Cerebral extracellular lactate increase is predominantly non ischemic in patients with severe traumatic brain injury

Le cerveau est l'organe avec les besoins en énergie les plus élevés du corps humain, et le glucose est un substrat énergétique cérébral essentiel. Ces dernières décennies, la compréhension de la neuroénergétique a beaucoup évolué et un rôle du lactate comme substrat énergétique important a été mis en évidence, notamment suite à l'introduction du modèle de l'ANLS (astrocyte-neuron lactate shuttle). Selon celui-ci, les astrocytes convertissent le glucose en lactate par réaction de glycolyse, puis il est transporté jusqu'aux neurones qui l'utilisent comme source d'énergie à travers le cycle de Krebs. Chez l'homme, divers travaux récents ont montré que le lactate peut servir de « carburant » cérébral chez le sujet sain, après effort intense ou chez le patient diabétique. La régulation métabolique et le rôle du lactate après lésion cérébrale aiguë sont encore peu connus. Présentation de l'article Le but de ce travail a été d'étudier le métabolisme cérébral du lactate chez les patients atteints de traumatisme crânien (TCC) sévère. Nous avons émis l'hypothèse que l'augmentation du lactate cérébral chez ces patients n'était pas associée de manière prédominante à une hypoxie ou une ischémie mais plutôt à une glycolyse aérobie, et également à une perfusion cérébrale normale. L'étude a porté sur une cohorte prospective de 24 patients avec TCC sévère admis au service de médecine intensive du CHUV (centre hospitalier universitaire vaudois), monitorés par un système combinant microdialyse cérébrale (outil permettant de mesurer divers métabolites cérébraux, tels que le lactate, le pyruvate et le glucose), mesure de la pression cérébrale en oxygène et de la pression intracrânienne. Cet outil nous a permis de déterminer si l'élévation du lactate était principalement associée à une glycolyse active ou plutôt à une hypoxie. L'utilisation du CTde perfusion a permis d'évaluer la relation entre les deux patterns d'élévation du lactate (glycolytique ou hypoxique) et la perfusion cérébrale globale. Nos résultats ont montré que l'augmentation du lactate cérébral chez les patients avec TCC sévère était associée de manière prédominante à une glycolyse aérobie plutôt qu'à une hypoxie/ischémie. D'autre part, nous avons pu confirmer que les épisodes de lactate glycolytique étaient toujours associés à une perfusion cérébrale normale ou augmentée, alors que les épisodes de lactate hypoxique étaient associés à une hypoperfusion cérébrale. Conclusions et perspectives Nos résultats, qui ont permis de mieux comprendre le métabolisme cérébral du lactate chez les patients avec TCC sévère, soutiennent le concept que le lactate est produit dans des conditions aérobes et pourrait donc être utilisé comme source d'énergie par le cerveau lésé pour subvenir à des besoins augmentas. Etant donné que la dysfonction énergétique est une des probables causes de perte neuronale après traumatisme crânien, ces résultats ouvrent des perspectives thérapeutiques nouvelles après agression cérébrale chez l'homme, visant à tester un potentiel effet neuroprotecteur via l'administration de lactate exogène.

Relation entre glucose cérébral et systémique chez le sujet neurolésé: une étude par microdialyse cérébrale

Introduction: Le glucose est le principal substrat énergétique cérébral. Sa concentration dans le cerveau est étroitement liée à la glycémie. Chez le patient neurolésé, du fait de l'augmentation des besoins énergétiques, les réserves cérébrales de glucose sont limitées. Une glycémie suffisamment élevée paraît nécessaire pour assurer un apport adéquat de glucose au cerveau. Objectifs : Le but de cette étude est de mieux comprendre la relation entre glucose cérébral et glycémie lors de lésion cérébrale en analysant la physiologie cérébrale chez des patients neurolésés. Plus précisément nous investiguerons: La relation entre le glucose cérébral et le glucose systémique et son association avec le pronostic vital, l'association entre la neuroglucopénie et différents paramètres cérébraux tel que l'hypertension intracrânienne (HTIC) ou la dysfonction énergétique et finalement l'effet d'une perfusion de glucose 10% sur le glucose cérébral lors d'état de neuroglucopénie. Méthodologie : Analyse d'une base de données prospective comportant des patients souffrant d'un traumatisme crânio-cérébral (TCC) ou une hémorragie sous- arachnoïdienne (HSA) sévères. Les patients comateux sont monitorés par un dispositif intra-parenchymateux avancé, comprenant un cathéter de microdialyse cérébrale et un capteur de PbO2. Résultats : 34 patients consécutifs (moyenne d'âge 42 ans, moyenne de temps jusqu'au début du monitoring : 1.5 jours ± 1 ; moyenne de la durée maximale du monitoring : 6 jours ± 3) ont été étudiés, 25 patients souffrant d'un TCC et 9 patients avec une HSA. Nous avons obtenu une corrélation individuelle entre le glucose cérébral et la glycémie chez 52.9 % des patients. Lorsque la glycémie est inférieure à 5 mmol/l, on observe plus fréquemment des épisodes de neuroglucopénie en comparaison aux valeurs intermédiaires de glycémie (5 - 9.9 mmol/l). Les épisodes d'HTIC (pression intracrânienne (PIC) > 20 mmHg) sont plus fréquemment associés à des épisodes de neuroglucopénie que lorsque la pression intracrânienne est normale 75 % vs. 35%. La dysfonction énergétique est plus souvent associés à des épisodes de neuroglucopénie que lorsque le LPR est normal: 55% contre 36%. Un coefficient de corrélation entre glucose cérébral et glycémie significativement plus élevé a été obtenu chez les survivants que chez les non-survivants (0.1 [interquartile range 0.02- 0.3] contre 0.32 [0.17-0.61]). Chez les patients neuroglucopéniques ayant une corrélation entre glucose cérébral et glycémie, la perfusion de glucose i.v. fait monter le glucose cérébral jusqu'à l'arrêt de la perfusion. Conclusion : Malgré une étroite relation entre glycémie et glucose cérébral en conditions stables, cette relation peut être altérée par des causes cérébrales chez les patients neurolésés montrant que la diminution de la disponibilité du glucose extracellulaire ne résulte pas uniquement d'une hypoglycémie relative mais également de causes cérébrales tel que l'hypoperfusion, l'HTIC ou la dysfonction énergétique.

Performances et défaillances du sujet cérébral : regard anthropologique sur la plasticité cérébrale, les neurosciences et la clinique de la dégénérescence cognitive

Introduction 1.1 Le sujet cérébral, rencontre entre le biologique et le social L'objectif de ce travail est d'éclairer une des voies par lesquelles le phénomène anthropologique de l'individualité prend corps au sein de l'environnement contemporain. L'individualisme est compris comme les divers processus par lesquels la détermination du sujet tend à s'autonomiser des appartenances préconstituées. Il est la forme sociologique qui gouverne la façon contemporaine de faire société depuis l'avènement de la «modernité ». Le choix de l'angle de la cérébralité pour aborder la question de recherche repose sur le postulat qu'une des particularités culturelles de la figure du sujet individuel contemporain est la tendance à attribuer aux mécanismes cérébraux le rôle déterminant dans la constitution de la subjectivité du sujet. Dès lors, si aujourd'hui, penser le cerveau c'est penser l'humain, il s'agit d'un phénomène anthropologique qui demande à être explicité. Il m'appartient de démontrer que le champ des neurosciences se profile comme révélateur privilégié pour observer comment penser l'individualité concorde avec l'établissement de vérités relatives au cérébral' . Faire l'anthropologie du proche et de l'actuel a ses intérêts mais comporte aussi des risques. La perte de ce qui faisait le moteur de la recherche anthropologique -l'altérité donnée des sujets de son observation - a été compensée par l'émergence de nouveaux objets de travail et par des reconfigurations des rapports que l'anthropologue entretient avec son terrain. Le renouvellement du cadre de réflexion opéré par l'anthropologie au cours du siècle écoulé suit les transformations des pratiques sociales, culturelles et économiques qui s'opèrent au niveau mondial. L'échelle désormais planétaire de la circulation des acteurs sociaux et des objets de savoir a forcé la discipline à revoir la grille de lecture qui a longtemps opposé sociétés traditionnelles à sociétés modernes. La prise de conscience de la caducité du grand partage a engagé les anthropologues à s'intéresser à des phénomènes en rapport avec des problèmes rencontrés au sein de leur propre collectif et, dans le même mouvement, les a amenée à repenser les articulations entre le global et le local, le particulier et l'universel. Le bouleversement heuristique généré par ce repositionnement n'est toutefois pas exempt de nouvelles difficultés pour la recherche ethnographique. En se posant le défi d'étudier des traits culturels propres à sa société d'appartenance, l'anthropologie s'ouvre à des terrains enquête sur la façon dont, dans le monde occidental, le constat toujours plus pesant de la discordance entre les phénomènes de vieillissement cognitif et l'allongement de l'espérance de vie est traité. Dans une démarche ethnographique, il s'agit de voir quelles sont les logiques d'action et les pratiques sociales développées en réponse à ces inadéquations. La thématique impose une navigation entre des domaines théoriques spécialisés et des champs d'activités possédant chacun leurs cadres de référence. Une telle entreprise suppose une multiplication des systèmes de référence devant être pris en compte. Toutes les disciplines approchées au cours de ce travail abondent en métaphores utiles à la mise en ordre de leur pensée et à la description de leurs objets de travail. Toutefois, faire résonner entre elles les différentes «cultures épistémiques » (Knorr-Cetina, 1999) pour mieux faire apparaître la trame sociale qui constitue leur arrière-fond équivaut souvent à forcer le trait. Le sens des mots varie selon leurs champs d'application et l'exercice de la mise en résonance peut s'avérer périlleux. Je me suis efforcée tout au long de ces pages de préciser de quel point de vue les énoncés considérés sont formulés. L'analyse anthropologique étant guidée par la recherche des points de liaison entre les différents registres, la démarche est forcément limitée dans le niveau d'approfondissement auquel elle peut tendre. Elle risque de décevoir les lecteurs experts dans les domaines soumis à la grille de lecture de cette discipline, non familiers avec les concepts anthropologiques. Il est probable qu'un certain flou subsiste dans la façon dont ces énoncés sont décris par rapport au traitement dont ils sont l'objet dans leurs disciplines respectives. Si on perd de vue la préoccupation centrale de l'anthropologie, consistant à éclairer le système de valeurs commun sous-tendant les pratiques sociales observées, la lecture d'un tel travail risque effectivement de rater son but. En revanche, en acceptant d'emblée de se prêter à un décentrement par rapport à son modèle disciplinaire, le lecteur doit pouvoir appréhender des aspects intéressant ses propres pratiques. S'intéresser à ce qui relie les savoirs et les pratiques au sein d'un monde commun, voilà un programme heuristique qui va à l'encontre de la logique de spécialisation.

Intraoperative cerebral perfusion and postoperative cognitive dysfunction in geriatric patients

Background: Inadequate intraoperative cerebral perfusion has been suggested as a possible cause of postoperative cognitive dysfunction (POCD). Methods: We investigated 35 patients aged 65 or older undergoing elective major non-cardiac surgery under standardized general anaesthesia (thiopental, sevoflurane, fentanyl, atracurium). Intraoperative cerebral perfusion was monitored with transcranial Doppler, and near-infrared spectroscopy (NIRS). Arterial blood pressure was monitored continuously with a Finapres device. Mx, an index allowing continuous monitoring of cerebrovascular autoregulation based on the changes in mean arterial blood pressure (MAP) and cerebral blood flow velocity was calculated. Mx >0.5 was defined as disturbed cerebrovascular autoregulation. Cognitive function was measured preoperatively and 7 days postoperatively using the CERAD-NAB Plus test battery. A postoperative decline >1 z-score in at least two of the tested domains was defined as POCD. Data are shown as mean } SD. Results: Mean age was 75 } 7 yrs. Sixteen patients (46%) developed POCD. These patients were older (77 } 8 vs 73 } 7 yrs), had lower MAP (77 } 12 vs 81 } 11 mm Hg), lower cerebral tissue oxygenation indices measured by NIRS (66.8 } 6.0 vs 68.6 } 4.3%) and less efficient cerebrovascular autoregulation (Mx 0.54 } 0.17 and 0.44 } 0.22) than patients without POCD. Disturbed intraoperative cerebrovascular autoregulation was found more often (56 vs 37%) in patients with POCD. However, none of these differences reached statistical significance. Conclusions: Our data show a trend towards subtle changes in intraoperative cerebral perfusion in elderly patients who develop POCD. However, a cause effect relationship must not be assumed and a greater number of patients needs to be investigated patients. However, more patients need to be investigated to confirm and characterize these differences.

Establishing an association between a peri-operative perfusion score system (PerfSCORE) and post-operative patient morbidity/mortality during CPB cardiac surgery.

BACKGROUND: To date, there is no quality assurance program that correlates patient outcome to perfusion service provided during cardiopulmonary bypass (CPB). A score was devised, incorporating objective parameters that would reflect the likelihood to influence patient outcome. The purpose was to create a new method for evaluating the quality of care the perfusionist provides during CPB procedures and to deduce whether it predicts patient morbidity and mortality. METHODS: We analysed 295 consecutive elective patients. We chose 10 parameters: fluid balance, blood transfused, Hct, ACT, PaO2, PaCO2, pH, BE, potassium and CPB time. Distribution analysis was performed using the Shapiro-Wilcoxon test. This made up the PerfSCORE and we tried to find a correlation to mortality rate, patient stay in the ICU and length of mechanical ventilation. Univariate analysis (UA) using linear regression was established for each parameter. Statistical significance was established when p < 0.05. Multivariate analysis (MA) was performed with the same parameters. RESULTS: The mean age was 63.8 +/- 12.6 years with 70% males. There were 180 CABG, 88 valves, and 27 combined CABG/valve procedures. The PerfSCORE of 6.6 +/- 2.4 (0-20), mortality of 2.7% (8/295), CPB time 100 +/- 41 min (19-313), ICU stay 52 +/- 62 hrs (7-564) and mechanical ventilation of 10.5 +/- 14.8 hrs (0-564) was calculated. CPB time, fluid balance, PaO2, PerfSCORE and blood transfused were significantly correlated to mortality (UA, p < 0.05). Also, CPB time, blood transfused and PaO2 were parameters predicting mortality (MA, p < 0.01). Only pH was significantly correlated for predicting ICU stay (UA). Ultrafiltration (UF) and CPB time were significantly correlated (UA, p < 0.01) while UF (p < 0.05) was the only parameter predicting mechanical ventilation duration (MA). CONCLUSIONS: CPB time, blood transfused and PaO2 are independent risk factors of mortality. Fluid balance, blood transfusion, PaO2, PerfSCORE and CPB time are independent parameters for predicting morbidity. PerfSCORE is a quality of perfusion measure that objectively quantifies perfusion performance.

Cerebral perfusion CT: Current state of the art : P44

Purpose: The aim of this educational poster is to introduce the technical principles of cerebral perfusion CT and to provide examples of its clinical applications and potential limitations in the everyday emergency practice. Methods and materials: Cerebral perfusion CT is a well established investigatory tool for many vascular and parenchymal brain dysfunctions. CT perfusion maps allow a semiquantitative assessment of cerebral perfusion. Results: Currently, cerebral perfusion CT has a pivotal role in differentiating reversible from irreversible ischemic parenchymal insult besides its integral role in grading vasospasm after subarachnoid hemorrhage. Furthermore, cerebral perfusion CT can be coupled to acetazolamide administration in order to assess the cerebrovascular reserve capacity before performing extra-/intra-cranial bypass surgery in patients with cerebral vascular insufficiency. Cerebral perfusion CT can also identify diffuse abnormalities of cerebral perfusion in children with traumatic brain injury showing a low initial GCS in order to predict the final outcome regarding the late occurrence of irreversible parenchymal damage. Cerebral Perfusion CT is also able to detect focal parenchymal perfusion abnormalities in acute epileptic seizures. Conclusion: Cerebral perfusion CT can be integrated in the management of many vascular, traumatic and functional disorders of the brain.

Biographie du diencéphale. Revisiter l'histoire de la psychiatrie à travers le parcours d'une zone cérébrale.

Si les versions cérébralisantes de la pathologie mentale ont eu plus ou moins de succès et de partisans selon les périodes et les courants dominants de la psychiatrie, elles n'ont cessé d'intéresser les aliénistes puis les psychiatres à travers les décennies. La question n'a pas fondamentalement varié au cours de ces deux derniers siècles. Elle peut être résumée ainsi : quels sont les dysfonctionnements cérébraux dont l'influence sur le comportement humain est telle qu'ils puissent provoquer parfois des pathologies qu'aucune thérapie biologique et/ou psychothérapeutique n'est capable de totalement maîtriser? Ce travail aborde ces questionnements à travers l'étude d'une hypothèse représentative des nombreuses tentatives de la psychiatrie de désigner les dysfonctionnements cérébraux potentiellement responsables des pathologies qu'elle tente de traiter: l'hypothèse diencéphalique des pathologies mentales, élaborée durant la première moitié du vingtième siècle, illustre en effet la quête de légitimité scientifique d'une psychiatrie constamment réduite à un tâtonnement thérapeutique. Se pencher sur la biographie d'une zone cérébrale permet premièrement de proposer un autre récit que celui généralement mis en avant par les historien·ne·s de la psychiatrie : il s'agit ici de montrer l'influence de la physiologie, de l'endocrinologie, de la neurologie et de la neurochirurgie sur la manière dont les psychiatres ont envisagé la relation esprit-cerveau, tant dans leur pratique clinique que dans leurs recherches expérimentales. En outre, l'étude de cette hypothèse révèle la continuité théorique entre la période qui précède et celle qui suit la « révolution neuroleptique », continuité qui contraste avec l'idée de rupture transmise par les récits plus classiques. Enfin, cette démarche permet de mettre en relief les enjeux actuels qu'entoure l'avancée des neurosciences psychiatriques, et de les réinscrire dans une histoire fondée sur des questionnements bien antérieurs au récent essor des neurosciences. Ainsi, revisiter la période durant laquelle a émergé l'hypothèse diencéphalique des pathologies mentales ne vise pas uniquement à s'intéresser au passer de la psychiatrie, mais plutôt à mobiliser ce passé pour mieux réfléchir à la façon dont cette discipline écrit sa propre histoire au présent.

Photodynamic therapy enhances liposomal doxorubicin distribution in tumors during isolated perfusion of rodent lungs.

BACKGROUND: Photodynamic therapy (PDT) at low drug-light conditions can enhance the transport of intravenously injected macromolecular therapeutics through the tumor vasculature. Here we determined the impact of PDT on the distribution of liposomal doxorubicin (Liporubicin™) administered by isolated lung perfusion (ILP) in sarcomas grown on rodent lungs. METHODS: A syngeneic methylcholanthrene-induced sarcoma cell line was implanted subpleurally in the left lung of Fischer rats. Treatment schemes consisted in ILP alone (400 μg of Liporubicin), low-dose (0.0625 mg/kg Visudyne®, 10 J/cm(2) and 35 mW/cm(2)) and high-dose left lung PDT (0.125 mg/kg Visudyne, 10 J/cm(2) and 35 mW/cm(2)) followed by ILP (400 μg of Liporubicin). The uptake and distribution of Liporubicin in tumor and lung tissues were determined by high-performance liquid chromatography and fluorescence microscopy in each group. RESULTS: Low-dose PDT significantly improved the distribution of Liporubicin in tumors compared to high-dose PDT (p < 0.05) and ILP alone (p < 0.05). However, both PDT pretreatments did not result in a higher overall drug uptake in tumors or a higher tumor-to-lung drug ratio compared to ILP alone. CONCLUSIONS: Intraoperative low-dose Visudyne-mediated PDT enhances liposomal doxorubicin distribution administered by ILP in sarcomas grown on rodent lungs which is predicted to improve tumor control by ILP.

Evaluation of tumour vascularisation in two rat sarcoma models for studying isolated lung perfusion. Injection route determines the origin of tumour vessels.

Isolated cytostatic lung perfusion (ILP) is an attractive technique allowing delivery of a high-dose of cytostatic agents to the lungs while limiting systemic toxicity. In developing a rat model of ILP, we have analysed the effect of the route of tumour cell injection on the source of tumour vessels. Pulmonary sarcomas were established by injecting a sarcoma cell suspension either by the intravenous (i.v.) route or directly into the lung parenchyma. Ink perfusion through either pulmonary artery (PA) or bronchial arteries (BA) was performed and the characteristics of the tumour deposits defined. i.v. and direct injection methods induced pulmonary sarcoma nodules, with similar histological features. The intraparenchymal injection of tumour cells resulted in more reliable and reproducible tumour growth and was associated with a longer survival of the animals. i.v. injected tumours developed a PA-derived vascular tree whereas directly injected tumours developed a BA-derived vasculature.

An adapted model of ex vivo vein perfusion: the key to understand vessel wall remodeling

Objective: Saphenous vein graft bypass remains the salvage option when¦endovascular procedure has failed or was contraindicated due to extensive¦occlusive lesions. However, pathological wall remodeling leading leading to¦graft failure is one of the most limiting factors of this therapy. Therefore, the¦understanding of this remodeling process of human vein is essential to the design¦of future effective therapeutics and it requires an adapted model of ex-vivo vein¦perfusion.¦Methods: We have developed an ex vivo vein support system (EVVSS), which¦uses standardized and controlled hemodynamic parameters for the pulsatile¦perfusion of saphenous vein segments. The morphological and molecular¦parameters involved in the remodeling process under an arterial shear stress¦associated to low (7 mm Hg) or high (70 mm Hg) pressure conditions can be¦analyzed.¦Results: Histomorphometric analysis showed that the vein segments perfused¦during 7 days under high pressure undergo a significant neointima development¦compared to veins exposed to low pressure conditions. The application of an¦arterial shear stress in the vein under low pressure induced an elevation of the¦MMP-2 and MMP-9 expression, activity and transcription. The application of¦higher pressure is associated to increased MMP2 expression and transcription¦and MMP9 transcription. TIMP1 expression and transcription were initiated by¦the application of an arterial shear stress but not modified by the modification¦of the pressure. However, TIMP2 expression was increased under high¦pressure conditions but its transcription was inhibited by arterial shear stress,¦independently of the pressure. The values of transcription and expression of¦PAI-1 were not modified by high pressure. Eph-B4 transcription and expression¦were significantly decreased under arterial shear stress.¦Conclusion: These data show that our EVVSS is a valuable setting to study¦ex vivo remodeling of human saphenous veins submitted to arterial conditions.¦The intimal hyperplasia as well as MMP 2, 9 and TIMP 2 seem to be influenced¦by the pressure.

Renal perfusion evaluation with contrast-enhanced ultrasonography.

BACKGROUND: Contrast-enhanced ultrasonography (CEUS) is a novel imaging technique that is safe and applicable on the bedside. Recent developments seem to enable CEUS to quantify organ perfusion. We performed an exploratory study to determine the ability of CEUS to detect changes in renal perfusion and to correlate them with effective renal plasma flow. METHODS: CEUS with destruction-refilling sequences was studied in 10 healthy subjects, at baseline and during infusion of angiotensin II (AngII) at low (1 ng/kg/min) and high dose (3 ng/kg/min) and 1 h after oral captopril (50 mg). Perfusion index (PI) was obtained and compared with the effective renal plasma flow (ERPF) obtained by parallel para-aminohippurate (PAH) clearance. RESULTS: Median PI decreased from 188.6 (baseline) to 100.4 with low-dose AngII (-47%; P < 0.02) and to 66.1 with high-dose AngII (-65%; P < 0.01) but increased to 254.7 with captopril (+35%; P > 0.2). These changes parallelled those observed with ERPF, which changed from a median of 672.1 mL/min (baseline) to 572.3 (low-dose AngII, -15%, P < 0.05) and to 427.2 (high-dose AngII, -36%, P < 0.001) and finally 697.1 (captopril, +4%, P < 0.02). CONCLUSIONS: This study demonstrates that CEUS is able to detect changes in human renal cortical microcirculation as induced by AngII infusion and/or captopril administration. The changes in perfusion indices parallel those in ERPF as obtained by PAH clearance.