Systemic cardiovascular effects of volatile and intravenous anesthetics :evaluation in the time domain, the frequency domain and the pressure-volume plane.<p>Cardiovascular stability is of prime importance in order to maintain homeostasis during anesthesia and intensive care, and to reduce cardiovascular perioperative morbidity and mortality.<p>General anesthesia does have profound cardiovascular effects, and the end result is usually a decrease in arterial pressure, with the potential of inadequate organ perfusion and consequently organ damage. Therefore, elucidation of the mechanisms of cardiovascular effects of general anesthesia is important in order to prevent and/or to treat adequately the cardiovascular perturbations, and to perform the optimal choice of the anesthetic management. Anesthetic management for the patient presenting with cardiovascular alterations relates essentially to the question of a volatile anesthetic based regimen versus a propofol based anesthetic regimen.<p>A traditional hemodynamic investigation includes the measurement of heart rate, systemic and pulmonary arterial pressure, the filling pressures of the heart and cardiac output. These measurements allows for the calculation of systemic vascular resistance in order to evaluate arterial tone. However, calculated systemic vascular resistance cannot discriminate between passive (flow-dependent) and active (tone-dependent) changes in arterial pressure. Changes in arterial tone must be assessed by constructing pressure-flow plots.<p>Neither calculated systemic vascular resistance nor pressure-flow plots takes into account the pulsatile nature of the circulation. In order to do so, one has to measure instantaneous pressure and flow waves, perform harmonic analysis on both waves and calculate vascular impedance spectra.<p>The cardiovascular system is a mechanical system in which two components are functionally coupled: there is an energy transfer between the energy source, i.e. the left ventricle, and its mechanical load, i.e. the arterial tree. An alteration in one of these components necessitates an appropriate alteration in the other component in order to maintain optimal coupling, i.e. maximal energy transfer between the two elements. In the pressure-volume plane the left ventricle and the arterial tree are considered to be two elastic chambers in series. The performance of the left ventricle is quantified by the end-systolic elastance, while the load of the arterial tree is quantified by the effective arterial elastance. The ratio of end-systolic elastance to effective arterial elastance relates ventricular-arterial coupling to either maximisation of stroke work or either to maximisation of mechanical efficiency (i.e. the ratio of mechanical power output to cardiac oxygen consumption).<p>In the first experiment we investigated the systemic vascular effects of isoflurane versus propofol anesthesia in dogs using a traditional hemodymamic approach, measurement of instantaneous aortic flow and pressure with subsequent calculation of aortic input impedance spectra, and construction of pressure-flow plots generated by gradual reduction of venous return. Calculated systemic vascular resistance could not detect differences in arteriolar tone between isoflurane and propofol, whereas pressure-flow plots did: compared with isoflurane, propofol better maintained aortic pressure at all levels of flow, except at the lowest level of flow. Impedance spectra demonstrated a decreased pulsatile load and less energy losses in pulsations with propofol as compared with isoflurane.<p>In the second experiment we investigated the effects of escalating doses of sevoflurane and propofol anesthesia on arterial mechanical properties and left ventricular-arterial coupling in the dog. Arterial mechanics were assessed by traditional hemodynamics, aortic input impedance spectra, and pressure-flow plots generated by rapid caval inflow reduction. Left ventricular-arterial coupling was assessed as the ratio of end-systolic elastance to effective arterial elastance. The end-systolic elastance and the effective arterial elastance were obtained from left ventricular pressure and aortic flow data using a ‘single-beat’ estimation method. Traditional hemodynamics and pressure-flow plots demonstrated that sevoflurane causes a limited arteriolar vasodilation and causes arterial hypotension essentially by a decrease of cardiac output. Propofol insignificantly decreases cardiac output, but is an “actual” arteriolar dilator. The impedance spectra demonstrated that sevoflurane and propofol do have different effects on the elastic properties of large conduit arteries. Sevoflurane increased the characteristic impedance and reduced arterial compliance, indicating an increased physical elastance of the arterial tree. Propofol caused an insignificant increase of the characteristic impedance and the arterial compliance remained unaltered, suggesting that propofol does have a beneficial effect on the elastic properties of the arterial tree, thereby confirming the conclusion of the first experiment (i.e. a decreased pulsatile load with propofol). Sevoflurane impaired ventricular-arterial coupling by decreasing end-systolic elastance and increasing effective arterial elastance. Propofol maintained left ventricular-arterial coupling: the end-systolic elastance and effective arterial elastance remained unchanged and as consequence the ratio of end-systolic elastance to effective arterial elastance did not change. All results taken together we conclude that sevoflurane decreases cardiac output and left ventricular contractility, and increases the pulsatile and total load to the left ventricle. Propofol maintains cardiac output and left ventricular contractility, induces an arterial dilatation but without affecting the pulsatile and total load to the left ventricle.<p>These results, obtained in dogs, suggest that propofol, compared to volatile anesthetics, is an anesthetic, which can better preserve hemodynamic stability and homeostasis in the cardiovascular compromized patient undergoing surgery.<p>/<p>Evaluation des effets cardiovasculaires systémiques des agents anesthésiques dans le domaine du temps, le domaine de la fréquence et le plan pression-volume.<p>La stabilité cardiovasculaire est d’une importance prioritaire pour maintenir l’homéostasie pendant l’anesthésie et le séjour aux soins intensifs, et pour réduire la morbidité et mortalité cardiovasculaire pendant la période péri-opératoire.<p>L’anesthésie générale exerce des effets marqués sur le système cardiovasculaire. Généralement une hypotension artérielle systémique est observée, avec la possibilité d’une hypoperfusion des organes vitaux et ultérieurement des lésions de ces mêmes organes. Donc l’éclaircissement des mécanismes des effets cardiovasculaires de l’anesthésie générale est important pour prévenir et traiter les perturbations cardiovasculaires, et pour effectuer le choix optimal de la gestion anesthésique.<p>La question de la gestion anesthésique chez le patient présentant une fonction cardiovasculaire altérée se traduit essentiellement par le choix de l’anesthésie soit basée sur un agent volatile soit basée sur le propofol intraveineux.<p>Une exploration traditionnelle de l’hémodynamique comprend le mesure de la fréquence cardiaque, des pressions artérielles systémique et pulmonaire, des pressions de remplissage et du débit cardiaque. Ces mesures permettent de calculer la résistance vasculaire systémique de manière à évaluer le tonus artériel. Cela dit, la résistance vasculaire systémique calculée ne peut pas faire la différence entre des changements actifs (changements du tonus artériel) ou passifs (changements des débits) de la pression artérielle systémique. Les changements du tonus artériel doivent être évalués par des courbes pression - débit.<p>Ni les résistances vasculaires systémiques ni les courbes pression débit ne tiennent compte de la nature pulsatile de la circulation. L’exploration des effets pulsatiles<p>requiert tout d’abord la mesure des pressions instantanées et des débits instantanés. En seconde lieu, ces signaux doivent subir une décomposition harmonique (analyse de Fourier), pour afin de pouvoir calculer le spectre d’impédance vasculaire.<p>Le ventricule gauche et le système artériel sont deux éléments d’un système mécanique, dans lesquels il y a un transfert d’énergie entre la source d’énergie et sa charge. Une modification dans un des éléments nécessite une modification appropriée dans l’autre élément pour maintenir un couplage optimal entre les deux éléments, c'est-à-dire un transfert maximal d’énergie. Dans le plan pression volume, le ventricule gauche et l’arbre artériel sont considérés comme deux chambres élastiques en série.<p>La performance du ventricule gauche est quantifiée par l’élastance ventriculaire télésystolique, et la charge du système artériel est quantifiée par l’élastance artérielle effective. Le rapport entre l’élastance ventriculaire télésystolique et l’élastance artérielle effective permet de situer le « couplage ventriculo-artériel » soit en termes de maximisation du travail ventriculaire ou soit en termes d’ efficience mécanique. L’efficience myocardique est définie comme un rapport entre la puissance ventriculaire produite et l’oxygène consommé.<p>Dans la première expérimentation, nous avons étudié les effets vasculaires sur la circulation systémique du chien d’une anesthésie inhalatoire à l’isoflurane versus une anesthésie au propofol, ceci au moyen d’une exploration hémodynamique traditionnelle, les spectres d’impédance aortique et les courbes pression débit étant générées par une réduction graduelle du retour veineux. Les résistances vasculaires systémiques calculées n’ont pas décelé de différences de tonus artériolaire entre les effets d’une anesthésie inhalatoire à l’isoflurane et les effets d’une anesthésie intraveineuse au propofol. Par contre les courbes pression-débit démontrent une différence :comparé à l’anesthésie à l’isoflurane, l’anesthésie au propofol maintientt mieux la pression aortique à tous les niveaux de débit sanguin sauf aux débits les plus bas. Les spectres d’impédance démontrent une charge pulsatile réduite et des pertes d’énergie réduites avec le propofol par rapport à l’isoflurane.<p>Dans la seconde expérimentation chez le chien, nous avons étudié les effets de doses croissantes de deux agents anesthésiques généraux, le sevoflurane et le propofol, sur les caractéristiques mécaniques du système artériel et le couplage ventriculo- artériel systémique. La mécanique artérielle était étudiée par une exploration hémodynamique traditionnelle, les spectres d’impédance aortique et les courbes pression-débit étant générées par une réduction rapide du retour veineux. Le couplage ventriculo-artériel systémique était calculé par le rapport entre l’élastance ventriculaire télésystolique et l’élastance artérielle effective. L’élastance ventriculaire télésystolique et l’élastance artérielle effective ont été estimées à partir de la pression ventriculaire gauche et du débit aortique instantané en appliquant une méthode dite de « single beat ». L’hémodynamique traditionnelle et les courbes pression - débit démontrent que le sevoflurane provoque une vasodilatation artériolaire limitée et que la cause principale de l’hypotension artérielle est une réduction du débit cardiaque. Le propofol réduit le débit cardiaque d’une manière non significative, mais est un vasodilatateur artériolaire réel. Les spectres d’impédance montrent que le sevoflurane et le propofol ont des effets différents sur les caractéristiques élastiques des grosses artères à conduction. Le sevoflurane augmente l’impédance caractéristique et réduit la compliance artérielle, indiquant une augmentation de l’élastance physique de l’arbre artériel. Le propofol provoque une augmentation non significative de l’impédance caractéristique, mais la compliance artérielle reste inchangée. Ces résultats suggèrent que le propofol aurait un effet favorable sur les propriétés élastiques de l’arbre artériel, et donc confirment les conclusions de la première expérimentation, c’est-à-dire une charge pulsatile réduite avec le propofol. Le sevoflurane dégrade le couplage ventriculo-artériel à la suite d’une réduction de l’élastance ventriculaire télésystolique et d’une augmentation de l’élastance artérielle effective. Le propofol maintient le couplage ventriculo-artériel. L’élastance ventriculaire télésystolique et l’élastance artérielle effective restent par contre inchangées. Par conséquent, le rapport entre les deux élastances ne change pas. Sur base de ces résultats, nous concluons que le sevoflurane réduit le débit cardiaque et la contractilité du ventricule gauche, et augmente la charge pulsatile et totale sur le ventricule gauche. Le propofol maintient le débit cardiaque et la contractilité du ventricule gauche, et induit une dilatation artérielle sans altérer la charge pulsatile et totale sur le ventricule gauche.<p>Ces résultats, obtenus chez le chien, suggèrent que le propofol, comparé aux anesthésiques volatiles, est un anesthésique qui permet de mieux préserver la stabilité hémodynamique et l’homéostasie chez le patient présentant une fonction cardiovasculaire restreinte et devant bénéficier d’un acte chirurgical.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'enjeu de la présente thèse est de proposer de nouvelles méthodes d'analyse des données d'imagerie cérébrale acquises en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Elle s'est concentrée en particulier sur la compréhension des signaux temporels mesurés en IRMf et leur lien avec l'activité cérébrale. En effet, les variations du signal que l'on observe en IRMf sont dues à des changements de l'afflux du sang dans le cerveau et de l'oxygénation de ce sang. Ces changements sont liés à l'activité des neurones, et l'on nomme ce phénomène la réponse hémodynamique. Cette réponse hémodynamique fait l'objet d'un important effort de modélisation, de manière à mieux pouvoir interpréter les données d'IRMf. Et cette thèse contient des travaux liés à la fois à la modélisation pour elle-même, avec l'étude de certains détails des modèles hémodynamiques, et à la fois à l'utilisation de ces modèles pour l'analyse des données, avec en particulier l'analyse des données IRMf et la fusion entre des données d'IRMf et d'Electroencéphalographie (EEG). Ainsi, la première partie de la thèse est consacrée à l'utilisation de modèles hémodynamiques en IRMf. En effet, aujourd'hui, les méthodes standard d'analyse de données d'IRM fonctionnelle utilisent le Modèle Général Linéaire (GLM), qui suppose une relation linéaire entre l'activité des neurones, la réponse hémodynamique et les mesures IRMf. Nous montrons qu'il est aussi possible d'utiliser des modèles plus plausible du point de vue biologique, et éventuellement non-linéaires pour analyser les données. A la place de la régression linéaire utilisée habituellement, nous proposons une identification de modèle basées sur une minimisation d'énergie, et nous proposons d'adapter les tests de Fisher utilisés habituellement dans le cadre du GLM pour pouvoir réaliser dans le nouveau cadre la détection d'activations, le test d'hypothèses cognitives, ainsi que des comparaisons entre différents modèles. La seconde partie quant à elle est expérimentale: nous avons étudié les équations de différents modèles hémodynamiques grâce à des expérience d'Imagerie Optique chez le singe éveillé, dans le cadre d'une collaboration avec Ivo Vanzetta dans l'équipe "Dynamique de la perception visuelle et de l'action'' au CNRS Marseille. Nous nous sommes intéressés en particulier à la dynamique du flux sanguin, qui est de première importance car elle fait le lien entre les activités électriques et métaboliques et les changements du volume et de l'oxygénation du sang. Nous avons mis en évidence des aspects de la réponse hémodynamique qui ne sont pas prévus par les modèles actuels, tels qu'une non-linéarité de cette réponse du flux par rapport à l'intensité de la réponse électrique. Par ailleurs, dans le cadre de la même collaboration, nous avons conçu une méthode pour estimer la vitesse des globules rouges dans les vaisseaux sanguins filmés en Imagerie Optique, qui constitue une nouvelle technique de mesure de ce flux sanguin. Enfin, dans la troisième partie, nous avons étendu les méthodes présentées dans la première partie à l'analyse de données de modalités multiple, et en particulier, proposons une méthode pour estimer l'activité cérébrale à partir d'enregistrement simultanés en IRMf et en EEG. Cette méthode est validée sur des données synthétiques. Le présent synopsis résume les points importants de ces travaux: les objectifs, les méthodes, les conclusions et conséquences pour chaque chapitre. Nous avons également tenté d'en présenter une critique objective, en mentionnant à la fois ce qui constitue des contributions originales et les faiblesses restantes. Nous espérons que ce résumé permettra au lecteur de se repérer rapidement dans cette thèse, et de bien comprendre les relations entre ses différentes composantes.

Dans le but de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement des régions cérébrales impliquées dans le traitement et la modulation de la perception douloureuse, la première partie de cette thèse s'intéresse à l'évaluation en IRMf des modifications de la réponse cérébrale à la douleur grâce à deux modulations de la perception douloureuse. La première s'intéresse à l'effet d'un contexte émotionnel négatif sur la perception douloureuse afin de dissocier des aires cérébrales répondant à la douleur, les réponses liées à la composante émotionnelle. La deuxième s'intéresse à l'effet d'une manipulation de l'appréciation de la durée d'une stimulation douloureuse sur la perception de la douleur. L'utilisation d'une illusion permet, pour une intensité de stimulation thermique donnée, de modifier la perception douloureuse et d'évaluer les zones cérébrales impliquées dans ce type de modulation. Nous avons modulé la douleur perçue et pu observer que l'émotion met en jeu la partie prégénuale du cortex cingulaire antérieur, tandis que l'illusion d'une durée raccourcie met en jeu un réseau occipito-pariétal attentionnel. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la caractérisation du décours temporel de la réponse hémodynamique dans deux régions importantes pour le traitement de l'information douloureuse qui sont l'insula et le cortex cingulaire. La douleur est caractérisée par une latence de la réponse plus courte, par rapport à une stimulation non-douloureuse, dans l'insula antérieure et le cortex cingulaire moyen, tandis qu'il est possible de différencier une stimulation douloureuse d'une stimulation non-douloureuse grâce à l'amplitude de la réponse dans l'insula postérieure.

La douleur est une expérience complexe et multidimensionnelle, elle peut donc être modulée par de nombreux facteurs. Dans le but de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement respectif des régions cérébrales impliquées dans le traitement et la modulation de la perception douloureuse, la première partie de cette thèse s'intéresse à l'évaluation en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) des modifications de la réponse cérébrale à la douleur grâce à deux modulations de la perception douloureuse. La première étude s'intéresse à l'effet d'un contexte émotionnel négatif sur la perception douloureuse afin de dissocier des aires cérébrales répondant à la douleur, les réponses liées à la composante émotionnelle. La deuxième étude s'intéresse à l'effet d'une manipulation de l'appréciation de la durée d'une stimulation douloureuse sur la perception de la douleur. L'utilisation de cette illusion permet, pour une intensité de stimulation thermique donnée, de modifier la perception douloureuse et d'évaluer les zones cérébrales impliquées dans ce type de modulation. Nous avons réussi à augmenter ou diminuer la douleur perçue et pu observer que l'émotion met en jeu la partie prégénuale du cortex cingulaire antérieur, tandis que l'illusion d'une durée raccourcie met en jeu un réseau occipito-pariétal plus attentionnel. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la caractérisation du décours temporel de la réponse hémodynamique enregistrée en fMRI dans deux régions importantes pour le traitement de l'information douloureuse qui sont l'insula et le cortex cingulaire. La douleur est caractérisée par une latence de la réponse hémodynamique plus courte, par rapport à une stimulation non-douloureuse, dans l'insula antérieure et le cortex cingulaire moyen, tandis qu'il est possible de différencier une stimulation douloureuse d'une stimulation non-douloureuse grâce à l'amplitude de la réponse hémodynamique dans l'insula postérieure.

La pratique régulière d’une activité physique (AP) est un important message de santé publique. L’AP améliore non seulement la santé cardiovasculaire via l’augmentation de la production de NO (nitric oxide) par l’endothélium vasculaire mais aussi la santé cérébrale via l’augmentation des taux de BDNF (brain-derived neurotrophic factor) dans le cerveau. Comme la synthèse et la sécrétion de BDNF sont proportionnelles à l’activité neuronale, il est généralement admis que l’élévation des taux cérébraux de BDNF induite par l’AP est à relier à l’hyperactivité neuronale. Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle l’élévation du flux sanguin dans les vaisseaux de la circulation cérébrale pendant la réalisation de l’AP contribue à augmenter les taux cérébraux de BDNF. Les expériences ont été menées chez des rats soumis ou non à l’AP (tapis roulant). Nos résultats montrent : 1) que l’augmentation des taux de BDNF induite par l’AP (tapis roulant, 18m/min, 30 min/j, 7j consécutifs) est moindre lorsque l’augmentation du flux sanguin pendant la réalisation de l’AP, est prévenue par un clampage mono- ou bi- carotidien, 2) que l’effet de l’AP sur les taux de BDNF dépend de l’intensité de l’AP ( tapis horizontal versus déclive descendant), 3) que la dysfonction endothéliale (modèle de rat spontanément hypertendu) et le traitement par un inhibiteur de NO synthase diminuent les effets de l’AP sur les taux cérébraux de BDNF et 4) qu’il existe une association positive entre les taux cérébraux de BDNF et la production de NO par l’endothélium vasculaire.L’ensemble de nos résultats suggère que l’augmentation des taux cérébraux de BDNF induite par l’AP met en jeu l’augmentation du flux sanguin dans les vaisseaux de la circulation cérébrale et, plus précisément, l’augmentation de la production endothéliale de NO qui en résulte. Ils fournissent de nouvelles données pour comprendre le lien existant entre fonction endothéliale et performances cognitives, soulevant l’idée selon laquelle les modalités d’AP pour améliorer la santé cérébrale doivent être différentes en cas de pathologies associées à une dysfonction endothéliale. / The regular practice of physical activity (PA) is an important public health message. PA not only improves cardiovascular health through the increase in NO (nitric oxide) production by the vascular endothelium but also through the increase levels in brain BDNF (brain-derived neurotrophic factor) levels. As the synthesis and secretion of BDNF are proportional to neuronal activity, it is generally accepted that PA-induced brain BDNF levels elevation is linked to neuronal hyperactivity. We tested the hypothesis that the increase in blood flow in cerebrovasculature during PA contributes to increase brain BDNF levels. The experiments were carried out in sedentary and trained rats (treadmill). Our results show that: 1) brain BDNF levels elevation induced by PA (treadmill, 18m /min, 30 min /day, 7 consecutive days) is lower when the normal rise of cerebral blood flow during the PA is prevented by occluding one or both common carotid arteries, 2) the effect of PA on brain BDNF levels is dependent on PA intensity (horizontal versus downhill), 3) the presence of endothelial dysfunction (spontaneously hypertensive rat model) as well as NO synthase inhibition decrease the effects of PA on brain BDNF levels and 4) there is a positive association between brain BDNF levels and vascular endothelium NO production .Collectively, our results suggest that increase in brain BDNF levels, induced by PA, involves increase in cerebrovasculature blood flow and more precisely elevation in endothelium NO production. They provide new data for understanding the relationship between endothelial function and cognitive performance, raising the idea that PA modalities to improve brain health might be different in pathologies diseases with endothelial dysfunction.

L'aorte conduit le sang oxygéné aux organes et amortit l'onde pulsatile cardiaque. Au cours du vieillissement, elle est exposée à des altérations hémodynamiques et à une rigidité augmentée, elle-même associée à la mortalité.L'objectif de ma thèse est de proposer, à partir de l'IRM et des simulations, des indices non-invasifs de l'hémodynamique aortique locale, qui soient simples, rapides et complémentaires aux indices IRM de géométrie et de fonction aortiques établis.Un premier volet est consacré au développement et la personnalisation d'un modèle 1D de l'aorte descendante, validé qualitativement et quantitativement avec des données IRM sur 7 sujets, afin d'extraire des paramètres de pression, vitesse et surface.Un second volet, dédié aux données IRM, est centré sur :la comparaison de 7 méthodes d'évaluation de la pulsatilité aortique et leur validation avec la référence sur 70 sujets sainsla quantification du flux réverse aortique et l'étude de sa variation avec l'âge, ainsi que l'identification de ses déterminants sur 96 sujets sainsl'estimation automatique d'indices hémodynamiques de la sténose valvulaire aortique (SVA) et leur comparaison à l'échocardiographie Doppler sur 53 patients avec une SVA et 21 contrôles.Ainsi, le modèle aortique pourrait aider à identifier les déterminants des altérations aortiques et à consolider les observations in vivo. Par ailleurs, les outils mis au point pour l'analyse reproductible des données d'IRM fournissent des indices caractéristiques du vieillissement, qui pourraient être étudiés vis-à-vis des organes cibles (coeur, cerveau, rein, etc.) dans les pathologies cardiovasculaires (hypertension artérielle, drépanocytose). / The aorta conducts oxygenated blood to organs and also cushions the cardiac pulse wave. Such artery is exposed to age-related hemodynamic alterations and increased stiffness, which is associated with mortality. The objective of my PhD thesis is to propose, using MRI and numerical simulations, non-invasive indices of local aortic hemodynamics, which would be simple, fast and complementary to established aortic geometry and function MRI indices. A first work aims at developing and personalizing a 1D model of the descending aorta, as well as validating such model both qualitatively and quantitatively against MRI data acquired in 7 subjects, to eventually extract pressure, velocity and area parameters. A second work, which is based on MRI data, focuses on: the comparison of 7 methods for the evaluation of aortic pulsatility and their validation against the reference method in 70 healthy subjects, the quantification of aortic reverse flow and its variation with age, as well as the identification of its prime determinants in 96 healthy subjects, : the automated estimation of hemodynamic indices in aortic valve stenosis (AVS) as well as their comparison with the reference Doppler echocardiography, in 53 patients with AVS and 21 controls. Thus, the aortic model could help to identify determinants of aortic alterations and to strengthen in vivo observations. Besides, software tools developed for the reproducible analysis of MRI data provide indices that are characteristic of aging, and which could be studied in relation to end-target organs damage (heart, brain, kidney, etc.) in the setting of cardiovascular pathologies (hypertension, sickle cell disease).

L'utilité de toute technique de monitorage hémodynamique en réanimation est de procurer des informations fiables et reproductibles sur l'état cardio-circulatoire d'un patient présentant un état de choc. Les valeurs recueillies vont permettre au réanimateur de comprendre l'état dans lequel se trouve le patient et de prendre des décisions thérapeutiques plus éclairées dans le but d'optimiser l'état hémodynamique du patient et d'améliorer son pronostic. La surveillance hémodynamique est nécessaire pour évaluer la perfusion tissulaire globale et régionale. La correction de l'instabilité hémodynamique et de l'hypoperfusion tissulaire est essentielle pour prévenir la survenue d'une défaillance multiviscérale. La pratique de la réanimation est caractérisée par une relation temporelle très étroite entre la surveillance, la prise de décision et le traitement. Pour ce faire, le médecin réanimateur dispose d'un arsenal d'appareils de monitorage. Mais avant d'utiliser un dispositif, il est impératif que le clinicien ait de solides connaissances de la physiopathologie des états de choc afin de savoir quelles sont les paramètres qu'il souhaite monitorer. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous nous sommes d'abord appliqués à rappeler quels sont les paramètres de monitorage hémodynamique disponibles pour le clinicien et le rationnel physiopathologique. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons présenté une revue des travaux originaux, les revues et les commentaires réalisés par l'auteur au cours de ces 4 dernières années sur plusieurs techniques de monitorage hémodynamique. Enfin, dans la troisième partie de ce travail, nous avons détaillé deux études expérimentales animales sur un modèle porcin en choc hémorragique : la première étudiant l'influence de l'hypovolémie sur le shunt intrapulmonaire d'animaux soumis à un syndrome de détresse respiratoire aigu par acide oléique et la seconde étude concernant l'impact des amines vasopressives sur les indices dynamiques de la réponse au remplissage vasculaire. Ces deux travaux expérimentaux mettent en évidence la complexité d'interprétation du monitorage hémodynamique dans des situations complexes comme le choc hémorragique / The usefulness of any technique hemodynamic monitoring in the ICU is to provide reliable and reproducible information on the cardio-circulatory status of a patient with shock. The collected values will allow the intensivist to understand the condition in which the patient is located and to take more informed treatment decisions in order to optimize the hemodynamic status and improve patient prognosis. Hemodynamic monitoring is needed to assess global and regional tissue perfusion. The correction of hemodynamic instability and tissue hypoperfusion is essential for prevent the occurrence of multiple organ failure. The practice of resuscitation is characterized by a very close temporal relationship between the monitoring, decision making and processing. To do this, numbers of monitoring devices are available. But before using a device, it is imperative for the clinician to have the knowledge of the pathophysiology of states shock to find out which parameters he wishes to monitor. In the first part of this thesis, we first recalled which hemodynamic monitoring parameters are available for the clinician and there pathophysiological rationals

La régénération hépatique après résection hépatique majeure ne se fait pas toujours de la même façon et une partie importante des facteurs déterminants de la régénération pourrait être liée aux constantes hémodynamiques hépatiques.Le but de nos travaux a été d'étudier cette relation en se basant notamment sur les modèles expérimentaux d'hépatectomie chez le gros animal. Nous avons étudié la régénération sur forme de volume mesuré en imagerie, examen anatomopathologique, prolifération des hépatocytes et des vaisseaux dans le parenchyme hépatique jusqu'à une reconstruction 3D du lobule hépatique.Nos résultats indiquent des liens forts entre l'hémodynamique et la qualité de la régénération et laissent entrevoir la possibilité d'agir sur les composantes hémodynamique. / Liver regeneration after liver resection does not occur in the same way in different conditions. A major determining factor of the regeneration could be the hemodynamic environment of the regenerating liver.The aim of our work was to study the relationship between liver regeneration and hemodynamic parameters, based mainly on experimental models of liver resection in large animals. We studied regeneration as CT scan volume, histopathology, hepatocyte proliferation and vessel neoformation inside the liver parenchyma, up to 3D reconstruction of the liver lobule.Our results show important relationships between liver hemodynamics and liver regeneration and let imagine the possibility to modulate hemodynamic parameters in order to modify liver regeneration.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 octobre 2023) / L'insuffisance rénale chronique (IRC) est une maladie chronique associée à de nombreux désordres métaboliques et endocriniens qui mènent à une augmentation de la rigidité artérielle, notamment de l'aorte. La rigidité aortique en IRC amène de nombreuses conséquences hémodynamiques et cliniques, dont les maladies cardiovasculaires et les troubles cognitifs. En IRC terminale, des traitements de suppléance rénale, dont l'hémodialyse, permettent de prolonger la vie des patients. L'hémodialyse n'est toutefois pas sans conséquences, ayant été associée à une accélération du déclin cognitif. Les mécanismes qui sous-tendent cette association demeurent toutefois mal compris. L'objectif général de ce mémoire est d'investiguer les conséquences hémodynamiques systémiques et cérébrales de l'hémodialyse et ses différentes formes d'accès vasculaire. D'abord, les chapitres 2 à 4 font état des connaissances concernant l'impact chronique de l'IRC sur les propriétés biomécaniques de l'arbre artériel et sur les mécanismes de régulation du débit sanguin cérébral (DSC). Par la suite, les chapitres 5 à 7 se concentrent sur les conséquences hémodynamiques aiguës de l'hémodialyse, notamment sur la relation entre la rigidité artérielle et la pulsatilité du DSC. Finalement, les annexes A et B abordent l'impact de la création d'une fistule artérioveineuse sur des paramètres d'analyse de l'onde de pouls prédicteurs de mortalité chez les insuffisants rénaux terminaux. L'étude présentée au chapitre 6 démontre que chez des patients insuffisants rénaux terminaux, le DSC estimé dans l'artère cérébrale moyenne diminue durant l'hémodialyse, de même que la pulsatilité du DSC. Par ailleurs, l'étude met en évidence une association entre la pulsatilité du DSC et la rigidité artérielle cérébrale qui a été mesurée par une méthode novatrice au grand potentiel d'applicabilité clinique. En somme, les trouvailles rapportées dans ce mémoire contribuent à étoffer la littérature scientifique sur les conséquences hémodynamiques et cliniques de l'hémodialyse, une littérature en émergence. / Chronic kidney disease is a chronic illness associated with numerous metabolic and endocrine disorders that lead to increased arterial stiffness, particularly of the aorta. Aortic stiffness in CKD is associated with numerous hemodynamic and clinical consequences, including cardiovascular disease and cognitive impairment. When CKD reaches an end-stage, renal replacement therapies, including hemodialysis, can prolong the life of patients. However, hemodialysis is not without consequences, as it has been associated with accelerated cognitive decline in CKD. The mechanisms underlying this association, however, remain poorly understood. The general objective of this masters' thesis is to investigate the systemic and cerebral hemodynamic consequences of hemodialysis and its different forms of vascular access. To begin, Chapters 2 to 4 summarize the available evidence regarding the chronic impact of CKD on the biomechanical properties of the arterial tree and on the regulatory mechanisms of cerebral blood flow (CBF). Subsequently, Chapters 5 to 7 focus on the acute hemodynamic consequences of hemodialysis, including the relationship between arterial stiffness and cerebral blood flow pulsatility. Finally, Appendices A and B discuss the impact of arteriovenous fistula creation on pulse wave analysis parameters predictive of mortality in end-stage renal disease (ESRD). The study presented in Chapter 6 shows that in patients with ESRD, estimated CBF in the middle cerebral artery decreases during hemodialysis, along with CBF pulsatility. In addition, the study shows an association between CBF pulsatility and cerebral arterial stiffness that was measured by a novel method with great potential for clinical applicability. In sum, the findings reported in this dissertation contribute to the emerging scientific literature on the hemodynamic and clinical consequences of hemodialysis.

L'hypertension artérielle pulmonaire est caractérisée par l'augmentation des résistances vasculaires pulmonaires, conduisant à l'insuffisance cardiaque et à la diminution de tolérance à l'effort. Les tests d'effort permettent d'évaluer la sévérité de l'hypertension artérielle pulmonaire et la réponse aux traitements. Cependant, la réponse hémodynamique à l'exercice et les facteurs influençant la capacité à l'exercice demeurent mal définis. Nous avons documenté une corrélation linéaire insoupçonnée entre la pression de l'artère pulmonaire et la fréquence cardiaque à l'exercice. Ceci était indépendant du volume d'éjection et des résistances vasculaires pulmonaires. L'augmentation du débit cardiaque était principalement liée à l'augmentation de la fréquence cardiaque. Au moment du diagnostic, le volume d'éjection de repos et la réponse en fréquence cardiaque à l'exercice étaient les seules variables indépendamment liées à la capacité à l'exercice. Sous traitement, les changements de tolérance à l'effort observés étaient principalement liés aux changements hémodynamiques à l'exercice, incluant la réponse en fréquence cardiaque.La réponse hémodynamique à l'exercice est largement impliquée dans la physiopathologie de l'intolérance à l'effort dans l'hypertension artérielle pulmonaire. La réponse chronotrope est une composante importante de cette capacité d'adaptation hémodynamique.