Le remodelage myocardique est une réponse du myocarde à une altération des contraintes pariétales générée par une agression aiguë (ischémie myocardique) ou chronique (surcharge en pression, surcharge en volume, anomalie métabolique). En effet, le cœur est un organe capable de modifier en fonction de ses conditions de travail l’expression de ses fonctions moléculaires et cellulaires pour aboutir à des changements de taille,de morphologie et de fonction. Le remodelage myocardique est un mécanisme adaptatif initialement bénéfique, car en modifiant sa géométrie, le ventricule gauche s’adapte aux modifications de stress pariétal et préserve le volume d’éjection systolique. / Not transmitted

A doença aterosclerótica coronariana tem um grande impacto na morbidade e mortalidade em todo mundo. A terapia cardíaca com ondas de choque consiste em uma nova opção potencial para o tratamento de pacientes com doença coronariana crônica e angina refratária. No presente estudo, avaliamos os efeitos das ondas de choque na mecânica do ventrículo esquerdo, avaliados pela ecocardiografia com speckle tracking, assim como nos sintomas clínicos e isquemia miocárdica em pacientes com angina refratária. Estudamos, prospectivamente, 19 pacientes com angina refratária submetidos à terapia com ondas de choque com 3 sessões de tratamento por semana, realizados na primeira, quinta e nona semanas, totalizando 9 semanas de tratamento. A mecânica do ventrículo esquerdo foi avaliada por meio da determinação do strain longitudinal global e segmentar. A perfusão miocárdica foi analisada por cintilografia de perfusão miocárdica com Tecnécio-99m Sestamibi, para determinação do summed stress score (SSS). Parâmetros clínicos foram mensurados pelo escore de angina da Canadian Cardiovascular Society (CCS), escore de insuficiência cardíaca da New York Heart Association (NYHA) e qualidade de vida pelo Seattle Angina Questionnaire (SAQ). Todos os dados foram mensurados antes do início do tratamento e 6 meses após a terapia com ondas de choque. Os nossos resultados demonstraram que as ondas de choque não ocasionaram efeitos colaterais importantes e os pacientes apresentaram melhora significativa dos sintomas. Antes do tratamento, 18 (94,7%) pacientes se apresentavam com angina CCS classe III ou IV, e 6 meses após houve redução para 3 (15,8%) pacientes (p = 0,0001), associada à melhora no SAQ (38,5%; p < 0,001). Treze (68,4%) pacientes estavam em classe funcional III ou IV da NYHA antes do tratamento, com redução significativa para 7 (36,8%); p = 0,014. Nenhuma alteração foi observada no SSS global basal no acompanhamento de 6 meses (15,33 ± 8,60 versus 16,60 ± 8,06, p = 0,155) determinado pela cintilografia miocárdica. No entanto, houve redução significativa no SSS médio dos segmentos isquêmicos tratados (2,1 ± 0,87 pré versus 1,6 ± 1,19 pós-terapia, p = 0,024). O strain longitudinal global do ventrículo esquerdo permaneceu inalterado (-13,03 ± 8,96 pré versus -15,88 ± 3,43 pós-tratamento; p = 0,256). Também não foi observada alteração significativa no strain longitudinal segmentar do ventrículo esquerdo pela ecocardiografia com speckle tracking. Concluímos que a terapia com ondas de choque é um procedimento seguro para tratamento de pacientes com angina refratária, que resulta em melhor qualidade de vida, melhora na perfusão miocárdica dos segmentos tratados e preservação da mecânica ventricular esquerda / Coronary atherosclerotic disease represents a major impact on morbidity and mortality worldwide. Cardiac shock wave therapy is a new potential option for the treatment of patients with chronic coronary disease and refractory angina. In the present study, we sought to determine the effects of shock wave therapy on the left ventricular mechanics, evaluated by speckle tracking echocardiography, as well as on myocardial perfusion and symptoms of patients with refractory angina. We prospectively studied 19 patients undergoing shock wave therapy with 3 sessions per week, on the 1st, 5th and 9th weeks, for a total of 9 weeks of treatment. The left ventricular mechanics was evaluated by global longitudinal strain using the speckle tracking echocardiography. Myocardial perfusion was assessed by myocardial scintigraphy with Technetium-99m Sestamibi, for determination of summed stress score (SSS). Clinical parameters were evaluated by the Canadian Cardiovascular Society (CCS) angina score, New York Heart Association (NYHA ) heart failure score and quality of life by the Seattle Angina Questionnaire (SAQ). All data were measured prior to the treatment and 6 months after shock wave therapy. Our results demonstrated that shock wave therapy did not cause significant side effects and improved symptoms. Before treatment, 18 patients (94.7%) had CCS class III or IV angina, and 6 months later there was a reduction to 3 (15.8%), p = 0.0001, associated with improvement in SAQ ( 38.5%, p < 0.001). Thirteen (68.4%) were in NYHA class III or IV before treatment, with a significant reduction to 7 (36.8%); p = 0.014. No change was observed in the global SSS at 6-months follow-up (from 15.33 ± 8.60 baseline to 16.60 ± 8.06 post-treatment, p = 0.155). However, there was a significant reduction in the mean SSS of the treated ischemic segments (2.1 ± 0.87 pre versus 1.6 ± 1.19 post therapy, p = 0.024). The global longitudinal strain remained unchanged (-13.03 ± 8.96 pre versus -15.88 ± 3.43 6 months post-treatment, p = 0.256). In the same way, no significant difference was observed in the longitudinal strain of the left ventricular segments. We concluded that shock wave therapy is a safe procedure for the treatment of patients with refractory angina, resulting in better quality of life, improved myocardial perfusion of the treated segments, and preservation of left ventricular mechanics

he thesis deals with proposal of an algorithm and implementation of a program that tracks a motion of the heart muscle in the captured ultrasound video of the heart. The point position estimation is calculated by optical flow method. The Active Shape Model method is used to confirm the accuracy of point's position tracking. The user annotates desired structure of the heart arch first and the application displays new points which represent a new deformed heart shape.

L’activité physique régulière est bénéfique pour la santé cardiovasculaire. Cependant, destravaux ont rapporté des dysfonctions cardiaques après des exercices physiques prolongés (EPP) tels que les marathons ou les triathlons longue distance type "Ironman". Ces dysfonctions sont souvent associées à des dommages myocardiques. Récemment, des études échocardiographiques ont suggéré que ces dysfonctions étaient associées à des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques.Toutefois, l’atteinte myocardique après un EPP reste à ce jour controversée et les mécanismes sousjacents de ces dysfonctions demeurent inconnus. Dans ce contexte, le but de ce travail de doctorat a été de vérifier la diminution de contractilité et/ou de relaxation du myocarde après un EPP ii) d’évaluer l’implication de la voie ß-adrénergique et du stress oxydant dans l’altération de la fonction cardiaque.Pour cela, une première approche clinique, basée sur l’utilisation de l’échocardiographie cardiaque haute résolution (et plus particulièrement une technique de pointe, le "Speckle TrackingEchocardiography") nous a permis d’appréhender la fonction myocardique par l’intermédiaire de l’évaluation des déformations et de la torsion du ventricule gauche pendant le cycle cardiaque. Une deuxième approche fondamentale, chez l’animal, nous a permis d’évaluer la fonction cardiaque après un EPP chez le rat au niveau de l’organe entier et de l’organe isolé dans des conditions basale et de stress (ß-adrénergique). Des investigations complémentaires ont été réalisées sur le tissu myocardique pour évaluer le stress oxydant (GSH/GSSG, MDA) et des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques (troponines I) après avoir bloqué la NAD(P)H oxydase (Nox), enzyme fortement impliquée dans la production d’espèces réactives dérivées de l’oxygène au niveau cardiaque. Les résultats de ces travaux montrent clairement, chez l’Homme et l’animal, des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques associées à une augmentation des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques après un EPP. Alors que la voie ß-adrénergique ne semble pas être impliquée dans ces dysfonctions, nos résultats indiquent que le stress oxydant joue un rôle majeur, puisque lorsque la Nox est bloquée, la fonction cardiaque est majoritairement restaurée après l’EPP. / Regular physical activity is beneficial for cardiovascular health. However, recentstudies have uncovered the presence of cardiac dysfunctions following prolonged physical exercise(PPE), such as marathon racing, or long-distance triathlons like the “Ironman”. These cardiacdysfunctions are often associated with damage at the myocardial level. Recently, someechocardiographic studies suggested that these dysfunctions were linked to a diminished myocardialcontractility and relaxation capacity. Nonetheless, the specific impact of PPE on myocardial propertiesremains controversial, and the mechanisms underlying these dysfunctions are thus far unknown.Therefore, within this context, the objectives of this PhD research were to i) verify the purporteddecrease in myocardial contractility and relaxation capacity following PPE, and ii) evaluate the rolesof the B-adrenergic pathway and oxidative stress in the alteration of cardiac function. In order toexplore this adequately, two different approaches were used. Firstly, a clinical approach wasemployed, based on the use of high resolution echocardiography (or more specifically, a leading edgetechnique known as Speckle Tracking Echocardiography), and allowed us to characterise myocardialfunction via the evaluation of left ventricular strain and torsion during a cardiac cycle. The secondfundamental approach, using an animal model, allowed us to evaluate cardiac function following PPEin rats; at a whole organ (in vivo) level and at an isolated organ (ex vivo) level, during both resting andstress (ß-adrenergic) conditions. Complementary investigations were conducted on myocardial tissueto evaluate oxidative stress (GSH/GSSG,MDA) and markers of myocardial damage (troponin I), afterhaving blocked NAD(P)H oxidase (Nox); an enzyme strongly involved in the production of oxidativestress at the cardiac level. Our findings clearly demonstrate, in both humans and animals, a decrease inmyocardial contractility and relaxation capacity, associated with an increase in markers of myocardialdamage, following PPE. Whilst the ß-adrenergic pathway does not appear to be involved in thesedysfunctions, our results indicate that oxidative stress plays a major role, since cardiac function isrestored following PPE when the Nox is blocked.

A rejeição é uma das principais complicações após transplante cardíaco (TC). A biópsia endomiocárdica do ventrículo direito (BEVD) continua a ser o padrão-ouro para seu diagnóstico. Há uma necessidade de alternativas não invasivas que permitam um diagnóstico seguro e precoce de rejeição cardíaca, antes do início dos sintomas clínicos. A ecocardiografia com speckle tracking (EST) permite a análise da dinâmica de contração ventricular, possibilitando a detecção precoce de disfunção miocárdica. Os objetivos deste estudo foram comparar os parâmetros da dinâmica ventricular obtidos com a EST em pacientes transplantados e indivíduos não transplantados cardíacos e avaliar o valor da EST e da dosagem sérica de troponina I e peptídeo cerebral natriurético (BNP), como ferramentas não invasivas para a detecção precoce de rejeição celular aguda significativa (RCA) após o TC. Entre janeiro de 2014 e novembro de 2017, foram estudados, prospectivamente, 49 pacientes transplantados cardíacos com função sistólica normal, tanto do ventrículo esquerdo (VE) como do direito (VD) submetidos à BEVD para vigilância ou por suspeita clínica de rejeição. A RCA foi definida como >= 2R pelos critérios da Sociedade Internacional para Transplante de Coração e Pulmão. Quarenta e nove indivíduos saudáveis pareados por idade e sexo constituíram o grupo controle. Todos os pacientes foram submetidos à ecocardiografia convencional e à EST. Os pacientes transplantados foram submetidos, horas antes da BEVD, à dosagem de troponina I e BNP séricos. Parâmetros ecocardiográficos clássicos, strain e strain rate longitudinal global, radial e circunferencial do VE, além de strain longitudinal da parede livre do VD (SLPL-VD) foram analisados. Os 49 pacientes transplantados cardíacos (média etária 45,2 ± 11,5 anos, 28 homens) foram submetidos a 66 biópsias entre 6-12 meses após o TC. A RCA foi detectada em 17 (26%) e ausência de RCA em 49 (74%) biópsias. Strain e strain rate longitudinal, circunferencial e radial globais do VE e SL-PLVD foram significantemente menores, em valores absolutos, nos grupos dos transplantados cardíacos do que no grupo controle. O SL-PLVD apresentou valor absoluto menor no grupo com RCA do que no sem RCA (-18,28 ± 4,8% versus -22,11 ± 2,9%; p < 0,001). Um valor de SL-PLVD < 17,57% (valor absoluto) teve sensibilidade de 71%, especificidade de 90%, valor preditivo positivo de 75%, acurácia de 84% e valor preditivo negativo de 88% para detecção de RCA. A dosagem da troponina I foi significantemente mais alta em pacientes com RCA (p < 0,01). A mediana para este grupo foi 0,19 [intervalo interquartil 0,09-1,31 ng/mL], versus 0,05 [intervalo interquartil, 0,01-0,18ng/mL] para o grupo sem RCA. Na análise multivariada, o SL-PLVD foi o único preditor independente de RCA com razão de chance de 1,70 (intervalo de confiança de 95% = 1,17- 2,48); p = 0,006. Concluiu-se que o SL-PLVD derivado da EST foi marcador sensível e específico de RCA. Estes dados sugerem que esta técnica é adequada para detectar alterações na deformação ventricular direita durante um episódio de RCA / Rejection is a major complication after heart transplantation (HT). Right ventricular endomyocardial biopsy (EMB) remains the gold standard for diagnosis of rejection. There is a need for non-invasive alternatives that allow for a safe and early diagnosis of cardiac rejection prior to the onset of clinical symptoms. Speckle tracking echocardiography (STE) enables the analysis of left and right ventricular contraction dynamics, thus allowing for the early detection of myocardial dysfunction. The aims of the present study were to compare ventricular dynamics parameters obtained by STE in heart transplanted patients and control individuals. We also aimed to assess the value of STE, troponin I, and brain natriuretic peptide (BNP) serum levels as noninvasive tools for the early detection of significant acute cellular rejection (ACR) after HT. From January 2014 to November 2017, we prospectively studied 49 transplanted patients with normal left and right ventricular systolic function, who had undergone EMB for either surveillance or clinical suspicion of rejection. ACR was defined as >= 2R graded according to the revised International Society for Heart and Lung Transplantation by EMB. A total of 49 age- and sex-matched healthy individuals formed the control group. All studied patients underwent conventional echocardiography with the analysis of STE. The transplanted group also had their serum troponin I and BNP levels measured hours before undergoing EMB. Classic echocardiographic parameters left ventricular global longitudinal strain (LV-GLS), radial and circumferential strain and strain rate, and right ventricular free wall longitudinal strain (RV-FWLS) were analyzed. The 49 heart transplanted patients (mean age 45.2 ± 11.5 years, 28 men) underwent 66 biopsies, 6-12 months after HT. ACR was detected in 17 (26%) and no ACR in 49 (74%) of biopsies. LV-GLS, circumferential and radial strain and strain rate and RVFWLS values were significantly lower in heart transplant group than in control group. RV-FWLS was lower (absolute value) in the group with ACR than in the group without ACR (-18.28 ± 4.8% versus -22.11 ± 2.9%; p < 0.001). A RVFWLS < 17.57% had 71% sensitivity, 90% specificity, 75% positive predictive value, 84% accuracy, and 88% negative predictive value for detection of ACR. The troponin I level was significantly higher in patients with ACR (p < 0.01). The median value for this group was 0.19 [interquartile interval 0.09-1.31 ng/mL] vs. 0.05 [interquartile interval 0.01-0.18 ng/mL] for the group without ACR. In the multivariate analysis, RV-FWLS was the only independent predictor of ACR, with odds ratio of 1.70 (CI 95% = 1.17-2.48); p=0.006. We concluded that STE-derived RV-FWLS was a sensitive and specific marker of ACR. Our data suggest that this is a suitable technique for noninvasive detection of changes in the right ventricular deformation during an episode of ACR

Cette thèse porte sur le développement et l’évaluation de techniques d’imagerie en échocardiographie. L’objectif est de proposer des méthodes d’imagerie ultrasonore ultrarapide pour estimer le mouvement cardiaque 2-D et 3-D.Première modalité d’imagerie du cœur, l’échocardiographie conventionnelle permet la mesure des déformations myocardiques à 80 images/s. Cette cadence d’imagerie est insuffisante pour quantifier les mouvements de la totalité du myocarde lors de tests d’efforts, utiles en évaluation clinique, au cours desquels le rythme cardiaque est augmenté. De plus, la résolution temporelle actuelle en échocardiographie 3-D limite ses applications, pourtant essentielles pour une caractérisation complète du cœur.Les contributions présentées ici sont 1) le développement et l’évaluation, pour l’application cardiaque, d’une méthode originale d’estimation de mouvement 2-D par imagerie ultrarapide et marquage des images, 2) l’étude de faisabilité de la mesure globale des déformations cardiaques avec une méthode innovante d’imagerie ultrasonore ultrarapide 2-D et 3) la généralisation de cette approche en 3-D pour l’imagerie des volumes cardiaques à haute résolution temporelle. Cette technique est basée sur l’émission d’ondes divergentes, et l’intégration d’une compensation de mouvement dans le processus de formation des volumes cardiaques.La méthode proposée permet l’estimation des mouvements cardiaques 2-D et l’échocardiographie ultrarapide 3-D. L’évaluation de notre approche pour la quantification des déformations myocardiques locales 2-D et 3-D pourrait permettre de proposer des pistes innovantes pour poursuivre nos études et améliorer le diagnostic en routine clinique / This PhD work focuses on the development and the evaluation of imaging techniques in echocardiography. Our objective is to propose ultrafast ultrasound imaging methods for 2-D and 3-D cardiac motion estimations.Echocardiography is one of the most widespread modality for cardiovascular imaging. Conventional clinical scanners allow measurement of myocardial velocities and deformations at 80 images / s. In some situations, it can be recommended to increase the heart rate during a stress echocardiographic examination. Motion estimation of the whole myocardium at such heart rates is challenging with the conventional imaging systems. In addition, the low temporal resolution of the current conventional 3-D echocardiography limits quantitative applications, which would be needed for a complete characterization of the heart.The three contributions presented here are 1) the development and evaluation of an original method for 2-D cardiac motion estimation, with ultrafast imaging and image tagging, 2) the feasibility study of the global myocardial deformation measurement using an innovative 2-D ultrafast ultrasound imaging method and 3) the generalization of this approach in three dimensions for high frame-rate 3-D echocardiography. This method is based on the transmission of divergent waves and the integration of motion compensation, during the imaging process, to produce high-quality volumetric images of the heart.The proposed method allows 2-D cardiac motion estimation and 3-D echocardiography at high frame-rate. The evaluation of our approach for local 2-D and 3-D myocardial deformation measurements should permit to conduct further study in order to improve medical diagnosis

L'activité physique régulière est bénéfique pour la santé cardiovasculaire. Cependant, destravaux ont rapporté des dysfonctions cardiaques après des exercices physiques prolongés (EPP) tels que les marathons ou les triathlons longue distance type "Ironman". Ces dysfonctions sont souvent associées à des dommages myocardiques. Récemment, des études échocardiographiques ont suggéré que ces dysfonctions étaient associées à des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques.Toutefois, l'atteinte myocardique après un EPP reste à ce jour controversée et les mécanismes sousjacents de ces dysfonctions demeurent inconnus. Dans ce contexte, le but de ce travail de doctorat a été de vérifier la diminution de contractilité et/ou de relaxation du myocarde après un EPP ii) d'évaluer l'implication de la voie ß-adrénergique et du stress oxydant dans l'altération de la fonction cardiaque.Pour cela, une première approche clinique, basée sur l'utilisation de l'échocardiographie cardiaque haute résolution (et plus particulièrement une technique de pointe, le "Speckle TrackingEchocardiography") nous a permis d'appréhender la fonction myocardique par l'intermédiaire de l'évaluation des déformations et de la torsion du ventricule gauche pendant le cycle cardiaque. Une deuxième approche fondamentale, chez l'animal, nous a permis d'évaluer la fonction cardiaque après un EPP chez le rat au niveau de l'organe entier et de l'organe isolé dans des conditions basale et de stress (ß-adrénergique). Des investigations complémentaires ont été réalisées sur le tissu myocardique pour évaluer le stress oxydant (GSH/GSSG, MDA) et des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques (troponines I) après avoir bloqué la NAD(P)H oxydase (Nox), enzyme fortement impliquée dans la production d'espèces réactives dérivées de l'oxygène au niveau cardiaque. Les résultats de ces travaux montrent clairement, chez l'Homme et l'animal, des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques associées à une augmentation des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques après un EPP. Alors que la voie ß-adrénergique ne semble pas être impliquée dans ces dysfonctions, nos résultats indiquent que le stress oxydant joue un rôle majeur, puisque lorsque la Nox est bloquée, la fonction cardiaque est majoritairement restaurée après l'EPP.

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Contexte: La maladie de Fabry (MF) se caractérise par l'accumulation de sphingolipides dans de multiples organes dont l'oreillette gauche (OG). La littérature existante ne permet pas d'établir si les fonctions réservoir, conduit et pompe de l'OG étudiées par échocardiographie de suivi des marqueurs acoustiques (speckle-tracking echocardiography, STE) sont affectées dans la MF et si la thérapie de remplacement enzymatique (TRE) permet d'améliorer la fonction de l'OG. Méthodes: Dans cette étude de cohorte rétrospective, la déformation, le taux de déformation et les volumes phasiques de l'OG ont été étudiés chez 50 patients atteints de la MF et comparés à 50 contrôles sains. Résultats: Les trois fonctions phasiques de l'OG étaient altérées. La déformation positive maximale (fonction réservoir) était de 38,9 ± 14,9 % vs. 46,5 ± 10,9 % (p=0,004) et la déformation télédiastolique (fonction pompe) était de 12,6 ± 5,9 % vs. 15,6 ± 5,3 % (p=0,010). Chez 15 patients ayant débuté la TRE pendant l'étude, la majorité des paramètres de fonction de l'OG se sont améliorés après un suivi d'un an (déformation positive maximale de 32,0 ± 13,5 % à 38,0 ± 13,5 %; p=0,006) alors qu'il y a eu une tendance vers une détérioration des paramètres chez 15 patients n'ayant jamais reçu de traitement (déformation positive maximale de 47,3 ± 10,8 % à 41,3 ± 9,3 %; p=0,058). Neuf patients atteints de la MF (21%) ont développé une fibrillation auriculaire ou un accident vasculaire cérébral pendant un suivi de quatre ans. La déformation positive maximale et la déformation protodiastolique étaient plus fortement associés aux événements cliniques que les paramètres cliniques et les paramètres échocardiographiques standards. Conclusions: Les fonctions réservoir, conduit et pompe de l'OG par STE étaient affectées dans la MF. La TRE a permis d'améliorer la fonction de l'OG. Les paramètres de déformation de l'OG étaient associés à la survenue de fibrillation auriculaire et d'accidents vasculaires cérébraux. / Background: Fabry disease (FD) is characterized by the accumulation of sphingolipids in multiple organs including the left atrium (LA). It is uncertain if the LA reservoir, conduit and contractile functions evaluated by speckle-tracking echocardiography are affected in Fabry cardiomyopathy and whether enzyme replacement therapy can improve LA function. Methods: In this retrospective cohort study, LA strain, strain rates and phasic LA volumes were studied in 50 FD patients and compared to 50 healthy controls. Results: All three LA phasic functions were altered. The peak positive strain (reservoir function) was 38.9 ± 14.9 % vs. 46.5 ± 10.9 % (p=0.004) and the late diastolic strain (contractile function) was 12.6 ± 5.9 % vs. 15.6 ± 5.3 % (p=0.010). In 15 patients who started enzyme replacement therapy during the study, most of the LA parameters improved at one-year follow-up (peak positive strain from 32.0 ± 13.5 % to 38.0 ± 13.5 %; p=0.006) whereas there was a trend towards deterioration in 15 patients who never received treatment (peak positive strain from 47.3 ± 10.8 % to 41.3 ± 9.3 %; p=0.058). Nine FD patients (21%) experienced new-onset atrial fibrillation or stroke during four-year follow-up. By univariate analysis, peak positive strain and early diastolic strain demonstrated significant associations with clinical events, surpassing conventional echocardiographic parameters and clinical characteristics. Conclusions: Left atrial reservoir, conduit and contractile functions by speckle-tracking echocardiography were all affected in FD. Enzyme replacement therapy improved LA function. Left atrial strain parameters were associated with atrial fibrillation and stroke.