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L’adaptation des principes ERAS à l’anesthésie du lapin pourrait améliorer leur taux de mortalité périopératoire élevé. Le développement d’un protocole IM réversible pourrait raccourcir le réveil et diminuer les complications. Les objectifs de ce mémoire sont 1) d’investiguer la relation entre l’administration d’oxygène et la ventilation et 2) de définir les paramètres PK-PD du midazolam IV midazolam et son antagoniste flumazénil chez le lapin. Dans une étude prospective, randomisée, à l’aveugle, 25 lapins de Nouvelle-Zélande (4 mâles, 21 femelles ; 3,1–5,9 kg ; 1 an) ont été anesthésiés avec l’alfaxalone (4 mg/kg), dexmédétomidine (0,1 mg/kg) et midazolam (0,2 mg/kg) IM et randomisés à attendre 5 (n = 8) ou 10 (n = 17) minutes entre l’injection anesthésique et l’administration d’oxygène (100%) ou air médical (masque,1 L/minute). Avant (PREoxy/air5/10) et 2 minutes après l’oxygène ou l’air médical (POSToxy/air5/10), la fréquence respiratoire (fR), pH, PaCO2, PaO2 ont été investigués. L’hypoxémie (PaO2 < 88 mmHg) était présente à tous les temps PRE : PREoxy5 [71 (61–81) mmHg] ; PREoxy10 [58 (36–80) mmHg] et PREair10 [48 (32–64) mmHg]. L’hypoxémie a persisté avec l’air médical : POSTair10 [49 (33–66) mmHg]. L’administration d’oxygène a corrigé l’hypoxémie, mais était associée avec une diminution de fR (> 70% ; p = 0,016, deux groupes) et de l’hypercapnie (p = 0,016, deux groupes). fR restait inchangé avec l’air médical (p = 0,5). PaCO2 était plus élevé avec l’oxygène que l’air (p < 0,001). L’administration d’oxygène précoce a résolu l’hypoxémie reliée à l’anesthésie, mais a empiré l’hypoventilation démontrant que la stimulation respiratoire hypoxique est un facteur important contribuant à la ventilation lorsque ce protocole anesthésique est utilisé. Dans une étude prospective, randomisée, à l’aveugle et croisé, 15 lapins de Nouvelle-Zélande (7 mâles, 8 femelles; 2,73 – 4,65 kg ; 1 an) ont reçu midazolam IV (1,2 mg/kg) à T0 suivi de flumazénil IV (FLU ; 0,05 mg/kg) ou saline (SAL ; même volume) pour renverser la perte du réflexe de redressement (LORR). Le traitement (FLU/SAL) était injecté 30 secondes après LORR. L’échantillonnage sanguin artériel était analysé avec la technique de chromatographie liquide/spectrométrie de masse. Le temps pour le retour du réflexe de redressement (ReRR) était analysé. Demi-vie, clairance plasmatique and volume de distribution du FLU étaient 26,3 min [95%CI : 23,3–29,3], 18,74 mL/min/kg [16,47–21,00] et 0,63 L/kg [0,55–0,71], respectivement. ReRR était 25 fois plus rapide pour FLU (23 [8–44] secondes) versus SAL (576 [130–1141] secondes ; p<0.001, 95%CI [425–914 secondes]). Le retour de la sédation (LORR) était présent dans les deux groupes (4/13 FLU ; 7/13 SAL) à 1540 [858–2328] secondes. Le flumazénil a rapidement antagonisé la sédation du midazolam. Cependant, le potentiel de resédation après l’utilisation du flumazénil nécessite une surveillance accrue durant la période de réveil. / Adapting ERAS guideline principles to rabbit anesthesia could improve their risk of perioperative mortality which remains elevated. The development of a reversible IM protocol could hasten recovery and decrease complications. The objectives of this thesis were 1) to investigate the relationship between oxygen administration and ventilation, 2) to define PK-PD parameters of IV midazolam and its antagonist flumazenil in rabbits. In a prospective, randomized, blinded study, 25 New Zealand White rabbits (4 males, 21 females; 3.1–5.9 kg; 1 year old) were anesthetized with IM alfaxalone (4 mg/kg), dexmedetomidine (0.1 mg/kg) and midazolam (0.2 mg/kg) and randomized to a 5 (n = 8) or 10 (n = 17) minutes waiting period between drug injection and oxygen (100%) or medical air administration (facemask, 1 L/minute). Immediately before (PREoxy/air5/10) and 2 minutes after oxygen or medical air (POSToxy/air5/10), respiratory rate (fR), pH, PaCO2, PaO2 were investigated. Hypoxemia (PaO2 < 88 mmHg) was observed at all PRE times. PREoxy5 [71 (61–81) mmHg]; PREoxy10 [58 (36–80) mmHg] and PREair10 [48 (32–64) mmHg]. Hypoxemia persisted when breathing air: POSTair10 [49 (33–66) mmHg]. Oxygen administration corrected hypoxemia but was associated with decreased fR (> 70%; p = 0.016, both groups) and hypercapnia (p = 0.016, both groups). fR was unchanged breathing air (p = 0.5). PaCO2 was higher when breathing oxygen than air (p < 0.001). Early oxygen administration resolved anesthesia-induced hypoxemia, but worsened hypoventilation indicating that hypoxic respiratory drive is an important contributor to ventilation using the studied drug combination. In a prospective, randomized, blinded, crossover study, 15 New Zealand White rabbits (7 males, 8 females; 2.73 – 4.65 kg, 1 year old) received IV midazolam (1.2 mg/kg) followed by IV flumazenil (FLU; 0.05 mg/kg) or saline control (SAL; equal volume) to reverse loss of righting reflex (LORR). Midazolam was injected (T0). Treatment (FLU/SAL) injected 30 seconds after LORR. Arterial blood samples were collected and analyzed using liquid chromatography/mass spectrometry. Time to return of righting reflex (ReRR) compared between groups. FLU terminal half-life, plasma clearance and volume of distribution were 26.3 min [95%CI: 23.3–29.3], 18.74 mL/min/kg [16.47–21.00] and 0.63 L/kg [0.55–0.71], respectively. ReRR was 25 times faster in FLU (23 [8–44] seconds) versus SAL (576 [130–1141] seconds; p<0.001, 95%CI [425–914 seconds]). Return of sedation (LORR) occurred in both groups (4/13 in FLU; 7/13 in SAL) at 1540 [858–2328] seconds. Flumazenil quickly and reliably reversed sedation from midazolam injection. However, the potential resedation after flumazenil administration warrants careful monitoring in the recovery period.

Les récents développements en RMN et IRM ont eu un impact spectaculaire sur l’imagerie médicale et aident à appréhender de manière fonctionnelle et non invasive de nombreux mécanismes cérébraux. L’imagerie par RMN de perfusion a notamment une importance primordiale en neuroimagerie clinique dans la caractérisation de nombreux désordres cérébrovasculaires (tumeurs cérébrales, AVC). Cependant il n’existe pour le moment aucune technique qui quantifie de manière non-invasive le bon fonctionnement du réseau microvasculaire cérébral. Cette thèse se concentre sur l’utilisation de la séquence FENSI en imagerie préclinique à haut et ultra haut champ magnétique pour caractériser et quantifier la dynamique des flux microvasculaires dans le cerveau du rat. Nous présentons les enjeux de l’IRM de perfusion en neuroimagerie, ainsi que les contraintes associées aux méthodes conventionnelles – méthode de marquage de spin artériel (ASL) et IRM dynamique de contraste de susceptibilité magnétique (DSC-MRI) – dont la technique FENSI peut d’affranchir. Cependant d’autres problèmes sont adressés. Les images acquises avec FENSI et pondérées en flux peuvent être contaminées par des effets de transferts d’aimantation (MT) qui empêchent de quantifier le débit sanguin cérébral. Une première technique de correction de ces effets par post-traitement est proposée. Nous dérivons les premières cartes de flux sanguin cérébral chez le rat à 7 tesla. Une seconde approche est considérée, où les effets MT dans les images acquises avec et sans saturation des spins circulant dans le réseau capillaire (tag/control) se compensent. Cette seconde approche permet une vraie quantification non-invasive du flux sanguin cérébral (CBFlux) in-vivo. Le réseau microvasculaire est caractérisé via FENSI à différents stages du développement tumoral dans un modèle de gliosarcome cérébral (9L) chez le rat. Les mesures de flux mettent en évidence une forte hétérogénéité de développement vasculaire des gliosarcomes peu avancés (diamètre inférieur à 3 mm). A un stade avancé, le flux sanguin est significativement plus faible dans la tumeur (-40 %) que dans le sous cortex, en bon accord avec la littérature sur ce type de gliosarcome. De plus, les cartes paramétriques de flux permettent de distinguer différents compartiments dans la tumeur. Une comparaison avec une méthode de marquage endothélial sur coupes histologiques suggère que le flux sanguin calculé avec FENSI est corrélé avec la concentration locale en micro-vaisseaux. Nous avons également tentés d’évaluer la dynamique temporelle de la réponse vasculaire à un stimulus et d’appliquer FENSI à l’IRM fonctionnelle (IRMf). Nous avons mis en place un protocole d’IRMf chez le rat à 7 tesla et caractérisé la réponse hémodynamique obtenue par contraste BOLD. A 7 tesla la technique FENSI souffre d’un faible SNR temporel et semble plus adaptée pour quantifier des changements métaboliques associées à de longues plages temporelles. L’implémentation de la séquence à ultra-haut champ (17.2 tesla) donne lieu à de sérieux espoirs en IRMf. De plus, nous mettons en évidence à 17.2 tesla des contrastes spécifiques à l’utilisation de différents anesthésiques utilisés en routine à l’hôpital. La méthode que nous avons mise en place peut être sensibilisée à de nombreuses vitesses, augmentant le nombre de ses applications potentielles. Ainsi, un choix judicieux de paramètres permet d’explorer le volume sanguin ou l’orientation du débit ciblé. Les forces et faiblesses de la méthode sont détaillées. L’utilisation de FENSI n’est en général pas justifiée par un gain de signal par rapport à des séquences ASL optimisées, mais bénéficie de l’actuelle montée en champ des imageurs cliniques pour être étudiée. Les applications potentielles varient de l’IRMf et l’imagerie de diffusion au suivi pharmacologique et diagnostic de désordres cérébrovasculaires, dont l’étude via ASL est limitée dû à l’allongement des temps de transit sanguins. / The discoveries, implementations and developments of NMR and MRI have had a major impact in medical imaging. Compared to other imaging modalities (PET, SPECT, CT), current MRI research helps to further and better understand the inner mechanisms of the human body in a less invasive manner. In clinical neuroimaging, perfusion MRI is of spectacular importance to study cerebrovascular diseases and cancer. However, at the moment, there is no perfusion MRI sequence that allows for a complete, non-invasive and precise quantification of microvascular flow dynamics. This work focuses on the use of the recently introduced Flow Enhanced Signal Intensity method (FENSI) to characterize and quantify vasculature at capillary level, at high and ultra high magnetic field (7 and 17.2 tesla). For that purpose, the possible quantification of blood flux with FENSI is explored in vivo. The combination of flux quantification and flow-enhanced signal (compared to Arterial Spin Labeling) can make of FENSI an ideal method to characterize in a complete non-invasive way the brain microvasculature. After removal of magnetization transfer (MT) effects, the blood flow dynamics are studied with FENSI in a very aggressive and propagative rat brain tumor model: the 9L gliosarcoma. The objective is to assess whether FENSI is suitable for a longitudinal non-invasive characterization of microvascular changes associated with tumor growth. The results obtained with FENSI are compared with literature on 9L perfusion and immuno-histochemistry. In the first paper published on FENSI, a first glance was also casted on the potential of the flow enhanced technique when applied to fMRI. The results obtained at the time were contaminated by MT effects. With the implementation of a new MT-free FENSI technique, the possibility to map the brain cerebral functioning based on a quantitative physiological parameter (CBFlux) more directly related to neuronal activity than the usual BOLD signal is within reach. At ultra high field, the influence of different anesthetics on the rat brain microvascular network and BOLD contrast is also considered. After many developments around the FENSI technique, the method is compared to classical ASL and DSC perfusion MRI sequences. The strengths and weaknesses of the FENSI method, its characteristics, ‘precautions for use’, and potential main applications are detailed and discussed.

La ventilation mécanique est une thérapie fréquente au bloc opératoire et aux soins intensifs. Lorsque mésadaptée, celle-ci est responsable de la survenue de lésions pulmonaires (ventilator- induced lung injury ou VILI) qui ont été associées à un mauvais devenir clinique. Le principal mécanisme supputé du VILI est la déformation pulmonaire excessive. Peu de techniques validées et simple d’utilisation permettent la mesure de la déformation pulmonaire au chevet. Nous proposons l’élastographie ultrasonore comme nouvel outil permettant de mesurer la déformation pleurale régionale. Une étude randomisée en chassé-croisé à simple aveugle a été réalisée chez 10 patients intubés et ventilés dans le cadre d’une chirurgie élective sous anesthésie générale. Quatre volumes courants ont été étudiés en ordre aléatoire : 6, 8, 10 et 12 cc.kg-1 de poids prédit. Pour chaque volume, la plèvre sera imagée à 4 emplacements anatomiques. L’élastographie ultrasonore sera utilisée pour calculer les différentes composantes de translation, de déformation et de cisaillement. Ces différents paramètres d’élastographie ont été étudiés pour identifier ceux possédant les meilleurs effets dose-réponse à l’aide de modèles linéaires mixtes. La qualité de l’ajustement des modèles a été vérifiée à l’aide du coefficient de détermination. Les reproductibilités intra-observateur, inter-observateur et test-retest ont été calculées à l’aide des coefficients de corrélation intra-classe (ICC). L’analyse a été possible dans 90,7% des séquences échographiques. La déformation latérale absolu, le cisaillement latéral absolu et la déformation de Von Mises ont varié significativement avec le volume courant et présentaient les meilleurs effets dose-réponse ainsi que la meilleure qualité d’ajustement. Les estimés ponctuels de la reproductibilité intra-observateur étaient excellents pour les trois paramètres (ICC 0,94, 0,94, 0,93, respectivement). Les estimés ponctuels des reproductibilités inter-observateur (ICC 0,84, 0,83, 0,77, respectivement) et test-retest (ICC 0,85, 0,82, 0,76, respectivement) étaient bons. L’élastographie ultrasonore semble faisable et reproductible dans ce contexte clinique. Elle pourrait éventuellement servir à personnaliser la ventilation mécanique de patients. / Mechanical ventilation is a common therapy in operating rooms and intensive care units. When ill-adapted, it can lead to ventilator-induced lung injury (VILI), which in turn is associated with poor outcomes. Excessive regional pulmonary strain is thought to be a major mechanism responsible for VILI. Scarce bedside methods exist to measure regional pulmonary strain. We propose a novel way to measure regional pleural strain using ultrasound elastography. We conducted a single blind randomized crossover pilot study in 10 patients requiring general anesthesia. After induction, patients were received tidal volumes of 6, 8, 10 and 12 mL.kg-1 in random order, while pleural ultrasound cineloops were acquired at 4 standardized locations. Ultrasound radiofrequency speckle tracking allowed computing various pleural translation, strain and shear components. These were screened to identify those with the best dose-response with tidal volumes using linear mixed effect models. Goodness-of-fit was assessed by the coefficient of determination. Intraobserver, interobserver and test-retest reliability were calculated using intraclass correlation coefficients. Analysis was possible in 90.7% of ultrasound cineloops. Lateral absolute shear, lateral absolute strain and Von Mises strain varied significantly with tidal volume and offered the best dose-responses and data modelling fits. Point estimates for intraobserver reliability measures were excellent for all 3 parameters (0.94, 0.94 and 0.93, respectively). Point estimates for interobserver (0.84, 0.83 and 0.77, respectively) and test-retest (0.85, 0.82 and 0.76, respectively) reliability measures were good. Thus, strain imaging is feasible and reproducible, and may eventually guide mechanical ventilation strategies in larger cohorts of patients.

L’obstruction de la chambre de chasse du ventricule droit (OCCVD) chez les adultes subissant une chirurgie cardiaque est un diagnostic rarement décrit dans la littérature. Dans le cadre de cette maîtrise, plusieurs études ont été réalisées afin de répondre aux questions suivantes qui sont importantes cliniquement : Quelle est la prévalence de l’OCCVD en chirurgie cardiaque adulte? Et quelle est sa prévalence dans une population adulte de chirurgie cardiaque sous surveillance hémodynamique constante avec un cathéter pulmonaire capable de mesure le gradient de pression de la chambre de chasse du ventricule droit? D’abord, une revue de littérature sur l’OCCVD a été réalisée en faisant une recherche systématique avec des mots-clés dans la base de données MEDLINE dans PubMed. À partir de toutes les études décrivant l’OCCVD en chirurgie cardiaque adulte, une prévalence de 4 % a été calculée. L’étiologie la plus courante de ce phénomène était mécanique et associée à une compression extrinsèque. Par la suite, une étude rétrospective sur une base de données du centre hospitalier affilié au programme a démontré une corrélation positive entre la survenue d’une OCCVD et une détérioration clinique postopératoire. Un total de 295 patients de 67.2 ± 9.26 ans (79% male) avec des mesures d’OCCVD pré et post-circulation extracorporelle (CEC) ont été analysés. Une OCCVD avec un gradient ≥ 6 mmHg a été observée avant la CEC chez 89 patients [30,2 % (25,1 % - 35,6 %)] et après la CEC chez 129 patients [43,7 % (38,2 % - 49,4 %)]. Nous avons déterminé que l’OCCVD est une complication rare mais importante à étudier et à suspecter puisqu’elle peut être ciblée par des traitements selon son étiologie. / Right ventricular outflow tract obstruction (RVOTO) is a diagnosis rarely described in adult patients undergoing cardiac surgery. In order to write this Master’s thesis, studies were conducted to determine the prevalence of RVOTO in adult cardiac surgery patients, as well as the prevalence in a similar population with continuous monitoring of pressure gradient data across the right ventricular outflow tract using a pulmonary artery catheter. First, we reviewed the literature on RVOTO by performing a systematic keyword search in the MEDLINE database via PubMed. A prevalence of 4% was calculated by extrapolating the results of all the studies describing RVOTO in adult cardiac surgery. The most common etiology for this phenomenon was mechanical and subsequent to an extrinsic compression. Second, a retrospective study on a database from the university-affiliated hospital center showed a positive correlation between the development of RVOTO and a postoperative clinical decline. A total of 295 patients aged 67.2 ± 9.26 years old (79% male) with RVOTO data from before and after cardiopulmonary bypass (CPB) were analysed. A RVOTO with a gradient ≥ 6 mmHg was observed before CPB in 89 patients [30.2% (25.1% - 35.6%)] et after CPB in 129 patients [43.7 % (38.2 % - 49.4 %)]. We determined that RVOTO is a rare but important complication because it can be targeted with therapies according to its etiology.