Le but de cette étude est d’évaluer la faisabilité de l’analyse tomodensitométrique 3D des bioprothèses aortiques pour faciliter leur évaluation morphologique durant le suivi et d’aider la sélection de cas et améliorer la planification d’une procédure valvein-valve. Le challenge était représenté par le rehaussement des feuillets valvulaires, en raison d’images très bruitées. Un angio-scanner synchronisé était réalisé chez des patients porteurs d’une bioprotèses aortique dégénérée avant réintervention (images in-vivo). Différentes méthodes pour la réduction du bruit étaient proposées. La reconstruction tridimensionnelle des bioprothèses était réalisée en utilisant des méthodes de segmentation de régions par "sticks". Après réopération ces méthodes étaient appliquées aux images scanner des bioprothèses explantées (images ex-vivo) et utilisées comme référence. La réduction du bruit obtenue par le filtre stick modifié montrait meilleurs résultats en rapport signal/bruit en comparaison aux filtres de diffusion anisotropique. Toutes les méthodes de segmentation ont permis une reconstruction 3D des feuillets. L’analyse qualitative a montré une bonne concordance entre les images obtenues in-vivo et les altérations des bioprothèses. Les résultats des différentes méthodes étaient comparés par critères volumétriques et discutés. Les bases d'une première approche de visualisation spatio-temporelle d'images TDM 3D+T de la prothèse valvulaire ont été proposés. Elle implique des techniques de rendu volumique et de compensation de mouvement. Son application à la valve native a aussi été envisagée. Les images scanner des bioprothèses aortiques nécessitent un traitement de débruitage et de réduction des artéfacts de façon à permettre le rehaussement des feuillets prothétiques. Les méthodes basées sticks semblent constituer une approche pertinente pour caractériser morphologiquement la dégénérescence des bioprothèses. / The aim of the study was to assess the feasibility of CT based 3D analysis of degenerated aortic bioprostheses to make easier their morphological assessment. This could be helpful during regular follow-up and for case selection, improved planning and mapping of valve-in-valve procedure. The challenge was represented by leaflets enhancement because of highly noised CT images. Contrast-enhanced ECG-gated CT scan was performed in patients with degenerated aortic bioprostheses before reoperation (in-vivo images). Different methods for noise reduction were tested and proposed. 3D reconstruction of bioprostheses components was achieved using stick based region segmentation methods. After reoperation, segmentation methods were applied to CT images of the explanted prostheses (exvivo images). Noise reduction obtained by improved stick filter showed best results in terms of signal to noise ratio comparing to anisotropic diffusion filters. All segmentation methods applied to the best phase of in-vivo images allowed 3D bioprosthetic leaflets reconstruction. Explanted bioprostheses CT images were also processed and used as reference. Qualitative analysis revealed a good concordance between the in-vivo images and the bioprostheses alterations. Results from different methods were compared by means of volumetric criteria and discussed. A first approach for spatiotemporal visualization of 3D+T images of valve bioprosthesis has been proposed. Volume rendering and motion compensation techniques were applied to visualize different phases of CT data. Native valve was also considered. ECG-gated CT images of aortic bioprostheses need a preprocessing to reduce noise and artifacts in order to enhance prosthetic leaflets. Stick based methods seems to provide an interesting approach for the morphological characterization of degenerated bioprostheses.

L’incidence et la prévalence des maladies valvulaires sont en augmentation, l’épidémiologie de ces maladies se modifie avec une prépondérance des maladies dégénératives, et le traitement considéré est le plus souvent le remplacement valvulaire prothétique, notamment dans le cadre de la sténose aortique qui est la maladie valvulaire la plus fréquente. Les techniques de remplacement valvulaire et les prothèses valvulaires ont grandement évolué ces dernières années, notamment avec le développement des implantations de prothèses par voie percutanée. Cependant les substituts valvulaires aortiques biologiques sont exposés à des complications diverses mettant en jeu la fonction de la prothèse : fuite péri-prothétique, endocardite infectieuse, dégénérescence des tissus biologiques. Ces complications restent des challenges diagnostiques et l’échographie est l’imagerie de référence. Cependant, l’imagerie cardiaque et valvulaire a réalisé de grands progrès, et l’utilisation d’autres techniques ou modalités d’imagerie peut être une alternative ou un complément à l’exploration par échocardiographie : imagerie par scanner, imagerie par résonance magnétique, imagerie nucléaire. Le recours et la combinaison de ces différentes techniques s’intègrent dans une approche globale, nommée imagerie multimodale. L’objectif général de ce projet de doctorat a été d’étudier l’apport de l’imagerie multimodale dans la surveillance des bioprothèses aortiques et l’évaluation des complications et de la dégénérescence structurelle qui peuvent survenir. / The incidence and prevalence of heart valve diseases are increasing worldwide. Their epidemiology also changes, and the required treatment is most often a prosthetic valve replacement, especially for aortic stenosis that is the most frequent heart valve disease. Techniques of valve replacement as well as prosthesis themselves have dramatically evolved in recent years, especially with the development of percutaneous transcatheter procedures. However, biologic aortic valve substitutes are at risk of several complications including prosthetic valve dysfunction, paravalvular regurgitation, infective endocarditis and structural valve deterioration. Correctly diagnose any of these complications still is a challenge but echocardiography plays a pivotal role and remains the gold-standard as per diagnostic imaging. Nonwithsanding the fact that echocardiography is the main imaging modality for valvular anomalies, great progress has been made in cardiac imaging and modalities like CT-Scan, MRI and nuclear imaging are nowadays regularly used along with echocardiography. The use and combination of these different techniques are part of a global approach, entitled multi-modality imaging.The general objective of this doctoral project was to study the contribution of the multi-imaging approach in the assessment of the bioprosthesis function and screening for complications and structural valve deterioration that may occur.

Affectant près d'un milliard de personnes dans le monde, l'hypertension artérielle représente un facteur de risque majeur de pathologies cardiovasculaires et d'insuffisance rénale et constitue l'une des principales causes de mortalité. L'identification de traitements anti-hypertenseurs efficaces et tenant compte des particularités des différentes populations du globe présente ainsi un intérêt capital en termes de santé publique. Notre travail a été consacré à l'étude de plantes anti-hypertensives de la Pharmacopée ouïghoure, principale ethnie de la Région autonome du Xinjiang, vaste territoire montagneux et désertique situé au Nord-Ouest de la Chine. L'objectif de la thèse a été d'apporter des arguments scientifiques, phytochimiques et pharmacologiques, permettant de valider et valoriser l'utilisation traditionnelle de ces plantes. La première partie du travail a démontré sur le modèle d'aortes isolées de rat l'effet vasodilatateur de Ziziphora clinopodioides Lam. (Lamiaceae). L'étude des mécanismes impliqués a permis d'identifier une action indépendante de l'endothélium vasculaire et secondaire à une modification des conductances calciques et potassiques. La réalisation d'un fractionnement bioguidé a permis l'identification de 7 métabolites vasoactifs d'origine phénolique. Dans une deuxième partie, les propriétés vasodilatatrices et hypotensives des fruits Nitraria sibirica Pall. (Nitrariaceae) ont été démontrées. L'endothélium vasculaire et la voie du monoxyde d'azote ont été identifiés comme les éléments fondamentaux de cette action vasodilatatrice. Dans une troisième partie, nos travaux ont étudié pour la première fois les effets vasorelaxants et la composition chimique d'Echinops integrifolius Kar. & Kir. (Asteraceae) et ont permis de caractériser 11 métabolites incluant des triterpènes, des flavonoïdes ainsi qu'une coumarine. En conclusion, notre travail de thèse a permis d'apporter, pour la première fois, des arguments expérimentaux soutenant l'usage anti-hypertensif des espèces Ziziphora clinopodioides et Nitraria sibirica. L'étude phytochimique d'Echinops integrifo/ius a également offert des informations chimiotaxonomiques utiles concernant cette espèce et le genre Echinops / Affecting nearly one billion people worldwide, hypertension is the most important risk factor for cardiovascular disease and kidney failure and it is also one of the leading causes of death. The identification of efficient antihypertensive treatments taking into account the specificities of different populations of the world is an important public-health challenge. Our work has been dedicated to the study of anti-hypertensive plants from the Uighur Pharmacopoeia, one of the major ethnie groups in the Xinjiang Autonomous Region, a large desert and mountainous area from the northwestern China. The aim of this work was to provide phytochemical and pharmacological evidences to validate and to enhance the traditional use of these plants. First, the vasodilating properties of Ziziphora clinopodioides Lam. (Lamiaceae) have been shown by using the in vitro model of isolated rat aortic rings. Our data reported an endothelium-independent effect related to changes in calcium and potassium conductances. ln addition, a bioguided fractionation has been carried out and led to the identification of seven vasorelaxant phenolic compounds. Second, the vasodilating and the hypotensive effects of the fruits of Nitraria sibirica Pail. (Nitrariaceae) have been demonstrated and the contribution of vascular endothelium and nitric oxide pathway has been pointed out. Finally, the vasorelaxant properties and the chemical composition of Echinops integrifolius Kar. & Kir. have been investigated for the first time. Eleven secondary metabolites have been isolated including triterpenes, flavonoids and coumarins. ln conclusion, our results provide scientific evidences supporting the traditional use of Ziziphora clinopodioides and Nitraria sibirica as antihypertensive therapy. Additionaly, the phytochemical study of Echinops integrifolius gives chemotaxonomical data about that species and Echinops genus

Les endoprothèses sont devenues une solution thérapeutique de choix pour les anévrismes aortiques. Même si leur bénéfice à long terme face à la chirurgie ouverte reste incertain, elles permettent de réduire la mortalité et les complications postopératoires précoces. Elles sont toutefois soumises à un certain nombre de contraintes anatomiques. Il y a encore quinze ans, elles étaient contre-indiquées dans le traitement des anévrismes débutant au niveau ou au-dessus des artères rénales, à savoir les anévrismes juxta et suprarénaux (AJSR) et les anévrismes thoraco-abdominaux (ATA). Le développement d'endoprothèses fenêtrées et/ou branchées (EPFB) a permis de proposer une solution endovasculaire à ces patients. Il s'agit d'endoprothèses munies d'orifices ou de branches latérales destinées à maintenir la perfusion des artères rénales et viscérales. Plusieurs études rétrospectives ont rapporté des résultats encourageants à court et moyen terme. Il s'agit néanmoins de techniques complexes, exposées à la survenue de problèmes techniques au niveau des artères cibles (rénales et viscérales) et des voies d'accès fémorales. Les résultats des EPFB nous semblent améliorables par une optimisation de la sélection des patients, par des innovations techniques apportées aux dispositifs implantables, ainsi que l'amélioration des techniques d'imagerie et de navigation endovasculaire. En raisons des délais de fabrication (> 6 semaines), les patients nécessitant un traitement rapide (anévrismes douloureux ou volumineux) échappent par ailleurs aux EPFB manufacturées.Les objectifs de cette thèse étaient: (1) d'évaluer dans notre expérience la fréquence et la nature des problèmes techniques peropératoires, et d'analyser leur impact sur les suites cliniques immédiates; (2) d'évaluer la faisabilité et les performances sur modèle in vitro de la navigation endovasculaire utilisant un système de navigation électromagnétique (StealthStation®, Medtronic); (3) d'évaluer la faisabilité et la sureté de la navigation robotique au cours de la mise en place d'une EPFB; (4) d'analyser les résultats à court terme des endoprothèses avec fenêtres créées à façon par le chirurgien pour des patients porteurs d'anévrismes complexes nécessitant un traitement rapide.Au cours de ce travail, nous avons tout d'abord montré qu'en début d'expérience (113 premiers patients), les problèmes techniques peropératoires n'étaient pas rares (30 % des patients) et que ceux-ci aboutissaient dans plus de la moitié des cas à des complications postopératoires. Ces problèmes techniques sont certes en partie évitables par l'amélioration de la sélection des patients et l'expertise de l'équipe soignante, mais nous pensons que le développement de nouveaux outils d'imagerie et de navigation pourrait également jouer un rôle clé. C'est sur ce dernier point que nous avons accentué nos recherches. Bien qu'une amélioration des performances techniques de la navigation électromagnétique soit nécessaire, nous avons pu montrer qu'elle permettait de fournir des informations complémentaires à la fluoroscopie, notamment lors des étapes de déploiement de l'endoprothèse et de cathétérisme des artères cibles. Plus que concurrente de la fluoroscopie, elle pourrait être utilisée de façon combinée dans le but de diminuer l'irradiation par les rayons X et d'améliorer les performances de la navigation. Nous avons également pu montrer les bénéfices potentiels de la navigation robotique lors de la mise en place d'endoprothèses branchées et ses limites actuelles pour assister de façon efficace les procédures fenêtrées. Enfin, dans une série limitée (n=11) de patients porteurs d'ATA, nous avons montré que l'utilisation d'endoprothèses avec fenêtres créées à façon par le chirurgien était à même de fournir des résultats précoces comparables (mortalité hospitalière : 9%, ischémie médullaire : 9%) à ceux des EPFB, et constituait une solution à considérer pour les patients nécessitant un traitement rapide. / Aortic stent grafts have gained widespread acceptance for the treatment of aortic aneurysms. When compared with open repair, they have been shown to reduce significantly postoperative mortality and complication rates. However, these benefits remain uncertain in the long-term and aortic stent grafts are still limited by anatomic restrictions. Fifteen years ago, patients with complex aneurysms such as juxtarenal, suprarenal and thoracoabdominal aneurysms were not eligible for endovascular repair. With the development of fenestrated and branched stent grafts (FBSG), it is now possible to offer an endovascular solution to these patients. FBSG contains holes (fenestrations) or lateral branches. Their purpose is to allow the proximal margin of the device to sit higher than standard infrarenal devices and allow uninterrupted blood flow to renal and visceral vessels. Retrospective studies have shown encouraging short-term and mid-term results. However, fenestrated/ branched stent grafting remains a complex procedure, associated with significant risks of technical problems such as target vessel loss and difficulties with iliac or femoral accesses. Results of FBSG could be further improved by optimizing patient selection, technical innovation to optimize currently available devices, and developments of new imaging and navigation tools. In addition, due to manufacturing delays (6-10 weeks), FBSG are not applicable to high-risk patients who need rapid treatment (painful or large aneurysms).The objectives of this thesis were: (1) to evaluate the incidence and define the nature of unexpected intraoperative adverse events and analyse their impact on the postoperative outcome; (2) to evaluate in vitro the feasibility and the performances of electromagnetic navigation using a new device (StealthStation®, Medtronic); (3) to evaluate the feasibility and safety of robotic navigation for target vessel cannulation; (4) to analyse short-term results of physician modified stent grafts for patients with complex aortic aneurysms needing rapid treatment.During this work, we showed that intraoperative adverse events were not rare (30% of the first 113 patients) during our early experience. They were responsible for postoperative complications in more than 50 % of cases. Optimal patient selection and increased experience of the medical staff may reduce the incidence of technical problems. However, we believe the development of new imaging modalities and navigation tools could play a key role to limit their occurrence. Although further developments are mandatory, the use of electromagnetic navigation as a complementary imaging modality, as tested with the StealthStation®, might be beneficial in terms of radiation exposure, cannulation performances, and accuracy in the positioning of FBSG. We also showed that robotic cannulation of renal and visceral vessels during complex endovascular aortic procedures is feasible and safe. In our experience, it was more effective for branches than for fenestrations. Finally, we used physician modified stent grafts in a limited series of eleven patients with thoracoabdominal aortic aneurysms. With a 9% in-hospital mortality rate and a 9% rate of spinal cord ischemia, they provided similar results to those of manufactured FBSG, suggesting they might be an option to consider for high-risk patients needing rapid treatment.