La recherche sur le choc septique a connu en terme de translation clinique bien des échecs. L’analyse de ces échecs fait apparaître une prise en compte insuffisante de la complexité relationnelle entre les différents systèmes impliqués dans la défaillance cardiovasculaire. La prise en charge du choc septique fait l’objet de recommandations parmi lesquelles on retrouve l’importance de l’expansion volémique et l’utilisation de la Protéine C Activée. Ces deux thérapeutiques ont fait l’objet du présent travail de thèse. La première partie de ce travail est consacrée à l’expansion volémique en essayant d’en déterminer la meilleure modalité d’administration. Dans un modèle de choc endotoxinique chez le rat, nous avons montré que l’administration concomitante de noradrénaline et du remplissage vasculaire est associée à une baisse des volumes perfusés sans effet délétère sur l’hémodynamique systémique et régionale et sur la perfusion tissulaire. Dans un second temps nous nous sommes intéressés à l’impact de la PCa sur la dysfonction cardiovasculaire. L’administration de la PCa dans un modèle de choc endotoxinique améliore la pression artérielle, le débit cardiaque et la réactivité vasculaire/cardiaque à la norépinephrine et à la phénylephrine. Sur un plan mécanistique, la PCa diminue l’inflammation et le stress oxydant en diminuant l’expression des protéines et des métabolites impliqués. Ces effets cytoprotecteurs sont indépendants de son action anticoagulante. Afin de s’affranchir de l’interaction avec les éléments circulants du sang, ce travail a été complété ex vivo sur des artères isolées de souris après injection de LPS. En exposant in vitro ces artères à des concentrations thérapeutiques de PCa, nous avons démontré que la PCa améliore la contractilité et la relaxation en préservant la voie de la NOS endothéliale via Akt/PI3K, en produisant du métabolite COX2 vasorelaxant et en inhibant le facteur de transcription NF-kB. Pour conclure, ce travail permet de confirmer expérimentalement deux impressions cliniques : les vasopresseurs doivent être utilisés précocement et l’effet de la PCa est principalement hémodynamique par l’intermédiaire de sa voie cytoprotectrice, confirmant ainsi son indication préférentielle dans les états de choc. / While quantitatively abundant, research on septic shock has, from a clinical perspective, encountered many setbacks. Analysis of these setbacks has underscored an overall insufficient consideration of the relational complexity between the various systems involved in cardiovascular failure. Conversely, the initial success observed with Activated Protein C is linked to actual fundamental research taking into account the interaction of two systems (inflammation and coagulation). Recent guidelines highlight the importance of vascular fluid loading and Activated Protein C (APC). The aim of the present work was to improve and to better understand these therapeutic strategies. In the first study, we aimed to assess hemodynamic, tissue oxygenation, and tissue perfusion changes by comparing traditional therapy (fluid resuscitation followed by vasopressor treatment) and alternative therapy (early vasopressor treatment) in a hyperkinetic and sedated model of endotoxic shock. The use of norepinephrine was associated with improved mean arterial pressure, sustained aortic and mesenteric blood flow, and better tissue oxygenation when compared with fluid resuscitation alone, irrespective of time of administration. The early use of norepinephrine plus volume expansion was associated with a higher proportion of blood flow redistributed to the mesenteric area, lower lactate levels, and less infused volume. Thus, the early use of norepinephrine is safe and may decrease the need for volume resuscitation. In the second study, we investigate the potential protective properties of therapeutic ranges of APC on a rat endotoxic shock model in terms of anti-inflammatory and cytoprotective pathways. APC partially prevented the reduction of blood pressure induced by LPS and improved both vascular hyporeactivity and myocardial performance. This was associated with a decreased upregulation of NF-?B, iNOS and MMP-9. LPS-induced tissue increases in NO and O2- production were decreased by APC. Moreover, APC decreased tissue leukocyte infiltration/activation. These data suggest that APC improves cardiovascular function i) by modulating the endotoxin induced-proinflammatory/prooxydant state, ii) by decreasing endothelial/leukocyte interaction and iii) by favoring stabilization of the extracellular matrix. In the third study, we examined the potential protective non anticoagulant effect of (ex-vivo) APC on vascular dysfunction induced by bacterial lipopolysaccharide (LPS) in mice arteries. LPS induced vascular dysfunction. After APC treatment, contractile capacity of aortas and endothelial responsiveness to vasorelaxant drug and shear stress were improved. We showed that rhAPC improved endothelial dysfunction in endotoxemia mice by increasing eNOS activation via Akt / PI3K pathway and NO-dependent dilation as well as COXs vasorelaxants metabolites. We noted that rhAPC also had an anti-inflammatory effect in the vascular wall by decreasing NF-kB activation. This result highlights important insights, regarding the mechanism underlying rhAPC induced-improvements microcirculation in septic shock. To conclude, our experimental results confirm and explain our clinical impression: vasopressor should be used early and APC has major hemodynamics effects through its cytoprotective pathway confirming its preferential use in severe cardiovascular dysfunction induced by sepsis.

Le S-nitrosoglutathion (GSNO), donneur d’oxyde nitrique (NO) physiologique, présente une application potentielle dans le traitement des maladies cardiovasculaires (CVD). Cependant, avec une demi vie supérieure à celle de NO, GSNO reste labile limitant ainsi son application. Cette étude vise au développement de particules nanocomposites (NCP) incluant des nanoparticules polymériques chargées en GSNO (GSNO-NP) dans une matrice polysaccharidique pour la voie orale. Bien que les GSNO-NP encapsulant efficacement GSNO, le libèrent rapidement in vitro, elles retardent la S-nitrosation (biomarqueur de NO) des protéines de cellules musculaires lisses en culture (18 h). Par conséquent, pour une libération prolongée, les GSNO-NP ont été incluses dans une matrice d’alginate (a), chitosan (c) ou un mélange des deux (acNCP). Les GSNO-acNCP avec une encapsulation élevée (76%) et une libération in vitro jusqu’à 24 h, ont significativement favorisé le passage de GSNO au travers d’un modèle de barrière intestinale (Caco-2). A la lumière de cette compatibilité avec un traitement oral journalier, le gavage de rats Wistar avec ces GSNO-acNCP 17 h avant prélèvement de l’aorte a diminué la contraction maximale phényléphrine (PHE) dépendante d’anneaux aortiques isolés. De plus, la N-acétylcystéine (NAC) (thiol déstockant NO tissulaire) produit la relaxation d’anneaux précontractés avec la PHE, prouvant le stockage de NO au sein de la paroi vasculaire. En augmentant le temps de résidence gastrointestinale et donc le passage de GSNO au travers de l’intestin, les GSNO-acNCP produisent un effet prolongé (17 h après administration) par l’intermédiaire du stockage de NO au niveau tissulaire / As a physiologic nitric oxide (NO) donor, S-nitrosoglutathione (GSNO) has potential therapeutic application for the treatment of cardiovascular disease (CVD). With a longer in vivo half-life than NO, GSNO is still sensitive to many factors leading to poor applicability. This study aimed at the development of nanocomposite particles (NCP) based on synthetic polymeric nanoparticles encapsulating GSNO (GSNO-NP) embedded in a polysaccharidic matrix for oral delivery of GSNO. Although GSNO-NP, with a high encapsulation efficiency, showed an in vitro burst release, they succeeded in the preservation of GSNO stability and bioavailability for smooth muscle cells as they delayed in vitro protein S-nitrosation (NO biomarker) until 18 h. Therefore, to reach the sustained release, GSNO-NP were embedded in a matrix of alginate (a), chitosan (c) or a blend (acNCP). GSNO-acNCP with high encapsulation efficiency (76%) and an in vitro release until 24 h, promoted the highest permeation rate of GSNO through an intestinal barrier model (Caco-2). With this daily oral treatment compatibility Wistar Rat pretreatment by gavage with GSNO-acNCP 17 h before aorta removal decreased the maximal contractile effect induced by phenylephrine (PHE) on isolated aortic rings. Furthermore, the N-acetylcysteine (a thiol displacing NO stores from tissues) produced the relaxation of PHE precontracted aortic rings, proving NO storage in the vessel wall. By increasing the residence time in the gastrointestinal tract thus promoting GSNO crossing through the intestinal barrier, GSNO-acNCP induced a long lasting effect (17 h after administration) through NO storage in vessels

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

Les plus fréquentes tumeurs cérébrales primitives chez l'adulte sont les gliomes. Depuis qu'il est établi que la néo-angiogenèse est liée fortement au mécanisme de croissance des gliomes, plusieurs drogues à visée anti-angiogénique ont étés développées et testés comme un traitement complémentaire en plus de radio- et chimiothérapie. De nouvelles approches par IRM ont été développées pour estimer non-invasivement la néo-angiogenèse tumorale in vivo et étudier son retentissement sur la vascularisation du tissu peritumoral. La première partie de cette thèse a permis d'évaluer la valeur pronostique de la mesure du volume sanguin cérébral (VSC) par l'IRM de perfusion pour la survie des patients qui portent un oligodendrogliome ou une tumeur mixte oligoastrocytaire. Les résultats montraient que le relatif VSC mesuré en IRM de perfusion de premier passage apparaissant comme un facteur pronostique pour la suive des patients. La deuxième partie de cette thèse vise à estimer la perfusion basale peri-tumorale par la technique de premier passage ainsi que la vasoréactivité peri-tumorale par la technique de l'IRMf lors d'inhalation de carbogène, pour évaluer les mécanismes pathophysiologique des altérations du signal BOLD à proximité des tumeurs cérébrales primitives. Les résultats indiquent que l'altération de perfusion basale ne peut pas expliquer le déficit de l'activation motrice au niveau du cortex moteur primaire. La réponse BOLD au carbogène était le meilleur facteur pour expliquer l'asymétrie de l'activation motrice.

Ce travail méthodologique a porté sur la mise en place et l'évaluation d'une technique de cartographie de l'oxygénation cérébrale en imagerie par résonance magnétique (IRM) à 3 T. La technique repose sur la quantification de signaux IRM issus du contraste BOLD (pour « blood level oxygen dependent ») à l'aide d'une approche multiparamétrique (approche mqBOLD pour multiparametric quantitative BOLD) et permet d'obtenir une estimation de la saturation tissulaire en oxygène (StO2). Un premier travail de simulation numérique a porté sur la prise en compte du biais induit par la susceptibilité magnétique de la myéline dans la mesure de StO2. Ce travail a permis de montrer l'influence de l'orientation des fibres de substance blanche par rapport au champ magnétique principal sur la mesure de StO2. La méthode mqBOLD a tout d'abord été appliquée chez l'animal, sur le primate non-humain. L'approche semble suffisamment précise pour observer des différences inter-espèces. Puis, cette approche a été adaptée pour une utilisation en clinique et appliquée à différentes pathologies. Chez des patients souffrant d'un accident vasculaire cérébral à la phase aiguë, nous avons observé une différence spatiale entre les régions pour lesquelles le débit sanguin et la StO2 sont abaissés, différence qui répondrait aux critères définissant la pénombre ischémique. Chez des patients atteints d'une sténose intracrânienne artérielle sévère, nous avons étudié la relation entre la mesure de la vasoréactivité cérébrale avec celle de l'oxygénation. Les résultats montrent une corrélation entre l'altération de la vasoréactivité et celle de l'oxygénation dans le territoire de l'artère cérébrale moyenne. Enfin, nous montrons au travers d'une analyse par cluster que l'étude de l'oxygénation apporte des informations complémentaires aux paramètres de perfusion dans la détermination du grade tumoral. L'ensemble des résultats obtenus au cours de ce travail démontrent la faisabilité de la cartographie de StO2 par IRM et la complémentarité de cette approche avec les techniques de caractérisation de perfusion tissulaire. / This work focuses on the implementation and the evaluation of a technique to map cerebral oxygenation by MRI at 3T. The technique is based on the quantification of MRI signals from the BOLD contrast (for "blood oxygen level dependent") using a multiparametric (mqBOLD multiparametric approach for quantitative BOLD) and provides an estimate of the tissue oxygen saturation (StO2). A study based on a numerical simulation focused on taking into account the bias induced by the magnetic susceptibility of myelin in the measurement of StO2. This work demonstrated the influence of the orientation of white matter fibers with respect to the main magnetic field on the measurement of StO2. The mqBOLD method was applied in animals, the non-human primate. The approach seemed accurate enough to observe differences between species. Then, this approach was adapted for clinical practice and applied to different pathologies. In acute stroke patients, we observed a spatial difference between the regions with lowered cerebral blood flow and StO2, a difference that could meet the criteria of the ischemic penumbra. In patients with severe intracranial arterial stenosis, we studied the relationship between an estimate of cerebral vasoreactivity and tissue oxygen saturation. The results showed a correlation between impaired vascular reactivity and the oxygenation in the territory of the middle cerebral artery. Finally, we showed, through a cluster analysis, that the study of oxygenation provides additional information to the perfusion parameters and could be useful to determine the tumor grade. The overall results obtained in this thesis demonstrate the feasibility of mapping StO2 by MRI and the complementarity of this approach with techniques for characterizing tissue perfusion.

Le travail méthodologique mis en place durant cette thèse a consisté en l'optimisation des acquisitions et des traitements de données pour l'imagerie quantitative de la perfusion cérébrale et de la vasoréactivité en ASL. Dans un premier temps, une méthode originale pour mesurer la largeur du bolus des spins marqués appelée BoTuS (Bolus Turbo Sampling) a été mise en place et validée afin d'améliorer la quantification de la perfusion cérébrale basale en ASL. Les acquisitions en ASL pulsé ont été comparé aux mesures de perfusion en premier passage gadolinium et en premier passage de produit de contraste iodé en scanner X sur des patients atteints de tumeurs cérébrales. Dans un second temps, afin d'améliorer la qualité des cartes de vasoréactivité en ASL, des analyses des variations physiologiques des sujets ont été implémenté afin d'être utilisé comme modèle dans l'analyse statistique des données. Enfin, ces méthodes optimisées au niveau de l'acquisition et de la chaîne traitement ont été appliquées sur des populations de sujets sains et de patients afin de les valider. Les applications cliniques ont été menées sur des patients porteurs de la maladie d'Alzheimer où l'on a montré une baisse de la vasoréactivité par rapport aux témoins âgés. La perfusion cérébrale et la vasoréactivité de sujets atteints de sténoses a été étudié. Enfin, une étude avant et après acclimatation à l'altitude a montré qu'un séjour de 7 jours à 4365 m augmente le débit sanguin cérébral et diminue la vasoréactivité cérébrale. / The methodological aspects implemented during this Ph.D. thesis consisted of the optimization of the acquisitions and data processing of ASL imaging for quantitative assessment of cerebral perfusion and vasoreactivity. First of all, an original technique called BoTuS (Bolus Turbo Sampling) was implemented and validated,with the aim to render the quantification of the pulsed ASL signal more robust. Cerebral blood flow measurements obtained using pulsed ASL were compared to gold standard techniques such as the first passage of gadolinium MRI and CT-scan perfusion in a population of patients with treated brain tumors. Secondly, a new processing technique was tested, taking into account the physiological state of the subject during the exam to model the ASL signal during the vasoreactivity paradigm, and thus to provide more reliable maps at the subject level. Finally, these methods were applied in various studies on healthy subjects and patients. A decrease in vasoreactivity was found in Alzheimer disease patients compared to elderly subjects. Studies on patients with severe stenosis were conducted to test our methods at the subject level. An increase in CBF and a decrease in vasoreactivity in subjects exposed to high altitude at 4365 m during 7 days was demonstrated and correlated to transcranial Doppler results.

INTRODUCTION :Des anomalies de la circulation pulmonaire prédisposant au développement de l’hypertension pulmonaire ont été reconnues dans l’hypertension systémique. Une hyperleptinémie a été décrite comme impliquée dans la pathogénie de l’hypertension systémique et de l’hypertension artérielle pulmonaire. Cependant, les effets de la leptine sur la vasoréactivité pulmonaire restent méconnus. OBJECTIFS :Dans ce contexte, le présent travail consistait à évaluer ex vivo les effets vasomoteurs de la leptine en comparant (1) les circulations artérielles systémique et pulmonaire, (2) en présence ou non de l’endothélium, (3) chez des rats spontanément hypertendus (SHR ;un modèle génétique d’hypertension systémique) versus normotensifs. METHODES :La vasoréactivité à la phényléphrine, endothéline-1 (ET-1) et leptine a été étudiée sur des artères pulmonaires et aortes thoraciques de rats SHR et Wistar avec et sans endothélium. De l’imagerie calcique a été réalisée sur des cultures primaires de cellules musculaires lisses vasculaires traitées à la leptine. Ces résultats ont été interprétés à la lumière de la pathobiologie des vaisseaux. RESULTATS :Chez les rats Wistar, la leptine induisait la vasodilatation des artères pulmonaires et aortes thoraciques pré-contractées par la phényléphrine ou l’ET-1. Cette vasodilatation était endothélio-dépendante. Chez les SHR, cette vasodilatation endothélio-dépendante était altérée dans les artères pulmonaires. Dans les deux souches de rats la réponse à la leptine était plus importante dans les aortes que dans les artères pulmonaires. Chez les SHR, les artères pulmonaires présentaient une hypertrophie de la média, associée à une surexpression génique d’ET-1 et des récepteurs à l’ET-1: ETA et ETB. Dans les artères de SHR sans endothélium, la leptine induisait une vasoconstriction, dépendante du calcium extracellulaire et des stocks calciques intracellulaires. En effet, la leptine induisait une augmentation des concentrations intracellulaires en calcium dans les cellules musculaires lisses isolées à partir d’artère pulmonaire et d’aorte thoracique, et ce de manière plus importante chez les SHR. Les artères de SHR présentaient une expression génique accrue du canal cationique TRPC6. CONCLUSION :La perte de la vasodilatation endothelio-dépendante induite par la leptine, dans un contexte d’augmentation d’ET-1, et de supplément de calcium dans les cellules musculaires lisses, pourrait contribuer à l’augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire observée dans l’hypertension systémique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Introduction : Malgré une réanimation bien conduite, un certain nombre de patients en choc septique présentent une tachycardie persistante. Dans ce contexte, cette élévation de la fréquence cardiaque peut être le reflet d’un certain degré de dysautonomie. L’objectif de cette thèse est d’évaluer, sur un modèle expérimental de choc septique, l’impact d’un ralentissement de la fréquence cardiaque soit par un β-bloquant cardiosélectif aux effets anti inflammatoires (esmolol, travail 1) soit par l’ivabradine, un inhibiteur des canaux if sans effets anti-inflammatoires majeurs en situation aiguë, (travail 2) sur les fonctions cardiaque, vasculaire et le profil inflammatoire systémique et tissulaire. Matériels et Méthodes : Le choc septique était induit par une ligature et ponction cæcale (CLP) chez des rats Wistar. Les rats du travail 1 étaient randomisés à 4 heures de la chirurgie dans les groupes : Contrôle, Esmolol (débuté à 4 heures), Noradrénaline (débuté à 18 heures), Esmolol + Noradrénaline. Les rats du travail 2 étaient randomisés à 4 heures de la chirurgie dans les groupes Contrôle, Ivabradine (débutée à 4 heures). Un groupe Sham était réalisé dans chaque travail. Les évaluations étaient réalisées à 18 heures de la chirurgie et portaient sur la fonction cardiaque (micro PET et Millar pour le travail 1, échocardiographie pour le travail 2) in vivo, ex vivo sur la vasoréactivité (par myographie) ainsi que sur les profils inflammatoires systémique et tissulaire (cardiaque et vasculaire). Résultats : Dans les deux travaux, comparé au groupe Sham, la CLP induisait un tableau de choc septique incluant dysfonction cardiaque et hypovasoréactivité aux vasopresseurs Dans le travail 1, l’adjonction d’esmolol réduisait la fréquence cardiaque et améliorait l’inotropisme myocardique ainsi que la vasoréactivité mésentérique. Ces effets étaient associés à une réduction des cytokines inflammatoires systémiques et à une diminution de l’expression de NF-κB dans le cœur et les vaisseaux. Dans le travail 2, l’ivabradine réduisait aussi efficacement la fréquence cardiaque mais sans aucun impact sur la fonction myocardique ou la vasoréactivité. Aucun effet n’était retrouvé sur les mêmes paramètres inflammatoires. Conclusion : Dans le choc septique expérimental, l’adjonction d’un traitement β-bloquant permet une amélioration des fonctions cardiaques et vasculaires via des effets anti-inflammatoires. Néanmoins, la réduction isolée de la fréquence cardiaque semble n’apporter aucun bénéfice en termes de fonction cardiovasculaire ainsi que sur les paramètres inflammatoires. L’objectif de réduction systématique de la fréquence cardiaque n’apparaît donc pas comme un objectif intéressant dans la prise en charge du choc septique et les effets bénéfiques de l’Esmolol sont essentiellement anti-inflammatoires. / Introduction: Despite adequate initial resuscitation, some septic shock patients continue to display persistent tachycardia likely due to autonomic dysregulation. The purpose of the present study was to determine the consequences of heart rate reduction by a β-blocker (study 1) or by Ivabradine (study 2) on cardiac function, vasoreactivity and inflammatory pattern in) an experimental model of septic shock. Material and Methods: Septic shock was induced in Wistar rats by cecal ligation and puncture. In the first study, four hours after the surgery, Wistar rats were randomly allocated to the following groups: control, esmolol, norepinephrine (started at H18), and esmolol (started at H4) + norepinephrine (started at H18). In the second study, four hours after the surgery, Wistar rats were randomly allocated to the following groups: Control and Ivabradine (administered per os four hours after the surgery). A Sham- operated group was included in each study. Assessment at 18 hours included hemodynamics, in vivo cardiac function (by Micro-PET and Millar in study 1 and echocardiography in study 2) and ex vivo vasoreactivity by myography. Circulating cytokine levels were measured by ELISA while cardiac and vascular inflammatory protein expressions were assessed by Western blotting. Results: In both studies compared to sham animals, CLP animals developed hypotension, cardiac depression and vascular hyporesponsiveness to vasopressor treatment. In study 1, esmolol infusion decreased the heart rate with increased cardiac contractility and restored mesenteric vasoreactivity. These effects were associated with a decrease in systemic inflammatory cytokines as well as NF-κB activation both at the cardiac and vessel level. In study 2, compared to the CLP group, adjunction of Ivabradine also decreased the heart rate but without any impact on cardiac contractility or vasoreactivity. Adjunction of Ivabradine to CLP rats had no impact on the same tested inflammatory parameters. Conclusion: Adjunction of selective β1-blockade in experimental septic shock enhances cardiac contractility and vascular responsiveness to catecholamines whereas isolated heart rate reduction by Ivabradine does not. These protective cardiovascular effects in study 1 appear to be attributed to the anti- inflammatory effects of esmolol while in study 2, Ivabradine does not affect any of the above parameters. It is likely that heart rate reduction is not a promising target in septic shock and that the observed benefits of esmolol are mostly likely attributable to its anti-inflammatory effects.

La sclérose en plaques est une maladie inflammatoire du système nerveux central, ayant plusieurs phénotypes cliniques, caractérisée par la coexistence de phénomènes inflammatoires focaux et d’une neurodégénérescence diffuse, dont la physiopathologie est actuellement inconnue. L’apparition de troubles cognitifs marque un tournant évolutif pour les patients, est en lien avec la progression de la maladie, et notamment l’atrophie cérébrale. Néanmoins le statut cognitif de certains patients reste préservé malgré la progression de la maladie. Le concept de réserve cognitive rendrait compte de cette absence de corrélation entre statut cognitif et lésions cérébrales en lien de la maladie, mais ses bases physiologiques sont à l’heure actuelle inconnues. Trois techniques d’imagerie : L’étude de la perfusion cérébrale en arterial spin labelling, de la vasoréactivité cérébrale grâce à l’inhalation d’un gaz enrichi en CO2, et des anomalies de substance blanche cérébrale en tenseur de diffusion sont utilisées dans ce manuscrit pour répondre aux questions suivantes :- Existe-t-il des anomalies vasculaires pouvant expliquer la neurodégénérescence diffuse observée dans la sclérose en plaques, et notamment dans les formes progressives ?- Existe-t-il en tenseur de diffusion des anomalies de certains faisceaux de substance blanche qui serait corrélées au statut cognitif ou au phénotype clinique des patients? La réserve cognitive est-elle médiée par des phénomènes de plasticité de la substance blanche dans la sclérose en plaques? / Multiple sclerosis in an inflammatory and dysimmune condition of the central nervous system, with different clinical patterns. This disease involves patchy area of demyelination and of a diffuse axonal loss and neurodegeneration. The pathophysiology of this diffuse neurodegeneration remains currently unknown. The apparition of a cognitive impairment dramatically changes the clinical prognosis in patients. This cognitive impairment seems to be linked to a diffuse dysconnexion of normal appearing white matter, and to grey matter atrophy. Cognitive reserve could explains a lack of correlation between the cognitive status in patients and the cerebral lesion load due to the disease. Anatomical basis of cognitive reserve are unclear. Three methods of imaging : arterial spin labelling, measure of the cerebral vasoreactivity with the inhalation of a gas enriched in dioxid, and diffusion tensor imaging are employed to answer to these questions in multiple sclerosis : Are there vascular abnormalities related to neurodegeneration, in particular in progressive forms of multiple sclerosis? Could we find white matter differences in tracts related to cognitive impairment or clinical form in patients? Is Cognitive reserve linked to a cerebral white matter plasticity in this condition ?

En neurosciences et en médecine, l'imagerie fonctionnelle de la perfusion cérébrale permet de caractériser les variations régionales du couplage neurovasculaire et de la vasoréactivité aux gaz circulants. Grâce à l'IRM par marquage des spins artériels (ASL), il est possible de mesurer la perfusion de façon quantitative, dynamique et reproductible sans injection de produit de contraste. Ce travail méthodologique a consisté à mettre en place et optimiser une séquence IRM de quantification de la perfusion par ASL pour étudier la vasoréactivité cérébrale. Pour disposer d'une mesure quantitative avec une sensibilité maximale, des simulations numériques et des expériences sur sujets sains ont permis d'optimiser : l'amplitude des impulsions RF, en prenant en compte l'hétérogénéité du champ B1 ; les délais des impulsions d'inversion pour supprimer le signal statique ; la position de la zone de marquage par rapport au champ de transmission du résonateur RF ; l'espacement minimal entre la zone de marquage et la région d'intérêt ; la durée de bolus et le temps d'attente avant l'acquisition. Une méthode originale de caractérisation rapide du bolus de sang marqué en début de chaque expérience a été développée pour permettre un paramétrage optimal de la séquence pour chaque sujet. Ces méthodes ont été utilisées pour caractériser les effets de l'inhalation de mélanges d'oxygène et de carbogène à teneur variable en CO2 sur la perfusion cérébrale chez des sujets sains. En parallèle, les mêmes méthodes de perfusion sont utilisées dans une étude qui vise à caractériser la vasoréactivité cérébrale dans la maladie d'Alzheimer.