L'analyse quantitative de la fonction contractile myocardique constitue un enjeu majeur pour le dépistage, le traitement et le suivi des maladies cardiovasculaires, première cause de mortalité dans les pays développés. Dans ce contexte, l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) s'impose comme une modalité privilégiée pour l'exploration dynamique du coeur, renseignant, d'une part, sur l'évolution des parois (ciné IRM), et permettant, d'autre part, d'accéder à des informations cinématiques au sein du myocarde (IRM de marquage). L'exploitation quantitative de ces données est néanmoins actuellement limitée par la quasi-absence de méthodologies fiables, robustes et reproductibles d'estimation de mouvement non rigide à partir de séquences d'images acquises dans cette modalité. Cette thèse se propose de démontrer que les techniques de recalage non rigide statistique constituent un cadre approprié pour l'estimation des déformations myocardiques en IRM, leur quantification à des fins diagnostiques, et leur modélisation en vue d'établir une référence numérique de normalité. <br /><br />Ses contributions concernent :<br />- l'élaboration d'une méthode robuste non supervisée d'estimation des déplacements myocardiques à partir de séquences d'IRM de marquage. Elle permet l'obtention de mesures de mouvement fiables en tout point du myocarde, à tout instant du cycle cardiaque et sous incidence de coupe arbitraire.<br />- le développement d'un outil de quantification dynamique des déformations à l'échelle du pixel et du segment myocardique, intégrant une étape de segmentation automatique du coeur par recalage d'images ciné IRM acquises conjointement aux données de marquage. Pour le coeur sain, la comparaison des mesures obtenues à des valeurs de référence issues d'une synthèse approfondie de la littérature médicale démontre une excellente corrélation. Pour des coeurs pathologiques, les expériences menées ont montré la pertinence d'une analyse quantitative multiparamétrique pour localiser et caractériser les zones atteintes.<br />- la construction d'un modèle statistique (atlas) de contraction d'un coeur sain. Cet atlas fournit des modèles quantitatifs de référence locaux et segmentaires pour les paramètres de déformation. Son intégration, en tant que modèle de mouvement, au processus de recalage des données d'IRM de marquage conduit en outre à une description très compacte des déplacements myocardiques sans perte de précision notable.

L'étude de la viabilité myocardique est prioritaire pour la prise en charge des patients coronariens. La connaissance des couplages entre la perfusion, le métabolisme et la fonction contractile permet l'appréciation précise de la pathophysiologie ischémique du myocarde et d'estimer au mieux la viabilité. Nous avons évalué, chez des patients coronariens (n=43), les couplages entre la perfusion (par tomographie d'émission de positons TEP avec H215O), le métabolisme glucidique (par TEP avec 18FDG) et la fonction contractile intramyocardique (par Imagerie par Résonance Magnétique IRM de « tatouage »).<br />Dans un premier temps, nous avons visé à l'étude du couplage entre la perfusion et le métabolisme glucidique régionale. L'étude de la perfusion myocardique a été réalisée au repos et sous stimulation avec Dipyridamole pour l'évaluation de la réserve coronaire. L'emploi d'un clamp euglycemique hyperinsulinemique a permis la standardisation des conditions métaboliques durant les mesures du métabolisme glucidique. Nous avons analysé la distribution régionale de la perfusion et la captation du glucose myocardique sur chaque patient, et nous avons montré que cette distribution présente d'importantes différences interindividuelles. L'étude de ces différences permet de conclure que les territoires hibernants (classiquement définis comme viables) avec un défaut de perfusion sous stimulation se trouvent chez des patients qui ont préservé leur perfusion et leur métabolisme glucidique.<br />Ensuite, nous avons ajouté l'évaluation quantitative de la fonction contractile intramyocardique au couplage entre la perfusion et le métabolisme glucidique régionale. L'étude de la fonction contractile a été réalisée au repos et sous stimulation béta-adrénergique avec Dobutamine pour l'évaluation de la réserve inotropique. Nos résultats montrent que la fonction contractile intramyocardique au repos corrèle avec la perfusion et le métabolisme glucidique régional. A l'inverse, la présence de réserve inotropique n'est pas en relation avec les niveaux de perfusion et de métabolisme glucidique.<br />Enfin, nous présentons en Annexe un travail visant à fournir un outil clinique pour l'évaluation de la perfusion en IRM. Chez 13 patients coronariens et 5 volontaires sains, nous avons montré l'utilité de l'analyse factorielle des séquences d'images dynamiques (AFSIM) appliquée à des séries d'images IRM du premier passage d'un agent de contraste, dans l'évaluation des troubles de la perfusion.