Le retard de croissance intra-utérin par altérations vasculaires placentaires affecte 4% des grossesses actuelles. Ses mécanismes d’installation encore inconnus ont un impact pédiatrique important responsable d’une mortalité non négligeable. La combinaison d’un retard de croissance intra-utérin et de modifications vasculaires placentaires sur un modèle animal est nécessaire pour comprendre ces mécanismes et envisager une étude thérapeutique ultérieure. Le but de ce projet est de mettre au point dans un premier temps un modèle animal qui associe au retard de croissance intra-utérin les modifications vasculaires placentaires retrouvées dans la physiopathologie humaine. Pour cela, deux modèles animaux murins ont été étudiés : l'hyperthermie en fin de gestation et l’anémie par carence martiale pré et péri-gestationnelle. Une étude qualitative et quantitative par échographie (échographie Doppler et échographie de contraste) associée à une étude anatomopathologique. immuno-histochimiques et spectroscopique des placentas a été réalisée. L’optimisation du modèle animal définitif a requis dans un premier temps la mise au point de repères anatomiques inexistants à l'heure actuelle permettant la reproductivité des mesures échographiques ainsi que la mise en évidence de l’innocuité du produit de contraste échographique utilisé. Une étude placentaire globale nous a permis d’enregistrer des modifications structurelles liées au modèle analysé. L’étude de ces deux modèles animaux nous a permis d’établir un protocole de mesure standardisé et de mettre en évidence l’absence d’effet de l’utilisation du produit de contraste échographique sur la gestation. L’hyperthermie tout comme la carence martiale sont responsables d'un retard de croissance intra-utérin avec un effet dose dépendant. Les modifications vasculaires placentaires retrouvées dans le modèle hyperthermie à type d'ischémie-hémorragique n’apparaissent pas consécutives à des modifications vasculaires installées mais séquellaires de cet incident aigu. Les modifications hémodynamiques enregistrées dans le cadre de la carence martiale sont plutôt en faveur de modifications vasculaires en accord avec la pathologie humaine. L’étude spectroscopique ne met pas en évidence de changement métabolomique particulier. Ces deux modèles permettent donc l’installation d’un retard de croissance intra-utérin corrélé positivement à l’intensité du protocole. Le modèle anémie tend à se rapprocher au mieux de la pathologie humaine ; son étude reste à approfondir sur des effectifs plus conséquents. / The intra-uterin growth restriction by placental vascular modifications affects 4% of the current pregnancies. lt’s still unknown installation mechanism has an important pediatric impact with a significant mortality. The association of intra-uterin growth restriction and placental vascular defects on an animal model is necessary to understand this mechanism and envisage a therapeutic study later. The aim of Ibis project is to establish at first an animal model which associates intra-uterin growth restriction and vascular placental modifications found in the human physiopathology For that purpose, two murine models were studied : hyperthermia at the end of the gestation and anaemia by iron deficiency before and during the gestation. A qualitative and quantitative study by ultrasonography (Doppler ultrasonography and contrast ultrasonography) associated with anatomopathological, immune-histochemical and spectroscopic studies of the placentas was realized. The optimization of the definitive animal model required at first anatomical marks development, allowing reproduction of the ultrasonographic measures as well as revelation of the ultrasound contrast product harmlessness. A global placental study allowed us to note structural modifications connected to the analyzed model. The study of these two animals models allowed us to establish a standard measuring protocol and show that ultrasonographic contrast product use had no effect on the gestation. The hyperthermia, as the iron deficiency, is responsible of an intra-uterin growth restriction with a positive effect dose related. The vascular placental modifications found in the hyperthermia model as hemorrhage and ischaemia areas do not appear as the result of vascular modifications but after-effects of this acute incident. The hemodynamical modifications registered within the framework of the iron deficiency are rather in favour of vascular modifications in agreement with the human pathology. The spectroscopic study does not show metabolomic modifications. These two models allow the installation of an intra-uterin growth restriction positively correlated with the protocol intensity. The anaemia model gets closer to the human pathology; its study remains b he continued with more consequent numbers.

Le dépistage et le diagnostic de l’insuffisance placentaire (IP), qu’il s’agisse du retard de croissance intra-utérin (RCIU) ou de la prééclampsie (PE), sont des enjeux majeurs de santé publique. En pratique clinique, les propriétés mécaniques du placenta ne sont pas explorées, pourtant des modifications de son architecture tissulaire pourraient engendrer des variations d’élasticité. Parmi les méthodes d’élastographie ultrasonore (US), l’élastographie transitoire paraît adaptée pour une telle application. Cette technique consiste à calculer la vitesse de l’onde de cisaillement (Cs) générée par une vibration externe se propageant dans le milieu considéré. Les valeurs d’élasticité obtenues à partir des méthodes US actuelles ne sont calculées qu’à une fréquence unique. Une modification structurelle du tissu pouvant correspondre à une loi de puissance particulière de la dispersion fréquentielle de Cs, nous avons évalué l’intérêt d’une approche multifréquentielle pour distinguer l’élasticité des placentas normaux et celle de placentas présentant des signes d’IP au troisième trimestre de la grossesse. Nous avons développé un dispositif préliminaire en onde plane (pour l’exploration ex vivo) permettant de valider le principe de la méthode proposée, puis un dispositif d’élastographie transitoire 2D (exploration ex vivo et in vivo). Les données sont ajustées au moyen d’un modèle rhéologique fractionnaire dans lequel le comportement en fréquence est modélisé par une loi de puissance (exposant n du modèle). Nous avons montré que les placentas RCIU présentent des valeurs de Cs et n inférieures à celles des placentas normaux ou des PE. Cette diminution de n pourrait s’expliquer par les lésions anatomopathologiques du RCIU et la diminution de Cs est cohérente avec l’étude d’un modèle murin de RCIU par ligature utérine. Enfin, l’analyse de la dispersion fréquentielle est faisable chez la femme enceinte. La valeur ajoutée de la méthode développée devrait désormais être testée lors d’une large étude clinique. / Screening and diagnosis of placental insufficiency (PI), whether intrauterine growth restriction (IUGR) or preeclampsia (PE) are major public health issues. In clinical practice, the mechanical properties of the placenta are not explored; however changes in its tissue architecture could cause variations in elasticity. Among the ultrasound (US) elastography methods, transient elastography seemed suitable for such an application. This technique consists in calculating the shear wave speed (Cs) generated by an external vibration propagating in the medium under consideration. Elasticity values obtained from current US methods are calculated at a single frequency. As a structural modification of the tissue may correspond to a particular power law of frequency dispersion of Cs, we evaluated the interest of a multifrequency approach to distinguish the elasticity of healthy placentas and that of placentas with PI signs in the third trimester of pregnancy. We have developed a preliminary plane wave device (for ex vivo exploration) to validate the principle of the proposed method, and then a 2D transient elastography device (ex vivo and in vivo exploration). The data is adjusted using a fractional rheological model where the frequency behavior is modeled by a power law (exponent n of the model). We have shown that IUGR placentas have Cs and n values lower than those of healthy placentas or PE. This decrease in the n value could be explained by histopathological lesions of IUGR. As for the decrease of Cs in cases of IUGR, this result is consistent with the study of an IUGR rat model by uterine ligation. Finally, the frequency dispersion analysis is feasible in pregnant women. The added value of this method should now be tested in a large clinical study.

La distinction entre les fœtus constitutionnellement petits de ceux qui présentent une réelle restriction de croissance liée à une insuffisance placentaire n’est pas aisée avec les mesures échographiques utilisées en pratique courante. Le retard de croissance intra-utérin (RCIU) est responsable d’une part importante de la prématurité induite, et d’une augmentation du risque de mortalité et de morbidité néonatales. C’est pourquoi, l’amélioration de la connaissance de la vascularisation placentaire est indispensable pour mieux identifier et prendre en charge les situations d’hypoxie chroniques foetales associées à l’insuffisance placentaire.Pour quantifier la vascularisation les modalités d’imagerie de perfusion disponibles sont l’échographie et l’IRM. Les études évaluant la quantification de la perfusion placentaire par échographie de contraste sont peu nombreuses. Les avantages et les limites de cet examen ont été évalués sur un modèle murin de RCIU par ligature vasculaire. Ainsi, l’échographie de contraste permettait de quantifier une baisse de la perfusion placentaire sur un modèle de RCIU sans que l’on puisse observer de passage d’agents de contraste ultrasonores au travers la barrière placentaire. Les résultats obtenus ont été comparés aux données obtenues par l’IRM de perfusion. Les paramètres quantitatifs obtenus à partir des courbes de cinétiques du contraste pour chacune des deux modalités d’imagerie étaient comparables sur un modèle identique de RCIU murin. Enfin, une méthode d’étude de l’oxygénation placentaire par imagerie photoacoustique a été évaluée. Cette modalité d’imagerie non invasive permettait d’obtenir en temps réel l’oxygénation placentaire, avec cependant une profondeur limitée d’exploration. Le placenta semblait se comporter comme une réserve en oxygène au cours de l’étude d’une séquence hypoxie – hyperoxygénation maternelle avec une désaturation moins importante que celle observée dans les autres tissus maternels. / To identify fetuses small for their gestational-age who have reached their appropriate growth potential from growth-restricted fetuses due to placental insufficiency is uneasy. Intra Uterine Growth Restriction (IUGR) increases the risk for indicated preterm delivery, neonatal mortality and morbidity. Therefore, improving the knowledge of the placental perfusion is essential to better identify and manage fetal chronic oxygen deprivation associated with placental insufficiency.Contrast Enhanced Ultrasound (CEUS) and MRI are two imaging modalities available to quantify placental perfusion. However, few studies focus on the quantification of placental perfusion with CEUS. First, the advantages and limitations of CEUS were presented in an IUGR rat model by uterine ligation. The placental perfusion observed by CEUS was significantly decreased in the ligated horn. No contrast enhancement was observed in the umbilical vein or the fetus. Then, we compared the CEUS parameters to results obtained by MRI perfusion. Perfusion parameters were obtained from the signal intensity decay curve for the two imaging modalities. Results of such perfusion parameters were comparable in the same IUGR rat model. Finally, we evaluated the response of the placenta to oxygenation by photoacoustic imaging. PA imaging is a real-time, non-invasive method to evaluate placental oxygenation without contrast agents. Our results suggesting that placenta is less affected than maternal tissue by the decline in maternal oxygenation. The placenta may play an important role in protecting the feus against hypoxia.

Ce travail de thèse se propose d’étudier le retard de croissance intra-utérin sous l’angle de la cytogénétique placentaire, avec deux approches distinctes et complémentaires. La première approche visera à réévaluer l’influence des anomalies chromosomiques limitées au placenta sur la croissance fœtale, car des études précédentes ont rapporté des résultats contradictoires à ce sujet. La première partie de ce travail permettra en outre d’étudier l’incidence et l’influence de la disomie uniparentale chez les fœtus issus des grossesses compliquées d’une anomalie chromosomique limitée au placenta. La deuxième approche de notre travail s’intéressera à la longueur de structures chromosomiques particulières, les télomères, au niveau placentaire. Il a récemment été décrit que la longueur des télomères des cellules placentaires était réduite au terme des grossesses compliquées d’un retard de croissance intra-utérin. La longueur télomérique placentaire n’a jamais été évaluée au cours de ces grossesses et pourrait potentiellement être utilisée comme biomarqueur placentaire du retard de croissance intra-utérin. La deuxième partie de ce travail nous permettra également d’évaluer le nombre de copies des régions chromosomiques portant les gènes codant pour les principales sous-unités du complexe enzymatique télomérase et de rechercher la présence d’agrégats télomériques au niveau placentaire en cas de retard de croissance intra-utérin. / This thesis proposes to study intrauterine growth restriction in terms of cytogenetics of placenta, with two distinct and complementary approaches. The first approach will be to reassess the influence of confined placental mosaicism on fetal growth, as previous studies have reported conflicting results on this issue. The first part of this work will also study the influence of fetal uniparental disomy in case of confined placental mosaicism. The second approach of our work will focus on the length of terminal chromosomal structures, telomeres, at the placental level. It has recently been reported that telomere length was reduced in placental cells collected at term in pregnancies complicated by intrauterine growth restriction. Placental telomere length has never been evaluated in ongoing pregnancies and it could potentially be used as a placental biomarker of intrauterine growth restriction. The second part of this work will also focus on the copy number of chromosomal regions carrying genes encoding the main subunits of the telomerase enzyme complex and will look for the presence of placental telomeric aggregates in case of intrauterine growth restriction.