Étude de Necdin par un modèle de carcinogénèse lié à l’antigène grand T du Virus du polyome

Les virus sont utilisés depuis longtemps dans la recherche sur le cancer et ont grandement contribué à l’avancement des connaissances de même qu’à l’établissement de préceptes importants encore valables aujourd’hui dans le domaine. L’un des défis actuels est de mieux définir les étapes menant à la transition d’une cellule normale à une cellule transformée et c’est sur cette problématique que nous nous sommes penchés. Pour ce faire, nous avons tiré profit de l’utilisation de l’antigène grand-T du virus de polyome (PyLT), un virus capable d’induire des tumeurs chez les rongeurs. Cet oncogène viral à lui seul possède des propriétés intéressantes qui suggèrent que, en plus de l’immortalisation, il peut également contribuer aux événements précoces de la carcinogénèse. Ceci repose principalement sur la capacité de PyLT à induire des tumeurs en souris transgéniques et ce, avec une certaine latence ce qui suggère que des événements supplémentaires sont nécessaires. Ainsi, l’utilisation de PyLT dans un modèle de culture cellulaire permet de disséquer les changements qui lui sont attribuables. Dans un premier temps, l’établissement du profil d'expression génique associé à l'expression de PyLT dans un modèle murin nous a permis de sélectionner un bon nombre de gènes, parmi lesquels figurait Necdin. Nous avons choisi d’étudier Necdin plus en détail puisque peu d’attention était accordée à cette protéine dans le domaine du cancer, malgré que différentes données de la littérature lui suggèrent à la fois des fonctions suppresseurs de tumeur et oncogéniques. Nous avons démontré que, malgré sa fonction proposée de suppresseur de croissance, l’expression de Necdin n’est pas incompatible avec la prolifération dans la lignée cellulaire de souris NIH 3T3 et les cellules primaires humaines (IMR90), bien que l’inhibition de son expression par shARN confère un avantage prolifératif. Nous avons confirmé que Necdin est un gène cible de p53 induit par différents agents génotoxiques, toutefois son expression peut également être régulée de façon p53-indépendante. De plus, Necdin agit négativement sur l’arrêt du cycle cellulaire en réponse à l’activation de p53. Ceci suggère que Necdin est impliqué dans une boucle de régulation négative de la voie de p53 et que l’augmentation anormale de l’expression de Necdin pourrait contribuer à la perturbation la voie du suppresseur de tumeur p53. L’activation de p53 permet l’arrêt transitoire du cycle cellulaire en condition de stress, mais est aussi impliquée dans l’établissement d’un arrêt permanent nommé sénescence. La sénescence est un mécanisme de protection contre l’accumulation de mutations qui peut contribuer à l’initiation du cancer. Vu l’intéressante implication de Necdin dans la régulation de l’activité de p53, nous avons transposé les connaissances acquises du modèle murin à un modèle humain, plus adapté pour l’étude de la sénescence. La caractérisation de l’expression de Necdin dans des fibroblastes primaires humains à différents passages montre que les jeunes cellules en prolifération active expriment Necdin et que son niveau diminue avec l’établissement de la sénescence réplicative. Le même phénomène est observé lors de la sénescence prématurée provoquée par l’expression d’un oncogène et par l’exposition aux radiations ionisantes. De plus, dans des conditions normales de prolifération, la modulation de Necdin par des essais de gain et de perte de fonction n’affecte pas la durée de vie des cellules primaires. Toutefois, en condition de stress génotoxique dû à l’exposition aux irradiations, les cellules surexprimant Necdin présentent une radiorésistance accrue de la même façon que lorsque p53 est inactivé directement. Ce résultat en cellules humaines vient appuyer l’effet observé dans les cellules de souris sur l’impact qu’aura le niveau de Necdin sur la réponse de p53 en condition de stress. Un bref survol a été fait pour aborder de quelle façon nos résultats en culture cellulaire pouvaient se traduire dans des modèles de cancer chez l’humain. Nous avons caractérisé l’expression de Necdin dans deux types différents de cancer. D’abord, dans le cancer de l’ovaire, le niveau élevé de Necdin dans les tumeurs à faible potentiel de malignité (LMP) en comparaison aux cancers agressifs de l’ovaire de type séreux suggère que l’expression de Necdin se limite aux cellules de cancer LMP, qui présente généralement un p53 de type sauvage. Son expression est aussi retrouvée dans deux lignées cellulaires du cancer de l’ovaire non-tumorigéniques en xénogreffe de souris, dont l’une possède un p53 fonctionnel. De plus, la caractérisation de Necdin dans les lignées cellulaires du cancer de la prostate suggère une relation entre son expression et la présence de p53 fonctionnel. Dans le cancer de la prostate, tout comme pour le cancer de l’ovaire, Necdin semble être présent dans les lignées représentant un stade moins avancé de la maladie. L’utilisation de l’oncoprotéine virale PyLT nous a permis de révéler des propriétés intéressantes de Necdin. Nous proposons que dans certains contextes, l’expression constitutive de Necdin pourrait contribuer au cancer en retardant une réponse par p53 appropriée et possiblement en participant à l’augmentation de l’instabilité génomique. La fonction potentiellement oncogénique de Necdin quant à sa relation avec p53 que nous avons révélée requiert davantage d’investigation et les cancers caractérisés ici pourraient constituer de bons modèles à cette fin.

Reward, rest, and antidepressant drug action

Purpose of the study: Reduced subjective experience of reward (anhedonia) is a key symptom of major depression. We have developed a human model of reward processing to investigate the neural correlates of anhedonia. Methods: We report the data from studies that examined reward processing using functional magnetic resonance imaging (fMRI) in those vulnerable to depression. We also report the effects of antidepressant medications on our neural model of reward processing and on the resting state in healthy volunteers. Results: Our results thus far indicate that deficits in reward processing are apparent in those vulnerable to depression, and also that antidepressant medication modulates reward processing and resting state functional connectivity in parts of the brain consistent with serotonin and catecholamine transmitter pathways in healthy volunteers. Conclusions: We conclude that this type of human model of reward processing might be useful in detecting biomarkers for depression and also in illuminating why antidepressant medications may not be very effective in treating anhedonia.

First-principle data-driven models for assessment of motor disorders in Parkinson’s disease

Parkinson’s disease (PD) is an increasing neurological disorder in an aging society. The motor and non-motor symptoms of PD advance with the disease progression and occur in varying frequency and duration. In order to affirm the full extent of a patient’s condition, repeated assessments are necessary to adjust medical prescription. In clinical studies, symptoms are assessed using the unified Parkinson’s disease rating scale (UPDRS). On one hand, the subjective rating using UPDRS relies on clinical expertise. On the other hand, it requires the physical presence of patients in clinics which implies high logistical costs. Another limitation of clinical assessment is that the observation in hospital may not accurately represent a patient’s situation at home. For such reasons, the practical frequency of tracking PD symptoms may under-represent the true time scale of PD fluctuations and may result in an overall inaccurate assessment. Current technologies for at-home PD treatment are based on data-driven approaches for which the interpretation and reproduction of results are problematic.  The overall objective of this thesis is to develop and evaluate unobtrusive computer methods for enabling remote monitoring of patients with PD. It investigates first-principle data-driven model based novel signal and image processing techniques for extraction of clinically useful information from audio recordings of speech (in texts read aloud) and video recordings of gait and finger-tapping motor examinations. The aim is to map between PD symptoms severities estimated using novel computer methods and the clinical ratings based on UPDRS part-III (motor examination). A web-based test battery system consisting of self-assessment of symptoms and motor function tests was previously constructed for a touch screen mobile device. A comprehensive speech framework has been developed for this device to analyze text-dependent running speech by: (1) extracting novel signal features that are able to represent PD deficits in each individual component of the speech system, (2) mapping between clinical ratings and feature estimates of speech symptom severity, and (3) classifying between UPDRS part-III severity levels using speech features and statistical machine learning tools. A novel speech processing method called cepstral separation difference showed stronger ability to classify between speech symptom severities as compared to existing features of PD speech. In the case of finger tapping, the recorded videos of rapid finger tapping examination were processed using a novel computer-vision (CV) algorithm that extracts symptom information from video-based tapping signals using motion analysis of the index-finger which incorporates a face detection module for signal calibration. This algorithm was able to discriminate between UPDRS part III severity levels of finger tapping with high classification rates. Further analysis was performed on novel CV based gait features constructed using a standard human model to discriminate between a healthy gait and a Parkinsonian gait. The findings of this study suggest that the symptom severity levels in PD can be discriminated with high accuracies by involving a combination of first-principle (features) and data-driven (classification) approaches. The processing of audio and video recordings on one hand allows remote monitoring of speech, gait and finger-tapping examinations by the clinical staff. On the other hand, the first-principles approach eases the understanding of symptom estimates for clinicians. We have demonstrated that the selected features of speech, gait and finger tapping were able to discriminate between symptom severity levels, as well as, between healthy controls and PD patients with high classification rates. The findings support suitability of these methods to be used as decision support tools in the context of PD assessment.

O Método de Kane aplicado a um modelo de corpo humano para obtenção da pressão intradiscal na coluna lombar

Nos últimos anos tem surgido vários métodos para se estudar sistemas multicorpos. A vantagem destes métodos é a obtenção das equações do movimento de forma mais fácil e precisa. Robôs, manipuladores, mecanismos, satélites, máquinas em geral e sistemas biomcânicos, pelas suas características, podem ser vantajosamente tratados por formalismo multicorpo, mas precisamente, o método de Kane a um modelo do corpo humano, com a finalidade de se determinar a pressão intradiscal entre as vértebras L4/L5 da coluna lombar, em algumas atividades normais de vida diária, como: sentar, abaixar, pegar e elevar cargas, realizar movimentos de flexão e extensão. Pretendeu-se, também obter os esforços internos nas diversas articulações deste modelo. A pressão intradiscal representa um parâmetro importante para caracterizar a sobrecarga na coluna, podendo ter relação com a degeneração do disco intervertebral, o que produz muita dor em indivíduos. Inicialmente, o modelo foi proposto e o método de Kane foi aplicado para se obter as equações do movimento. Para resolvê-las, foi necessário realiza a filmagem de um sujeito realizando as atividades citadas, a fim de se obter as equações das trajetórias dos diversos segmentos do corpo humano. Após a simulação, os parâmetros desejados foram obtidos e comparados com valores experimentais citados na literatura.

Caratterizzazione e ruolo di PKCε e PKCδ in modelli di differenziamento megacariocitario normale e patologico

La PKCε e la PKCδ, chinasi ubiquitariamente distribuite e ad azione pleiotropica, sono implicate del differenziamento, sopravvivenza e proliferazione cellulare. Esse sono coinvolte nel processo differenziativo delle cellule staminali ematopoietiche e in fenomeni patologici associati al compartimento sanguigno. In questa tesi sono presentati i risultati riguardanti lo studio in vitro del ruolo di PKCε e PKCδ nel contesto del differenziamento megacariocitario, in particolare si caratterizza l’espressione e la funzione di queste chinasi nel modello umano e nel modello murino di Megacariocitopoiesi, normale e patologica. Confrontando le cinetiche dei due modelli presi in analisi nello studio è stato possibile osservare come in entrambi PKCε e PKCδ dimostrino avere una chiara e specifica modulazione nel progredire del processo differenziativo. Questi dati, se confrontati, permettono di affermare che PKCε e PKCδ presentano un pattern di espressione opposto e, nel modello umano rispetto a quello murino, reciproco: nell’uomo i livelli di PKCε devono essere down-modulati, mentre nel topo, al contrario, i livelli della chinasi risultano up-modulati durante lo stesso processo. Analogamente, le CD34+ in differenziazione presentano una costante e maggiore espressione di PKCδ durante la maturazione MK, mentre nel modello murino tale proteina risulta down-modulata nella fase più tardiva di formazione della piastrina. Le chinasi mostrano in oltre di agire, nei due modelli, attraverso pathways distinti e cioè RhoA nel topo e Bcl-xL nell’uomo. È stato inoltre verificato che l’aberrante differenziamento MK osservato nella mielofibrosi primaria (PMF), è associato a difetti di espressione di PKCε e di Bcl-xL e che una forzata down-modulazione di PKCε porta ad un ripristino di un normale livello di espressione di Bcl-xL così come della popolazione di megacariociti formanti propiastrine. I dati ottenuti indicano quindi che PKCε e PKCδ svolgono un ruolo importante nel corretto differenziamento MK e che PKCε potrebbe essere un potenziale nuovo target terapeutico nelle PMF.

Transcriptional profiling of osseointegration in humans

To determine the temporal gene expression profile associated with the early healing events during osseointegration in a human model.

Gene expression profile of osseointegration of a hydrophilic compared with a hydrophobic microrough implant surface

OBJECTIVES: To compare the gene expression profile of osseointegration associated with a moderately rough and a chemically modified hydrophilic moderately rough surface in a human model. MATERIAL AND METHODS: Eighteen solid screw-type cylindrical titanium implants, 4 mm long and 2.8 mm wide, with either a moderately rough (SLA) or a chemically modified moderately rough (SLActive) surface were surgically inserted in the retromolar area of nine human volunteers. The devices were removed using a trephine following 4, 7 and 14 days of healing. The tissue surrounding the implant was harvested, total RNA was extracted and microarray analysis was carried out to identify the differences in the transcriptome between the SLA and SLActive surfaces at days 4, 7 and 14. RESULTS: There were no functionally relevant gene ontology categories that were over-represented in the list of genes that were differentially expressed at day 4. However, by day 7, osteogenesis- and angiogenesis-associated gene expression were up-regulated on the SLActive surface. Osteogenesis and angiogenesis appeared to be regulated by BMP and VEGF signalling, respectively. By day 14, VEGF signalling remains up-regulated on the SLActive surface, while BMP signalling was up-regulated on the SLA surface in what appeared to be a delayed compensatory response. Furthermore, neurogenesis was a prominent biological process within the list of differentially expressed genes, and it was influenced by both surfaces. CONCLUSIONS: Compared with SLA, SLActive exerts a pro-osteogenic and pro-angiogenic influence on gene expression at day 7 following implant insertion, which may be responsible for the superior osseointegrative properties of this surface.

Early osseointegration to hydrophilic and hydrophobic implant surfaces in humans

To evaluate the rate and degree of osseointegration at chemically modified moderately rough, hydrophilic (SLActive) and moderately rough, hydrophobic (SLA) implant surfaces during early phases of healing in a human model.

A distributed equivalent magnetic current based FDTD method for the calculation of E-fields induced by gradient coils

This paper evaluates a new, low-frequency finite-difference time-domain method applied to the problem of induced E-fields/eddy currents in the human body resulting from the pulsed magnetic field gradients in MRI. In this algorithm, a distributed equivalent magnetic current is proposed as the electromagnetic source and is obtained by quasistatic calculation of the empty coil's vector potential or measurements therein. This technique circumvents the discretization of complicated gradient coil geometries into a mesh of Yee cells, and thereby enables any type of gradient coil modelling or other complex low frequency sources. The proposed method has been verified against an example with an analytical solution. Results are presented showing the spatial distribution of gradient-induced electric fields in a multi-layered spherical phantom model and a complete body model. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

An inverse methodology for high-frequency RF coil design for MRI with de-emphasized B-1 fields

An inverse methodology for the design of biologically loaded radio-frequency (RF) coils for magnetic resonance imaging applications is described. Free space time-harmonic electromagnetic Green's functions and de-emphasized B-1 target fields are used to calculate the current density on the coil cylinder. In theory, with the B-1 field de-emphasized in the middle of the RF transverse plane, the calculated current distribution can generate an internal magnetic field that can reduce the central overemphasis effect caused by field/tissue interactions at high frequencies. The current distribution of a head coil operating at 4 T (170 MHz) is calculated using an inverse methodology with de-emphasized B-1. target fields. An in-house finite-difference time-domain routine is employed to evaluate B-1 field and signal intensity inside a homogenous cylindrical phantom and then a complete human head model. A comparison with a conventional RF birdcage coil is carried out and demonstrates that this method can help in decreasing the normal bright region caused by field/tissue interactions in head images at 170 MHz and higher field strengths.

Numerical evaluation of the fields induced by body motion in or near high-field MRI scanners

In modern magnetic resonance imaging, both patients and health care workers are exposed to strong. non-uniform static magnetic fields inside and outside of the scanner. In which body movement may be able to induce electric currents in tissues which could be potentially harmful. This paper presents theoretical investigations into the spatial distribution of induced E-fields in a tissue-equivalent human model when moving at various positions around the magnet. The numerical calculations are based on an efficient. quasi-static, finite-difference scheme. Three-dimensional field profiles from an actively shielded 4 T magnet system are used and the body model projected through the field profile with normalized velocity. The simulation shows that it is possible to induce E-fields/currents near the level of physiological significance under some circumstances and provides insight into the spatial characteristics of the induced fields. The methodology presented herein can be extrapolated to very high field strengths for the evaluation of the effects of motion at a variety of field strengths and velocities. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Numerical evaluation of e-fields induced by body motion near high-field MRI scanner

In modern magnetic resonance imaging (MRI), both patients and radiologists are exposed to strong, nonuniform static magnetic fields inside or outside of the scanner, in which the body movement may be able to induce electric currents in tissues which could be possibly harmful. This paper presents theoretical investigations into the spatial distribution of induced E-fields in the human model when moving at various positions around the magnet. The numerical calculations are based on an efficient, quasistatic, finite-difference scheme and an anatomically realistic, full-body, male model. 3D field profiles from an actively-shielded 4 T magnet system are used and the body model projected through the field profile with normalized velocity. The simulation shows that it is possible to induce E-fields/currents near the level of physiological significance under some circumstances and provides insight into the spatial characteristics of the induced fields. The results are easy to extrapolate to very high field strengths for the safety evaluation at a variety of field strengths and motion velocities.

The development of functional astrocyte-neuron networks derived from stem cells

There is currently great scientific and medical interest in the potential of tissue grown from stem cells. These cells present opportunities for generating model systems for drug screening and toxicological testing which would be expected to be more relevant to human outcomes than animal based tissue preparations. Newly realised astrocytic roles in the brain have fundamental implications within the context of stem cell derived neuronal networks. If the aim of stem cell neuroscience is to generate functional neuronal networks that behave as networks do in the brain, then it becomes clear that we must include and understand all the cellular components that comprise that network, and which are important to support synaptic integrity and cell to cell signalling. We have shown that stem cell derived neurons exhibit spontaneous and coordinated calcium elevations in clusters and in extended processes, indicating local and long distance signalling (1). Tetrodotoxin sensitive network activity could also be evoked by electrical stimulation. Similarly, astrocytes exhibit morphology and functional properties consistent with this glial cell type. Astrocytes also respond to neuronal activity and to exogenously applied neurotransmitters with calcium elevations, and in contrast to neurons, also exhibited spontaneous rhythmic calcium oscillations. Astroctyes also generate propagating calcium waves that are gap junction and purinergic signalling dependent. Our results show that stem cell derived astrocytes exhibit appropriate functionality and that stem cell neuronal networks interact with astrocytic networks in co-culture. Using mixed cultures of stem cell derived neurons and astrocytes, we have also shown both cell types also modulate their glucose uptake, glycogen turnover and lactate production in response to glutamate as well as increased neuronal activity (2). This finding is consistent with their neuron-astrocyte metabolic coupling thus demonstrating a tractable human model, which will facilitate the study of the metabolic coupling between neurons and astrocytes and its relationship with CNS functional issues ranging from plasticity to neurodegeneration. Indeed, cultures treated with oligomers of amyloid beta 1-42 (Aβ1-42) also display a clear hypometabolism, particularly with regard to utilization of substrates such as glucose (3). Both co-cultures of neurons and astrocytes and purified cultures of astrocytes showed a significant decrease in glucose uptake after treatment with 2 and 0.2 μmol/L Aβ at all time points investigated (p <0.01). In addition, a significant increase in the glycogen content of cells was also measured. Mixed neuron and astrocyte co-cultures as well as pure astrocyte cultures showed an initial decrease in glycogen levels at 6 hours compared with control at 0.2 μmol/L and 2 μmol/L P <0.01. These changes were accompanied by changes in NAD+/NADH (P<0.05), ATP (P<0.05), and glutathione levels (P<0.05), suggesting a disruption in the energy-redox axis within these cultures. The high energy demands associated with neuronal functions such as memory formation and protection from oxidative stress put these cells at particular risk from Aβ-induced hypometabolism. As numerous cell types interact in the brain it is important that any in vitro model developed reflects this arrangement. Our findings indicate that stem cell derived neuron and astrocyte networks can communicate, and so have the potential to interact in a tripartite manner as is seen in vivo. This study therefore lays the foundation for further development of stem cell derived neurons and astrocytes into therapeutic cell replacement and human toxicology/disease models. More recently our data provides evidence for a detrimental effect of Aβ on carbohydrate metabolism in both neurons and astrocytes. As a purely in vitro system, human stem cell models can be readily manipulated and maintained in culture for a period of months without the use of animals. In our laboratory cultures can be maintained in culture for up to 12 months months thus providing the opportunity to study the consequences of these changes over extended periods of time relevant to aspects of the disease progression time frame in vivo. In addition, their human origin provides a more realistic in vitro model as well as informing other human in vitro models such as patient-derived iPSC.

Assessing microvascular function with breathing maneuvers : an oxygenation-sensitive CMR study

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale.

Assessing microvascular function with breathing maneuvers : an oxygenation-sensitive CMR study

Ce projet illustre cinq études, mettant l'emphase sur le développement d'une nouvelle approche diagnostique cardiovasculaire afin d'évaluer le niveau d’oxygène contenu dans le myocarde ainsi que sa fonction microvasculaire. En combinant une séquence de résonance magnétique cardiovasculaire (RMC) pouvant détecter le niveau d’oxygène (OS), des manœuvres respiratoires ainsi que des analyses de gaz artériels peuvent être utilisés comme procédure non invasive destinée à induire une réponse vasoactive afin d’évaluer la réserve d'oxygénation, une mesure clé de la fonction vasculaire. Le nombre de tests diagnostiques cardiaques prescrits ainsi que les interventions, sont en pleine expansion. L'imagerie et tests non invasifs sont souvent effectués avant l’utilisation de procédures invasives. L'imagerie cardiaque permet d’évaluer la présence ou absence de sténoses coronaires, un important facteur économique dans notre système de soins de santé. Les techniques d'imagerie non invasives fournissent de l’information précise afin d’identifier la présence et l’emplacement du déficit de perfusion chez les patients présentant des symptômes d'ischémie myocardique. Néanmoins, plusieurs techniques actuelles requièrent la nécessité de radiation, d’agents de contraste ou traceurs, sans oublier des protocoles de stress pharmacologiques ou physiques. L’imagerie RMC peut identifier une sténose coronaire significative sans radiation. De nouvelles tendances d’utilisation de RMC visent à développer des techniques diagnostiques qui ne requièrent aucun facteur de stress pharmacologiques ou d’agents de contraste. L'objectif principal de ce projet était de développer et tester une nouvelle technique diagnostique afin d’évaluer la fonction vasculaire coronarienne en utilisant l' OS-RMC, en combinaison avec des manœuvres respiratoires comme stimulus vasoactif. Ensuite, les objectifs, secondaires étaient d’utilisés l’OS-RMC pour évaluer l'oxygénation du myocarde et la réponse coronaire en présence de gaz artériels altérés. Suite aux manœuvres respiratoires la réponse vasculaire a été validée chez un modèle animal pour ensuite être utilisé chez deux volontaires sains et finalement dans une population de patients atteints de maladies cardiovasculaires. Chez le modèle animal, les manœuvres respiratoires ont pu induire un changement significatif, mesuré intrusivement par débit sanguin coronaire. Il a été démontré qu’en présence d'une sténose coronarienne hémodynamiquement significative, l’OS-RMC pouvait détecter un déficit en oxygène du myocarde. Chez l’homme sain, l'application de cette technique en comparaison avec l'adénosine (l’agent standard) pour induire une vasodilatation coronarienne et les manœuvres respiratoires ont pu induire une réponse plus significative en oxygénation dans un myocarde sain. Finalement, nous avons utilisé les manœuvres respiratoires parmi un groupe de patients atteint de maladies coronariennes. Leurs myocardes étant altérées par une sténose coronaire, en conséquence modifiant ainsi leur réponse en oxygénation. Par la suite nous avons évalué les effets des gaz artériels sanguins sur l'oxygénation du myocarde. Ils démontrent que la réponse coronarienne est atténuée au cours de l’hyperoxie, suite à un stimuli d’apnée. Ce phénomène provoque une réduction globale du débit sanguin coronaire et un déficit d'oxygénation dans le modèle animal ayant une sténose lorsqu’un supplément en oxygène est donné. En conclusion, ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des nouvelles techniques diagnostiques en imagerie cardiovasculaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la combinaison de manœuvres respiratoires et l’imagerie OS-RMC peut fournir une méthode non-invasive et rentable pour évaluer la fonction vasculaire coronarienne régionale et globale.