Le concept d’optimisation du transport artériel en oxygène lors d’une chirurgie lourde chez des patients à haut-risque a été développé dans les années 1980 aux Etats-Unis. Appliquée préventivement, cette stratégie a été associée à une amélioration du pronostic de ces patients critiques. Au cours de ces trente dernières années, le concept a beaucoup évolué, tant au niveau des protocoles proposés qu’au niveau des outils de surveillance utilisés, permettant une approche moins invasive pour le patient. Une récente évaluation des pratiques démontre cependant que, si le concept est relativement bien connu, il reste peu appliqué par les anesthésistes aussi bien en Europe qu’aux Etats-Unis, et ce, malgré les bénéfices cliniques démontrés au fil des années. Une relative méconnaissance des outils de surveillance offerts par les nouveaux monitorings et une certaine résistance aux changements ont été avancées pour expliquer ce phénomène. A l’heure actuelle, l’optimisation hémodynamique péri-opératoire repose sur l’application d’algorithmes prédéfinis, guidant principalement l’administration de liquides intravasculaires et, si besoin, d’agents vasoactifs. Cette stratégie nécessite une surveillance clinique attentive et des interventions fréquentes pour être efficace. Cependant, l’application de ces algorithmes au bloc opératoire rencontre un taux d’observance faible, souvent inférieur à 50%, en raison notamment d’un environnement complexe stressant et stimulant qui réduit les capacités d’attention et de concentration des soignants en charge du patient. L’utilisation d’outils informatiques comme aide à la décision et à l’application des protocoles pourrait constituer une aide fort utile pour les cliniciens confrontés à ces situations. Au cours de l’année de recherche (Post-doctoral research fellowship) que j’ai effectuée en 2014-2015 en Californie (University of California Irvine, USA), j’ai pu travailler avec les docteurs Maxime Cannesson et Joseph Rinehart qui ont développé un système d’administration de liquides intravasculaires en boucle fermée, basé sur l’analyse simultanée de plusieurs variables hémodynamiques fournies par les appareils de monitoring les plus récents et contrôlé par un ordinateur. Cette boucle de remplissage vasculaire représente une avancée majeure dans le cadre de l’optimisation du volume circulant du patient et donc de son débit cardiaque, l’administration de liquides se faisant d’une manière complètement automatisée sans diminuer la vigilance du praticien qui garde la capacité d'intervenir lorsqu’il le juge nécessaire. Après avoir conduit plusieurs études d’ingénierie, de simulation, et d’expérimentation animale, le système a été validé en pratique clinique pour les patients de chirurgie abdominale en Californie, puis introduit dans nos hôpitaux académiques et universitaires (CUB Erasme et CHU Brugmann), avec à la clé plusieurs études démontrant une amélioration significative de la compliance aux protocoles et possiblement une amélioration du devenir postopératoire des patients à haut-risque, opérés de chirurgie abdominale majeure. L’utilisation de boucles fermées permettant non seulement de contrôler le remplissage vasculaire mais également d’autres éléments comme la pression artérielle ou la profondeur d’anesthésie représente une solution attractive au problème de mise en pratique des protocoles d’optimisation hémodynamique peropératoire chez les patients chirurgicaux à haut-risque. Le développement de ces différentes boucles et leur intégration entre-elles constituent les prochains défis que je compte relever. Il restera ensuite, tâche au combien considérable, à vérifier l’impact de tels systèmes « intelligents » sur le devenir des patients à court et à moyen terme. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La méthode de conservation des cadavres selon Walter Thiel a été publiée en 1992. Cette technique, contrairement aux techniques classiques, permet de garder au cadavre une certaine souplesse, proche du sujet vivant. Depuis sa description initiale, cette technique s’est peu développée, malgré des possibilités très intéressantes pour les cliniciens soucieux d’apprendre et de perfectionner leurs gestes médico-chirurgicaux par simulation. En effet, la simulation en médecine est en train d’apporter une révolution pédagogique afin que les étudiants n’apprennent plus directement sur le patient les gestes à potentiel iatrogène important, mais sur des simulateurs. La question soulevée par notre travail est celle de ce double paradoxe : la technique de Thiel est très intéressante mais pourtant ne se développe pas beaucoup, et d’autre part, la simulation connait un essor considérable mais ne prend pas beaucoup en compte le potentiel de l’apprentissage sur cadavres. A la lumière de plusieurs travaux explorant divers aspects de la méthode de Thiel, nous démontrerons les possibilités des cadavres conservés par cette méthode en termes d’applications cliniques pour l’enseignement et la recherche par simulation en anesthésie et en chirurgie. / Walter Thiel’s method for the preservation of cadavers was published in 1992. Unlike conventional preservation techniques, this method provides a spectacular lifelike flexibility. Despite of its interesting possibilities in learning and training for clinical practitioners, this technique has had a poor development around the world. Simulation represents a revolution in medical education because it allows students to train before act on real patients, particularly the situations with a high iatrogenic risk. The question raised by our work is that this double paradox: the Thiel’s method is very interesting but still not well developed, and secondly, the simulation has expanded enormously but does not take much account of the potential learning on cadavers. In several studies exploring various aspects of Thiel’s method, we will demonstrate the possibilities of cadavers preserved by this method in terms of clinical applications for teaching and research in the fields of simulation in anesthesia and surgery.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'halothane est à l'heure actuelle, l'anesthésiant volatile le plus répandu en recherche animale. Comme plusieurs autres agents, il produit d'importantes altérations aux organes de l'animal, tout spécialement au cerveau. L'utilisation d'un agent plus récent, l'isoflurane, procure certains avantages comparativement à l'halothane. Par contre, personne n'est dans une bonne position pour recommander l'utilisation de l'isoflurane en électrophysiologie, car ses effets sur les fonctions cérébrales sont peu connus. En sachant que les deux agents agissent de façon différente sur l'activité globale du cerveau (EEG, PEY), il est probable qu'ils agissent également de façon différente sur l'activité unitaire des neurones. Il est fondamental de résoudre cette incertitude lorsqu'on considère qu'un bon nombre d'études explorent les fonctions de régions du cerveau en se basant sur les propriétés des cellules constituant ces régions. L'objectif de cette étude est de déterminer, entre l'halothane et l'isoflurane, l'anesthésique de choix pour l'étude des propriétés des champs récepteurs des cellules du cortex visuel primaire du chat. La distinction principale entre les deux agents anesthésiques testés est que, à des multiples de CAM équivalents, l'isoflurane réduit davantage l'amplitude des réponses visuelles optimales. Compte tenu de son effet dépresseur, l'isoflurane ne serait pas l'agent anesthésique à recommander pour les études électrophysiologiques en vision et possiblement aussi pour tous les autres systèmes sensoriels. / Halothane is presently the most widely used volatile anesthetic in animal research. As many anesthetics, it produces several alterations on organs, especially on the brain. Recently, another volatile anesthetic, isoflurane, emerged in neuroscience laboratories. Despite the fact that isoflurane appears to be a better anesthetic than halothane for animal brain research, no one is in a firm position to recommend it in electrophysiology research because its effect on specific brain functions are relatively unknown. Given that both anesthetics yield different action on gross brain activity (EEG, VEP), it is likely that they may also differentially affect single neuron activity. This is fundamental when considering that many studies investigate the function of brain areas on the basis of response properties of their comprising neurons. The main goal of this study is to determine the best anesthetic between halothane and isoflurane to study receptive field properties of neurons in the cat' s primary visual cortex. Results indicate that various cell response parameters differ under halothane compare to isoflurane anesthesia. The main diff erence between the two anesthetics tested is the greater depression of the cell optimal visual response amplitude induced by isoflurane anesthesia at equipotent concentration. Due to is depressive effects isoflurane may not be the ideal anesthetic for electrophysiological studies in vision has well has other sensory systems.

Background: Every year, more than 2 million people undergo cardiac surgery including 15 000 Canadians (1). Acute kidney injury remain a frequent complication in this setting which can affect up to 39% of patients (2). This complication is associated with a significant increase in the risk of short-term and long-term mortality after cardiac surgery (1). Multiple mechanisms can lead to acute kidney injury in the peri-operative period which complexify prevention and treatment. Among them, multiple clinical factors can result in an increase in venous pressure leading to a state of systemic congestion deleterious to kidney function in addition to other organs. The detection of congestion at the bedside of patients after cardiac surgery could be used to identify patients at risk of developing congestive complications such as congestive acute kidney injury as well as opening possibilities for prevention and treatment. Doppler ultrasound is a non-invasive technology enabling the assessment of blood flow velocity within the venous system. A reduction of systemic venous compliance lead to the appearance of alterations in portal vein flow and intra-renal venous flow. The objectives of the work presented in this thesis were the following: To determine the prevalence and predictive factor associated with the appearance of venous flow alterations during the intra-operative and post-operative period, to determine if their detection is associated with acute kidney injury in the post-operative period and to determine the clinical significance of their detection in the immediate post-operative period. Main results: This thesis is comprised of 3 cohort studies including a total of 1497 ultrasound asessments in 362 patients. Alterations in venous Doppler signals were observed in a subtantial proportion of patients during the per-operative period, from 10.8% to 24.3% depending on the time of assessment and the site assessed. We observed significant correlations between venous Doppler alterations and other clinical markers of congestion including central venous pressure, NT-pro-BNP and fluid balance. Furthermore, we observed that portal flow pulsatility and abnormal patterns of intrarenal venous flow were correlated. Using repeated assessments in a cohort of 145 patients, we observed that portal flow pulsatility and severe alterations in intrarenal venous flow were associated with the subsequent development of acute kidney injury in the post-operative period. A re-analysis of this data suggested that a grading system combining mutliple Doppler assesments at intensive care admission after cardiac surgery including heaptic veins, the portal vein and intrarenal veins may be able to identify patients at risk of developping acute kidney injury with high specificity. Conclusions: In the context of cardiac surgery, Doppler ultrasound can be used to identify alterations in peripheral venous Doppler signals suggestive of a congestion phenomenon and may be able to anticipate complications related to venous congestion such as acute kidney injury. / Contexte : Chaque année, plus de 2 millions de personnes subissent une chirurgie cardiaque, dont 15 000 Canadiens (1). L’insuffisance rénale aiguë demeure une complication fréquente chez les patients subissant une chirurgie cardiaque atteignant une incidence jusqu’à 39 % dans la période postopératoire (2). Cette complication est associée à une augmentation du risque de mortalité à court et long termes. Plusieurs mécanismes peuvent engendrer l’insuffisance rénale aiguë dans la période peropératoire, ce qui complexifie la prévention et le traitement. Parmi ceux-ci, divers facteurs peuvent engendrer une augmentation des pressions veineuses menant à un état de congestion systémique qui affecte la fonction des reins ainsi que celle des autres organes vitaux. La détection de la congestion au chevet des patients durant la période intraopératoire et postopératoire pourrait permettre d’identifier les individus à risque de développer des complications de nature congestive telles que l’insuffisance rénale aiguë ainsi que de mettre en place des stratégies de prévention et de traitement. L’échographie Doppler est une technologie non invasive qui permet d’évaluer la vélocité du sang dans le réseau veineux. La diminution de la compliance veineuse entraine l’apparition d’altérations du flot veineux de la veine porte et des veines intrarénales. Les objectifs des travaux présentés dans cette thèse étaient les suivants : déterminer la prévalence ainsi que les facteurs prédicteurs de l’apparition de ces altérations durant la période peropératoire; déterminer si la détection de ces altérations est en mesure de prédire l’apparition d’insuffisance rénale aiguë dans la période postopératoire; et déterminer quelle est la signification clinique de l’apparition de ces signes dans la période postopératoire immédiate. Résultats principaux : Les travaux contenus dans cette thèse comportent trois études de cohorte comprenant 1497 examens échographiques chez 362 patients. La présence d’altération du flot veineux a été observée chez une proportion substantielle des patients durant la période post-opératoire, allant de 10.8% à 24.3% selon le site intérrogé et le moment où l’examen est effectué. Nous avons observé des associations entre les altérations du flot veineux et les autres marqueurs de congestion incluant la pression veineuse centrale, la mesure du NT-pro-BNP et la balance liquidienne. De plus, nous avons observé que la pulsatilité du flot portal est corrélée aux altérations du signal Doppler dans les veines intrarénales. Grâce à des examens répétées effectuées dans une cohorte de 145 patients, nous avons observé que la pulsatilité du flot portal et la présence d’un profil compatible avec une anomalie sévère du flot intrarénal veineux étaient associées indépendamment avec la survenue subséquente d’insuffisance rénale aiguë durant la période postopératoire. Une réanalyse de ces données nous a permis de constater qu’un système de gradation combinant la présence des altérations du flot veineux à plusieurs sites, incluant les veines hépatiques, la veine porte et les veines intrarénales, au moment de l’admission aux soins intensifs permet d’indentifier les patients qui développeront une insuffisance rénale aiguë avec une spécificité élevée. Conclusions : Dans le contexte de la chirurgie cardiaque, l’échographie Doppler peut être utilisée au chevet afin d’indentifier des altérations du flot veineux périphérique suggestives d’un phénomène de congestion et d’anticiper les complications de nature congestive tel que l’insuffisance rénale aiguë.