et la gestion des risques sont devenus, au cours de la dernière décennie, les enjeux principaux au sein des démarches d'amélioration des soins au sein des pratiques médicales et paramédicales.L'enseignement doit constituer un socle solide sur lequel viendront s'échafauder ces différentes démarches. Dans le domaine de la santé, la simulation s'impose comme l'un des outils les plus performants contribuant à l'amélioration des pratiques de soin. Notre travail concerne plus particulièrement le secteur très spécialisé que représente la chirurgie cardiaque. Il propose un modèle d'enseignement basé sur la simulation à partir d'un modèle animal vivant.Après une première étape visant à concevoir l'outil de simulation et sa pertinence, deux modèles de formation ; initiale et continue, sont proposés et évalués.Dans la perspective d'améliorer la qualité et la gestion des risques en France, une comparaison avec les démarches déjà instaurées à l'étranger, et notamment au Canada, est proposée.Enfin, l'École de la CEC vient illustrer ce que pourrait être, en France, un exemple de formation initiale et continue basé sur la simulation et dédié aux professions médicales et paramédicales dans le domaine de la chirurgie cardiaque. / The quality and the risk management became, during the last decade, the main stakes within the initiatives of improvement of medical and paramedical practices.Education and teaching have to constitute the basement on which these various steps can build. In the field of health, the simulation stands out as one of the most successful tools contributing to the improvement of the practices.Our work concerns more particularly the very specialized area represented by cardiac surgery. We propose an educational tool based on the simulation from an in-vivo animal model.After a first stage to design the model and its relevance, two curriculum of training, one concerning basics and the other concerning continuing medical education, are proposed and assessed.To improve the quality and the risk management in France, a comparison with the initiatives already established abroad, in particular in Canada, is depicted.Finally, the School of the CEC comes to illustrate what could be, in France, an example of training curriculum for medical and paramedical professions in the field of the cardiac surgery.

L'utilisation de la circulation extracorporelle (CEC) en chirurgie cardiaque est indispensable. Cependant le bénéfice de maintenir ou pas la pulsatilité durant la CEC reste controversé. Par ailleurs, la mécanotransduction du flux et de la pression dans la microcirculation fait l'objet de peu d'études. La pulsatilité, caractéristique essentielle de la perfusion physiologique est donc importante à prendre en considération dans ces études. L'objectif de ce travail a été d'étudier les effets de la pulsatilité sur la pharmacologie et la mécanotransduction ( dilation au flux, tonus myogénique ) des artères de résistances mais également l'implication de facteur inflammatoire et des radicaux oxygénées (ROS) en fonction du régime de pulsatilité. Sur des artères mésentériques de rats, la présence d'une pulsatilité entraîne une diminution du tonus myogénique et une dilatation précoce au flux. Il n'y a pas de modification de la réactivité pharmacologique des artères en l'absence de pulsatilité. Une pression non pulsée pendant 3 heures entraîne une production importante des protéines inflammatoires et ROS, inexistante dans les vaisseaux pulsés. Un traitement par un antioxydant prévient la production de ROS et des protéines inflammatoires. La pulsatilité joue un rôle essentiel dans la microcirculation. De plus, elle semble avoir un rôle protecteur de la paroi vasculaire par un effet anti-inflammatoire. Ce travail peut avoir des implications physiopathologiques importantes puisqu'il existe des modifications de la pulsatilité lors de pathologie telles l'hypertension artérielle, le diabète, ou le vieillissement, mais également en chirurgie cardiaque avec l'utilisation des pompes artérielles.

Réalisé sous la co-direction des Drs Denis Bouchard et Michel Pellerin / La sternotomie médiane est l’approche classique pour la chirurgie de la valve mitrale. Elle permet une exposition optimale, mais est associée à un traumatisme chirurgical important, car elle requiert la séparation de l’os sternal. Le présent mémoire porte sur une solution alternative à la sternotomie dans le contexte de la chirurgie mitrale : la chirurgie minimalement invasive (CMI) par minithoracotomie antérolatérale. Trois études ont été réalisées dans le cadre de ce travail. Dans un premier temps, une étude de cohorte regroupant 200 patients consécutifs a permis d’évaluer le taux de succès des réparations mitrales réalisées par minithoracotomie et d’évaluer la durabilité de ces réparations à moyen terme. Par la suite, une étude comparative a été réalisée afin d’évaluer deux méthodes de clampage aortique pour la CMI, soit l’occlusion endovasculaire avec ballon et l’occlusion transthoracique. Enfin, une étude avec analyse par score de propension (propensity score) a permis de comparer la CMI à la sternotomie en ce qui a trait à une complication fréquente en chirurgie cardiaque, l’insuffisance rénale aiguë. La première étude a permis de conclure que la CMI peut être réalisée avec un taux de réparation quasi parfait, et ce malgré la courbe d’apprentissage associée à la technique minimalement invasive. Ces réparations semblent être durables, tel que démontré par une survie sans réopération de 98.3 ± 1.2% à 5 ans. La seconde étude a permis de démontrer que l’occlusion transthoracique est plus fiable que l’occlusion endoaortique et qu’elle est associée à des temps opératoires diminués et à une plus faible incidence de complications procédurales. Enfin, la troisième étude a démontré une association significative entre la CMI et une diminution du risque d’insuffisance rénale aiguë. En conclusion, la minithoracotomie antérolatérale est une excellente alternative à la sternotomie médiane. Tout en diminuant le traumatisme chirurgical, cette approche ne compromet pas la qualité de l’acte chirurgical et présente des bénéfices cliniques. / Median sternotomy is the classic approach for mitral valve surgery. This technique allows optimal exposure but is considered invasive as it requires section of the sternal bone. This thesis discusses an alternative sternotomy : minimally invasive mitral valve surgery (MIMVS) through a right anterolateral minithoracotomy. Three studies were conducted as part of this work. First, a cohort study involving 200 consecutive patients was used to evaluate the success rate of mitral valve repairs performed by minithoracotomy and assess the midterm durability of these repairs. Second, a comparative study was conducted to evaluate two methods of aortic clamping for MIMVS, namely the endovascular balloon occlusion technique and the transthoracic occlusion approach. Finally, a propensity score analysis study was performed to compare MIMVS and sternotomy with respect to a common complication following cardiac surgery : acute renal failure. The first study demonstrated that MIMVS can be performed with a near perfect repair rate, despite the learning curve associated with the minimally invasive technique. These repairs appear to be durable, as evidenced by a freedom from reoperation rate of 98.3 ± 1.2% at 5 years. The second study demonstrated that transthoracic clamping is more reliable than endoaortic occlusion and is associated with shorter operative times and a lower incidence of procedural complications. Finally, the third study found a significant association between MIMVS and a decreased risk of postoperative acute renal failure. In conclusion, the anterolateral minithoracotomy appraoch is an excellent alternative to median sternotomy. While decreasing surgical trauma, this approach does not compromise the quality of surgery and is associated with important clinical benefits.