Résumé: L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil de choix en clinique pour la détection des maladies cardiovasculaires. Ses résolutions spatiale et temporelle élevées en font une technique fiable pour l'évaluation de la structure, de la fonction, de la perfusion ou encore de la viabilité du muscle du myocarde. Les modèles animaux, et plus particulièrement le rat et la souris transgénique, sont de plus en plus utilisés pour étudier les gènes et les mécanismes biologiques mis en cause dans les maladies cardiaques. L'IRM est devenue la méthode de référence pour l'étude non-invasive de ces modèles, et ce malgré des différences physiologiques comme la fréquence cardiaque élevée (jusqu'à 600 battements par minute chez la souris) ou la taille de l'animal qui rendent l'acquisition d'images plus ardue que dans le cadre clinique. Cependant, il est possible d'obtenir des images de bonne qualité grâce aux appareils dédiés à haut Champ, à des nouvelles stratégies de synchronisation des acquisitions et à l'utilisation de séquences d'impulsions optimisées pour l'imagerie du petit animal. Les travaux rapportés dans ce mémoire portent sur la mise en place de ces techniques sur l'appareil IRM 7 T du Centre d'Imagerie Moléculaire de Sherbrooke (CIMS). Nous donnons un aperçu des possibilités offertes par l'IRM cardiaque chez le petit animal, puis nous présentons le matériel et les méthodes utilisées pour réaliser l'étude de la fonction cardiaque chez le rat avec l'imagerie cinématique. Dans cette étude, nous proposons l'utilisation d'une technique de débruitage afin d'améliorer l'évaluation quantitative des paramètres de la fonction cardiaque. Enfin, nous détaillons le développement de deux séquences d'impulsions appliquées à un modèle d'infarctus du myocarde chez le rat : une séquence d'inversion-récupération pour l'imagerie de rehaussement tardif au gadolinium et une séquence de préparation T2 pour l'imagerie de pondération T2. // Abstract: Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a clinically valuable tool for the detection of cardiovascular diseases. Its high temporal and spatial resolutions have established it as a reliable technique for assessment of cardiac structure, fonction, perfusion, and myocardial viability. Animal models, and particularly rats and transgenic mice, are increasingly used for the study of genes and biological mechanisms involved in heart diseases. MRI has become the gold-standard for the non-invasive examination of these models, despite physiological differences such as the rapid heart rate (up to 600 beats per minute for the mouse) and the animal size, that make its application more challenging than clinical imaging. However, high-quality images can be obtained with dedicated high-field MRI scanners, novel gating strategies and optimised pulse sequences. The work reported in this thesis consists in the implementation of these techniques on the dedicated 7 T MRI scanner at the Sherbrooke Molecular Imaging Center. We first provide an overview of the possibilities offered by cardiac MRI in small animals, then we present the material and methods for the study of cardiac function in rats with cine-imaging. In this study, we propose the use of a denoising technique as a way to improve the evaluation of global cardiac function parameters. Finally, we explain in detail the development of two pulse sequences for their application in a myocardial infarction model : an inversion-recovery sequence for late gadolinium enhancement imaging and a T2-prepared sequence for T2-weighted imaging.

La mort subite est un problème majeur de santé publique. Plus de 75% des morts subites sont d'origine coronaire et la mort subite est le principal mode de décès des infarctus du myocarde (IDM). Une analyse des similitudes et associations entre les deux est nécessaire. Les IDM survenant en heures non ouvrables ont une mortalité accrue. Par une analyse des données du registre francilien du Centre d'Expertise Mort Subite, nous avons constaté une surmortalité en dehors des heures ouvrables suite à une prise en charge initiale moins optimale, la prise en charge médicalisée n’étant pas influencée par l'horaire. Il devient clair que les efforts devraient se focaliser sur la prise en charge très précoce de la mort subite pour améliorer son pronostic.La deuxième partie a visé à identifier, parmi les IDM, ceux à risque de mort subite préhospitalière, afin d’anticiper sa survenue. A partir du registre e-MUST des IDM en Ile-de-France, nous avons identifié 5 facteurs associés à un risque accru de mort subite pré-hospitalière (âge jeune, absence de diabète et d'obésité, dyspnée, délai court entre le début de douleur et l'appel des secours). Nous avons ainsi créé et validé en interne et externe, un score de risque de mort subite. / It becomes clear that efforts should focus on early SCA management. The second part therefore aimed on identifying, among STEMI patients, those at risk of pre-hospital SCA, to plan early SCA management before it occurs. In the e-MUST registry for STEMI in the Greater Paris Area, we identified 5 simple predictors of pre-hospital SCA (young age, absence of obesity, absence of diabetes mellitus, shortness of breath, and short delay between pain onset and call to emergency medical services) that we used to build an SCA prediction score that we validated internally and externally. The first minutes after SCA are the main determinants of its prognosis and should ideally be planned before its occurrence. Anticipation of SCA in STEMI, the main cause of SCA, is feasible, allowing to tailor STEMI management accordingly. Even though the generalizability of this strategy to other causes of SCA remains to be demonstrated, a promising path for decreasing SCA burden can be foreseen.

Les maladies ischémiques du myocarde sont actuellement la principale cause de mortalité dans les pays développés. Malgré la diminution des délais de reperfusion et l’amélioration de la prise en charge médicale, la mortalité de l’infarctus du myocarde reste stable. Le développement de nouvelles solutions thérapeutiques reste donc nécessaire. Parmi ces nouveaux traitements, les dérivés cellulaires d'origine cardiaque (obtenues après mise en culture de fragments de biopsies) semblent prometteurs. Ces cellules sont obtenues à partir de biopsies myocardiques qui mises en culture vont spontanément s’organiser en cluster multicellulaires tridimensionnels appelés cardiosphères. La modification des conditions de culture permet ensuite d’obtenir une population de cellules uniques appelés cellules dérivés des cardiosphères (CDCs). Ces CDCs sont capables de diminuer la taille de l’infarctus dans l’infarctus constitué (études précliniques et cliniques) ainsi que dans l’infarctus aigu (ischémie reperfusion). Cependant plusieurs études réalisées chez le petit animal suggèrent que 1. Les cardiosphères pourraient avoir un potentiel thérapeutique supérieur à celui des CDCs et 2. Les exosomes sécrétés par les CDCs semblent être les médiateurs de leur effet, et l’injection des exosomes seuls pourraient permettre d’obtenir le même effet. Néanmoins, aucune étude n’a jusqu’à présent évalué les cardiosphères et les exosomes dans un modèle pre-clinique de gros animal. L’objectif de cette thèse sera donc de comparer les effets des cardiosphères, des CDCs et des exosomes sécrétés par les CDCs dans des modèles porcins d’ischémie reperfusion et d’infarctus constitué.Méthodes : Dans un premier temps, la technique de délivrance du traitement, la dose optimale et la sécurité seront évaluées ; dans un 2e temps des études randomisées contre placebo seront réalisées pour évaluer l’efficacité. Le modèle animal utilisé sera un modèle porcin d’un infarctus du myocarde reperfusé réalisé par occlusion de l’artère interventriculaire antérieure (après la première diagonale) par un ballon d’angioplastie. Pour les études d’ischémie reperfusion, les animaux seront traités 30 minutes après la reperfusion et suivi pendant 48 heures. Pour les études dans l’infarctus constitué, les animaux seront traités 4 semaines après l’infarctus puis suivi 4 semaines supplémentaires. L’efficacité sera évaluée par histologie (étendue du no-reflow et taille de l’infarctus) pour l’ischémie reperfusion, et par IRM (taille de la cicatrice et fonction ventriculaire gauche) pour l’infarctus constitué.Résultats attendus : nous espérons confirmer les résultats obtenus chez le petit animal à savoir démontrer une efficacité de cardiosphères supérieure à celle des CDCs, et une efficacité des exosomes au moins égale à celles des CDCs mais avec un profil de sécurité (notamment immunologique) supérieur. / Background: Ischemic heart disease is the first cause of death in western countries. Despite early reperfusion and improvement of medical care, myocardial infarction (MI) mortality remains constant. Therefore new treatments are desirable. Among those new treatments, heart derived cells (obtained from cardiac explants) are promising. Those cells are grown from cardiac explants which, in culture, will spontaneously self-organized in three-dimensional multicellular cluster named cardiospheres. When replated in adherent surface, those cardiospheres will yield to a population of single cells named cardiosphere-derived cells (CDCs). Allogenic CDCs have been shown to decrease infarct size both in convalescent MI (pre-clinical and clinical studies) and in ischemia-reperfusion. However several small animal studies suggest that 1. Cardiospheres may be more potent than CDCs and 2. CDC-secreted exosomes are likely to be the mediator of CDC effect and their injection may recapitulate the effect of CDCs. Nevertheless, no study has assessed the efficacy of cardiospheres and CDC-derived exosomes in a relevant pre-clinical large-animal model. We aim to compare the effect of cardiospheres, CDCs and CDC-derived exosomes in pig models of convalescent MI (adverse remodeling) and acute MI (ischemia reperfusion).Methods: First, delivery, optimal dose and safety will be optimized. Then, randomized placebo-controlled study will be performed to assess efficacy. For all studies, MI will be performed by balloon occlusion of the left anterior descending artery after the 1st diagonal. For the acute studies, pigs will be treated 30 minutes after reperfusion and followed for 48 hours. For the chronic studies, pigs will be treated 4 weeks after MI and followed for 4 additional weeks. Efficacy will be evaluated by histology (no-reflow and infarct size) for the acute studies and by MRI (scar size and left ventricular function) for the chronic studies.Expected results: we expect to confirm the results obtained in small animal models. Efficacy of cardiospheres may be better than CDCs, and exosomes should be at least as effective as CDCs but with a more favorable safety profile (especially immunological).

Au cours de l’infarctus du myocarde, aussi bien l’ischémie que la reperfusion (I/R) entrainent des dégâts irréversibles au sein du myocarde. Parmi ces lésions cellulaires, la dérégulation de l’homéostasie calcique mène à la mort cellulaire. Afin d’augmenter la récupération suite à un épisode d’I/R, le « remote », pré- et post-conditionnement ont été montré comme cardioprotecteur. En particulier, certaines stratégies basées sur des molécules pharmacologiques modulant les canaux TRPV1 (Transient Receptor Vanilloid 1) ont été utilisées. Le but de cette étude est de comprendre le rôle de TRPV1 dans la cardioprotection. Nous avons récemment montré que TRPV1 est exprimé et est fonctionnel dans des cardiomyocytes adultes de souris. En revanche, afin d’utiliser des sondes génétiques, un modèle alternatif aux cardiomyocytes a été utilisé dans cette étude : la lignée cellulaire de cardiomyoblastes de rats.Grâce à des techniques de Western blot et d’imagerie confocale, nous avons d’abord montré que TRPV1 est exprimé dans les H9C2 et semble être localisé à la membrane du réticulum endoplasmique (RE). Puis, nous avons démontré grâce à des techniques d’imagerie calcique dans le cytoplasme et le réticulum (Fura2-AM et ErGAP1 respectivement) que TRPV1 est un canal de fuite calcique fonctionnel RE. Comme la synthèse d’ATP et le métabolisme cellulaire sont dépendants des échanges de calcium (Ca2+) entre le RE et la mitochondrie, nous avons analysé le rôle de TRPV1 en mesurant le Ca2+ mitochondrial avec la sonde R-GECO. Nous avons montré que la modulation pharmacologique de TRPV1 augmente à la fois les contenus en Ca2+ cytoplasmique et mitochondrial d’au moins 20%. Enfin, nous avons effectué des séquences d’hypoxie-reoxygenation et nous avons évalué la mort cellulaire par cytométrie en flux. Nous avons montré que l’activation de TRPV1 a des effets hétérogènes sur la viabilité cellulaire alors que l’inhibition de TRPV1 augmente systématiquement la survie cellulaire, d’au moins 22%. Des évènements de Ca2+ précis et spatiotemporel du RE à la mitochondrie sont nécessaires pour initier ou réguler des multitudes de processus tels que la balance entre la mort cellulaire et la survie cellulaire. Dans cette étude, nous avons montré que TRPV1 pouvait être un de ces canaux impliqués dans cet échange de Ca2+ entre le RE et la mitochondrie et que les H9C2 sont un modèle viable pour évaluer le rôle de TRPV1 dans les flux calciques au cours de l’ischémie-reperfusion / During myocardial infarction, both I/R cause irreversible myocardial injuries. Among the cellular damages, calcium dysregulation occurs leading to cell death. To improve the recovery from I/R episodes, remote, pre- and post-conditioning are recognized to be cardioprotective. In particular, some strategies based on molecules acting on the TRPV1 channels have been used. The aim of our work is to better understand TRPV1 role in cardioprotection. We have recently demonstrated that TRPV1 is expressed and functional in adult mouse cardiomyocytes. In order to perform live imaging with genetic probes, an alternative model to cardiomyocytes was used in the present work: H9C2 cells. Thanks to Western blot and confocal microscopy, we first showed that TRPV1 is expressed in H9C2 and seems to be localized at endoplasmic reticular (ER) plasma membrane. Secondly, we demonstrated that TRPV1 is a functional ER Ca2+ leak channel via cytoplasmic and reticular Ca2+ imaging (respectively with Fura-2 and ErGAP1). As ATP synthesis and cell fate are dependent of Ca2+ exchanges between ER and mitochondria, we have analyzed the role of TRPV1 in the mitochondrial [Ca2+] using R-GECO probe. We observed that pharmacological TRPV1 modulation increases both cytosolic and mitochondrial Ca2+ contents by at least 20%. Finally, we performed hypoxia-reoxygenation sequences and we evaluated cell death by flow cytometry. We showed that TRPV1 activation has heterogeneous effects on cell viability, whereas TRPV1 inhibition always improves cell survival (at least by 22%). Precise and spatiotemporal Ca2+ release events from ER to mitochondria are required to initiate or to regulate many processes like the balance between cell death/cell survival. In the present study, we show that TRPV1 could be one of the channels involved in Ca2+ exchanges between ER and mitochondria, and that H9C2 is a valuable model to evaluate the role of TRPV1 in Ca2+ fluxes during I/R

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

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

Bien que l'infarctus du myocarde soit un évènement majeur pour l'homme et la femme, l'expérience de l'évènement ischémique chez la femme concerne des particularités à l'égard de l'incidence, des facteurs de risque, des symptômes, de l'accès aux soins, du diagnostic, de l'évolution, de la maladie ainsi que du suivi. Le rétablissement post-infarctus représente un phénomène des plus pertinents compte tenu de l'impact de l'infarctus du myocarde sur la fonctionnalité physique, psychologique et sociale, Le rétablissement clinique post-infarctus prédomine dans les domaines de l'intervention et de la recherche, privilégiant une approche plutôt standardisée du retour à la santé centrée sur la réduction de symptômes et la reprise de rôles. Au cœur de ce mémoire, l'idée est plutôt d'en savoir davantage sur les spécificités du vécu des femmes en matière de rétablissement post-infarctus, considérant le peu d'études s'y étant intéressées et le manque de compréhension de ce vécu. Ce dernier renvoie au rétablissement expérientiel, lequel provient du champ de la santé mentale et qui représente un centre d'intérêt depuis trois décennies. Ce mémoire emprunte donc à ce champ d'expertise la théorie descriptive à large spectre du rétablissement expérientiel (Provencher, 2002, 2008), laquelle a permis de générer une théorie spécifique à la situation à partir de l'analyse de contenu des récits de 10 participantes. La théorie descriptive générée comprend un concept central, soit le rétablissement expérientiel post-infarctus, et trois grandes dimensions, soit le contexte, les stratégies et le résultat. Conceptualisé comme un processus singulier d'adaptation en période post-infarctus, le rétablissement expérientiel post-infarctus est décrit à l'aide de barrières et facilitateurs, de stratégies cognitives et comportementales et du résultat, c'est-à-dire les critères subjectifs de rétablissement et l'état subjectif de rétablissement. Finalement, la théorie du rétablissement expérientiel post-infarctus du myocarde guide la mise en place de diverses interventions cliniques tout en devant faire l'objet d'autres travaux empiriques. / Although myocardial infarction is a major event for both men and women, the experience of the ischemic event in women concerns particularities regarding incidence, risk factors, symptoms, access to care, diagnosis, evolution, illness, and follow-up. Post-infarction recovery represents a most relevant phenomenon considering the impact of myocardial infarction on physical, psychological, and social functionality. Post-infarction clinical recovery predominates in the fields of intervention and research, favoring a rather standardized approach to the return to health focused on symptom reduction and role recovery. Instead, the focus of this thesis is to find out about the specificities of the experience of women in terms of post-infarction recovery, considering the few studies that have been interested in it and the lack of understanding of this experience. This one refers to experiential recovery, which comes from the field of mental health and has been a focus of interest for three decades. This thesis therefore borrows from this field of expertise the broad-spectrum descriptive theory of experiential recovery (Provencher, 2002, 2008), which made it possible to generate a theory specific to the situation from the content analysis of the accounts of 10 participants. The descriptive theory generated includes a central concept, experiential post-infarction recovery, and three major dimensions, namely context, strategies, and outcome. Conceptualized as a singular process of adaptation during the post-infarction period, experiential post-infarction recovery is described using barriers and facilitators, cognitive and behavioral strategies, and the outcome, namely the subjective criteria of recovery and the subjective state of recovery. Finally, the theory of experiential post-infarction recovery guides the implementation of various clinical interventions while having to be the subject of other empirical work.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le but de cette étude de type expérimental était d'évaluer l'efficacité d'une intervention infirmière de counselling selon Peplau sur l'anxiété situationnelle des personnes atteintes d'un infarctus du myocarde (IM). L'échantillon se composait de 26 hommes, âgés de 59 ± 10 ans ayant une fraction d'éjection moyenne de 49 ± 10 % et un taux maximal de CPK en moyenne de 1 665 ± 1 402 UI/L. Les sujets avaient subi un premier ou un deuxième IM récent sans complication majeure. Ils ont été randomisés au groupe de counselling (n=11) et au groupe des soins usuels (n=15). Le cadre conceptuel de Peplau basé sur le processus d'apprentissage de résolution de problèmes (1963) a été utilisé lors de l'intervention infirmière de counselling. Cette intervention mettait l'accent sur l'expérience de la maladie que vivait l'usager. Le traitement a été offert trois fois, soit : lors de l'hospitalisation, 1 et 2 semaines, à domicile, après le congé de l'hôpital. Chaque séance durait environ 1 heure. L'anxiété situationnelle (AS) et le trait d'anxiété (TA) ont été mesurés par la version française du State-Trait Anxiety Inventory (STAI) de Spielberger et al. (1970). Le test d'AS a été administré à 5 ± 2 jours après l'IM et à 2 et à 4 semaines suite au congé de l'hôpital. Au prétest, les scores sur l'AS et le TA étaient respectivement de 33 ± 7 et 34 ± 8 pour les sujets du groupe de counselling et de 39 ± 11 et 37 ± 8 pour ceux recevant les soins usuels. L'analyse de variance à mesures répétées (ANOVA) n'a démontré aucune différence significative (p > 0,05) entre les groupes expérimental et témoin quant à la variable AS. De plus, cette même variable n'a pas diminué (p > 0,05) après le traitement. L'intervention infirmière de counselling telle que décrite dans cette étude n'a pas démontré de diminution de l'AS des usagers qui viennent récemment de subir un IM et qui présentent un niveau faible ou modéré d'anxiété. Il serait pertinent de reprendre cette étude auprès de patients post-IM démontrant des niveaux d'anxiété plus élevés au départ de l'hôpital. De plus, les séances de counselling devraient être offertes plus fréquemment.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'effet bénéfique de la reperfusion du tissu myocardique ischémique est atténué par des phénomènes délétères, appelés lésions de reperfusion, se produisant durant cette période. En intervenant avec des agents pharmacologiques, il est possible de réduire ces lésions ainsi que la taille de l'infarctus. Parmi ces différents agents, les agonistes des récepteurs AZA de l'adénosine (AZAR) se sont avérés efficaces à engendrer cette protection. Toutefois les mécanismes intracellulaires sous-jacents à cette cardioprotection demeurent encore inconnus. Il a été observé que la modulation de l'activité de la phosphoinositide 3- kinase (PI3-K) et de la p38 « mitogen-activated protein kinase » (MAPK) influence la taille de l'infarctus reperfusé. Pour mieux comprendre les voies intracellulaires impliquées dans ces phénomènes de protection post-ischémique lors de la stimulation des Â2ARs, nous avons mesuré l'activité de la PI3-K et de la p38 MAPK dans un modèle d'infarctus du myocarde chez le lapin anesthésié (30 minutes d'ischémie et cinq heures de reperfusion). Trois groupes ont été constitués : l) groupe témoin, 2) groupe recevant un agoniste sélectif des Â2ARs, le CGS 21680 (0,2 /xg/kg/min), cinq minutes avant le début de la reperfusion et ce, pour 120 minutes (groupe précoce) et 3) groupe recevant l'agoniste cinq minutes après le début de la reperfusion (groupe tardif). Une réduction significative de la taille de l'infarctus, lorsque exprimée en pourcentage de la zone à risque, a été observée dans le groupe traité de façon précoce (25,7 ± 5,3 %) par rapport aux groupes témoin (46,5 ± 5,3 %) et traité tardivement (38,2 ± 6,2 %). L'activité de la p38 MAPK, mesurée par immunodétection (« Western Blot »), était significativement diminuée au niveau du susendocarde ischémique pour les deux groupes traités par rapport au groupe témoin. L'activité de la PI3-K, mesurée par phosphorylation in vitro, était quant à elle augmentée significativement uniquement dans le groupe traité de façon précoce. Ces résultats indiquent que la stimulation des A2aRs avant le début de la reperfusion permet de réduire la taille de l'infarctus. Cette diminution des dommages myocardiques est associée à une augmentation de l'activité de la PI3-K dans le susendocarde. L'inhibition de la p38 MAPK n'est toutefois pas suffisante pour induire une cardioprotection significative.

Au Québec, les patients subissant un infarctus du myocarde avec élévation du segment ST (IAMEST) pris en charge en milieu préhospitalier sont transportés par des techniciens ambulanciers paramédics (TAP) en soins primaires au département d’urgence le plus près, stabilisés puis escortés par une infirmière ou un médecin vers un centre d’hémodynamie. Dans les régions de Chaudière-Appalaches et de Québec, l’Unité de coordination clinique des services préhospitaliers d’urgence (UCCSPU) permet de diagnostiquer l’IAMEST à partir de l’ambulance et de dévier sa trajectoire vers un centre d’intervention coronarienne percutanée (ICP), ce qui réduit les délais de traitement. La description complète du programme de télémédecine de l’UCCSPU fait l’objet du premier article inséré dans ce mémoire. Cependant, les gains de temps de transport vers le centre d’hémodynamie sont contrebalancés par le contact prolongé d’un patient à haut risque d’évènements indésirables avec le TAP. Le premier objectif est d’établir une classification des événements indésirables survenant lors du transport ambulancier des patients en IAMEST vers l’Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie de Québec (IUCPQ). Le deuxième objectif est d’utiliser cette classification pour déterminer la fréquence des événements indésirables survenant lors du transport de ces patients. Le troisième objectif est de déterminer si le temps de transport a un impact sur la fréquence des événements indésirables. Ces trois objectifs ont été répondus dans une étude rétrospective de 896 patients qui a été soumise au Canadian Journal of Emergency Medicine. La proportion de patients transportés à l’IUCPQ ayant subi un événement clinique majeur et mineur était de 18,5 et 12,2%, respectivement. Aucune association entre le temps de transport et le risque de subir un événement indésirable n’a pu être observée et aucun décès n’a été observé à l’arrivée du centre d’ICP. Les résultats de notre étude ont permis de démontrer que les TAP en soins primaires peuvent identifier des IAMEST probables et effectuer la déviation de l’ambulance vers un centre d’ICP de façon sécuritaire à l’aide d’un soutien médical à distance. La déviation de l’ambulance vers un centre d’ICP est une stratégie qui pourrait être étendue dans d’autres régions canadiennes où l es TAP n’ont pas de formation en soins avancés.