Internship in arrhythmology

The arrhythmology focuses on the diagnosis and treatment of heart rhythm disorders and their complications, and has undergone a dramatic evolution over the past two decades. The widespread use of catheter ablation, the introduction of implantable cardioverter defibrillators for the prevention of sudden cardiac death and, finally, the development of cardiac resynchronization therapy led to a gradual loss of the impact of antiarrhythmic drugs as a therapeutic approach. This report was performed as a result of an internship performed in Cardiac Physiology with the duration of 400 hours. The main goal of the internship was to strengthen theoretical knowledge and acquire practical experience in the varied fields of arrhythmology, especially in the areas of Cardiac Pacing and Electrophysiology. During the internship were performed 41 electrophysiologic studies, where Atrioventricular Node Reentrant Tachycardia and Atrial Fibrillation were the most observed arrhythmias. New technologies such as three-dimensional mapping for electrophysiology studies are developing quickly and being use on a daily basis, as they prove to have safe and higher success rates. The proof is that in approximately half of the studies, one of the two mapping systems available, Carto or NavX, was used. In addition, were interrogated 283 pacemakers during the pacing clinics, being the dual chamber with DDD pacing mode the most encountered device. A large number of devices with Cardiac Resynchronization Therapy and/or Implantable Cardioverter Defibrillators were also observed. This report is divided into three chapters. Chapter I is constituted by a revision of the literature and includes concepts such as definition and mechanisms of cardiac arrhythmias; a brief description of the varied diagnostic tools and its recommendations; and a presentation of the different therapeutic approaches available and its indications. The second chapter is a descriptive drawing of the activity performed in the modules of Electrophysiology and Pacing. Lastly, the chapter III presents two clinical cases in Electrophysiology considered interesting from a clinical point of view.

Terapia de resincronización cardíaca para sujetos con insuficiencia cardíaca asintomáticos o levemente sintomáticos: Un cambio de paradigma: del rescate a la prevención

Hacia fines de la década de 1990 comenzó a utilizarse con éxito la estimulación cardíaca en ambas cámaras ventriculares (resincronización venticular) como terapia en insuficiencia cardíaca refractaria al tratamiento farmacológico convencional en pacientes con complejo QRS ensanchado. Fue hasta el 2005 que el estudio CARE-HF demostró que la resincronización reducía la mortalidad en forma significativa, incluso sin necesidad de acompañarla de un cardiodesfibrilador implantable (DAI o desfibrilador automático implantable). En forma más reciente, a través de los estudios REVERSE, MADIT-CRT y RAFT, se ha comprobado la utilidad de la terapia de resincronización incluso en individuos con insuficiencia cardíaca poco sintomática, es decir en clase funcional I o II, lo cual constituye un cambio cualitativo y cuantitativo en este tratamiento eléctrico para la insuficiencia cardíaca. Al mismo tiempo se han hecho significativos avances en la selección del paciente considerando la enfermedad de base, el patrón de bloqueo en el electrocardiograma, la duración del complejo QRS, y la presencia o no de fibrilación auricular. Como resultado de esto, la terapia de resincronización ha producido mejoría en la calidad de vida, ha demostrado que favorece el fenómeno de remodelado inverso y que también disminuye la mortalidad en individuos en clase funcional I o II.

Extracorporeal circuit for Panton-Valentine leukocidin-producing Staphylococcus aureus necrotizing pneumonia [Traitement par ECMO d'une pneumopathie nécrosante à Staphylococcus aureus producteur de la leucocidine de Panton-Valentine]

National audience

Validation de la reproductibilité d’outils de mesure de la fraction d’éjection du ventricule gauche en médecine nucléaire

La fraction d’éjection du ventricule gauche est un excellent marqueur de la fonction cardiaque. Plusieurs techniques invasives ou non sont utilisées pour son calcul : l’angiographie, l’échocardiographie, la résonnance magnétique nucléaire cardiaque, le scanner cardiaque, la ventriculographie radioisotopique et l’étude de perfusion myocardique en médecine nucléaire. Plus de 40 ans de publications scientifiques encensent la ventriculographie radioisotopique pour sa rapidité d’exécution, sa disponibilité, son faible coût et sa reproductibilité intra-observateur et inter-observateur. La fraction d’éjection du ventricule gauche a été calculée chez 47 patients à deux reprises, par deux technologues, sur deux acquisitions distinctes selon trois méthodes : manuelle, automatique et semi-automatique. Les méthodes automatique et semi-automatique montrent dans l’ensemble une meilleure reproductibilité, une plus petite erreur standard de mesure et une plus petite différence minimale détectable. La méthode manuelle quant à elle fournit un résultat systématiquement et significativement inférieur aux deux autres méthodes. C’est la seule technique qui a montré une différence significative lors de l’analyse intra-observateur. Son erreur standard de mesure est de 40 à 50 % plus importante qu’avec les autres techniques, tout comme l’est sa différence minimale détectable. Bien que les trois méthodes soient d’excellentes techniques reproductibles pour l’évaluation de la fraction d’éjection du ventricule gauche, les estimations de la fiabilité des méthodes automatique et semi-automatique sont supérieures à celles de la méthode manuelle.

L’évaluation des déterminants des paramètres hémodynamiques centraux à l’aide de la cohorte populationnelle CARTaGENE.

Les maladies cardiovasculaires ont un impact considérable sur la vie des Canadiens, et de nombreux efforts ont permis d’identifier différents facteurs de risque associés à cette condition. L’hypertension artérielle représente un de ces facteurs modifiables les plus importants. Quoique l’hypertension est définie à l’aide de mesures de pression artérielle en périphérie, il devient de plus en plus apparent que la mesure de pression centrale et de ses composantes auraient des avantages au niveau de la prédiction de la survenue d’événements cardiovasculaires. Le présent mémoire vise à mieux caractériser deux déterminants de cette pression centrale, le traitement antihypertenseur à base de bêtabloqueurs et l’insuffisance rénale chronique précoce. En utilisant les données recueillies dans la banque de données populationnelle CARTaGENE, il a été possible à l’aide d’analyses statistiques par appariement basé sur le coefficient de propension de démontrer que l’utilisation d’agents antihypertensifs de type bêtabloqueurs était associée à un profil hémodynamique central défavorable. Ainsi, les individus recevant ces agents avaient une pression centrale et une amplification artérielle plus élevées que des individus du groupe contrôle apparié et ce, malgré une pression périphérique identique. Cet effet semblait être incomplètement expliqué par la réduction du rythme cardiaque associé à l’utilisation de bêtabloqueurs. Aussi, il a été démontré que l’insuffisance rénale chronique de stade 3 (débit de filtration glomérulaire estimé entre 30 et 60 mL/min/1.73m2) n’était pas associée à une élévation des paramètres hémodynamiques centraux, contrairement à ce qui avait déjà été décrit chez des individus avec insuffisance rénale chronique plus avancée. De plus, le niveau d’albuminurie ne serait également pas associé à un changement du profil central dans un sous-groupe de la cohorte CARTaGENE.

Valeur diagnostique des micro-éveils autonomiques comme substitut aux éveils cérébraux dans l'apnée du sommeil

Les troubles respiratoires du sommeil ont une prévalence élevée dans la population générale, l’apnée obstructive du sommeil étant le plus important de ces troubles. Malgré tout, une grande proportion des patients avec apnée ne sont pas diagnostiqués. La méthode la plus complète pour diagnostiquer l’apnée est l’enregistrement d’une nuit de sommeil par polysomnographie, aussi appelée enregistrement de type 1, qui est un processus long et coûteux. Pour surmonter ces difficultés, des appareils d’enregistrements portables (ou de type 3) ont été développés. Toutefois, ces enregistrements de type 3 ne capturent pas l’activité cérébrale, mesurée avec l’électroencéphalographie (EEG). Le présent mémoire décrit une étude comparative entre les enregistrements de type 1 et de type 3. Tous les événements respiratoires d’apnée, d’hypopnée et d’éveils liés à un effort respiratoire (RERA, en anglais) seront analysés ainsi que les éveils cérébraux (ou éveils EEG) et les éveils autonomiques. Ces éveils autonomiques se définissent par une hausse de la fréquence cardiaque suite à un événement respiratoire. Pour enrichir les analyses, les variables respiratoires suivantes ont été étudiées : une chute de la saturation en oxygène de 4 % (ODI), l’index d’apnée-hypopnée (IAH), l’indice de perturbations respiratoires avec apnées + hypopnées + RERAs et les éveils EEG (RDIe, en anglais) et le RDI incluant les éveils autonomiques définis par une augmentation de la fréquence cardiaque de 5 bpm (RDIa5). L’objectif de la présente étude est d’évaluer la proportion d’événements respiratoires avec éveils autonomiques ainsi que leur impact sur le RDI des enregistrements de type 1 et 3. L’hypothèse suggère que les événements avec éveils autonomiques auraient un plus grand impact sur le RDI des enregistrements de type 3 contrairement au type 1. Cette étude inclut 72 sujets ayant suivi un enregistrement de polysomnographie complète de type 1 ainsi que 79 sujets différents ayant suivi un enregistrement ambulatoire de type 3. Les analyses suivantes ont été effectuées : 1) les pourcentages d’événements associés avec seulement des éveils autonomiques dans les enregistrements de type 1 et de type 3 ; 2) les fréquences de migration entre les catégories basses et élevées de sévérité de l’AHI en prenant en compte les événements associés avec seulement des éveils autonomiques ; 3) les Bland-Altman (B-A) pour mesurer l’accord entre l’AHI, le RDIe et le RDIa5 (type 1), et entre l’AHI et le RDIa5 (type 3) et ; 4) les corrélations de Pearson et les coefficients de corrélation intraclasse (ICC) pour mesurer l’accord entre l’AHI, le RDIe et le RDIa5 (type 1), et entre l’AHI et le RDIa5 (type 3). L’utilisation du critère de RDIa5 permet d’ajouter 49 % d’événements comptés avec l’AHI pour les enregistrements de type 1, et 51 % d’événements pour ceux de type 3. La présente étude montre que les éveils autonomiques ont un impact similaire autant pour le RDI des enregistrements de type 3 que de type 1. En conclusion, on peut affirmer que le RDIa5 est acceptable et fiable pour les enregistrements de type 3.

Optimization of Wireless Power Transfer via Magnetic Resonance in Different Media

A wide range of non-destructive testing (NDT) methods for the monitoring the health of concrete structure has been studied for several years. The recent rapid evolution of wireless sensor network (WSN) technologies has resulted in the development of sensing elements that can be embedded in concrete, to monitor the health of infrastructure, collect and report valuable related data. The monitoring system can potentially decrease the high installation time and reduce maintenance cost associated with wired monitoring systems. The monitoring sensors need to operate for a long period of time, but sensors batteries have a finite life span. Hence, novel wireless powering methods must be devised. The optimization of wireless power transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonance (SCMR) to sensors embedded in concrete is studied here. First, we analytically derive the optimal geometric parameters for transmission of power in the air. This specifically leads to the identification of the local and global optimization parameters and conditions, it was validated through electromagnetic simulations. Second, the optimum conditions were employed in the model for propagation of energy through plain and reinforced concrete at different humidity conditions, and frequencies with extended Debye's model. This analysis leads to the conclusion that SCMR can be used to efficiently power sensors in plain and reinforced concrete at different humidity levels and depth, also validated through electromagnetic simulations. The optimization of wireless power transmission via SMCR to Wearable and Implantable Medical Device (WIMD) are also explored. The optimum conditions from the analytics were used in the model for propagation of energy through different human tissues. This analysis shows that SCMR can be used to efficiently transfer power to sensors in human tissue without overheating through electromagnetic simulations, as excessive power might result in overheating of the tissue. Standard SCMR is sensitive to misalignment; both 2-loops and 3-loops SCMR with misalignment-insensitive performances are presented. The power transfer efficiencies above 50% was achieved over the complete misalignment range of 0°-90° and dramatically better than typical SCMR with efficiencies less than 10% in extreme misalignment topologies.

Validation de la reproductibilité d’outils de mesure de la fraction d’éjection du ventricule gauche en médecine nucléaire

La fraction d’éjection du ventricule gauche est un excellent marqueur de la fonction cardiaque. Plusieurs techniques invasives ou non sont utilisées pour son calcul : l’angiographie, l’échocardiographie, la résonnance magnétique nucléaire cardiaque, le scanner cardiaque, la ventriculographie radioisotopique et l’étude de perfusion myocardique en médecine nucléaire. Plus de 40 ans de publications scientifiques encensent la ventriculographie radioisotopique pour sa rapidité d’exécution, sa disponibilité, son faible coût et sa reproductibilité intra-observateur et inter-observateur. La fraction d’éjection du ventricule gauche a été calculée chez 47 patients à deux reprises, par deux technologues, sur deux acquisitions distinctes selon trois méthodes : manuelle, automatique et semi-automatique. Les méthodes automatique et semi-automatique montrent dans l’ensemble une meilleure reproductibilité, une plus petite erreur standard de mesure et une plus petite différence minimale détectable. La méthode manuelle quant à elle fournit un résultat systématiquement et significativement inférieur aux deux autres méthodes. C’est la seule technique qui a montré une différence significative lors de l’analyse intra-observateur. Son erreur standard de mesure est de 40 à 50 % plus importante qu’avec les autres techniques, tout comme l’est sa différence minimale détectable. Bien que les trois méthodes soient d’excellentes techniques reproductibles pour l’évaluation de la fraction d’éjection du ventricule gauche, les estimations de la fiabilité des méthodes automatique et semi-automatique sont supérieures à celles de la méthode manuelle.

L’évaluation des déterminants des paramètres hémodynamiques centraux à l’aide de la cohorte populationnelle CARTaGENE

Les maladies cardiovasculaires ont un impact considérable sur la vie des Canadiens, et de nombreux efforts ont permis d’identifier différents facteurs de risque associés à cette condition. L’hypertension artérielle représente un de ces facteurs modifiables les plus importants. Quoique l’hypertension est définie à l’aide de mesures de pression artérielle en périphérie, il devient de plus en plus apparent que la mesure de pression centrale et de ses composantes auraient des avantages au niveau de la prédiction de la survenue d’événements cardiovasculaires. Le présent mémoire vise à mieux caractériser deux déterminants de cette pression centrale, le traitement antihypertenseur à base de bêtabloqueurs et l’insuffisance rénale chronique précoce. En utilisant les données recueillies dans la banque de données populationnelle CARTaGENE, il a été possible à l’aide d’analyses statistiques par appariement basé sur le coefficient de propension de démontrer que l’utilisation d’agents antihypertensifs de type bêtabloqueurs était associée à un profil hémodynamique central défavorable. Ainsi, les individus recevant ces agents avaient une pression centrale et une amplification artérielle plus élevées que des individus du groupe contrôle apparié et ce, malgré une pression périphérique identique. Cet effet semblait être incomplètement expliqué par la réduction du rythme cardiaque associé à l’utilisation de bêtabloqueurs. Aussi, il a été démontré que l’insuffisance rénale chronique de stade 3 (débit de filtration glomérulaire estimé entre 30 et 60 mL/min/1.73m2) n’était pas associée à une élévation des paramètres hémodynamiques centraux, contrairement à ce qui avait déjà été décrit chez des individus avec insuffisance rénale chronique plus avancée. De plus, le niveau d’albuminurie ne serait également pas associé à un changement du profil central dans un sous-groupe de la cohorte CARTaGENE.

Valeur diagnostique des micro-éveils autonomiques comme substitut aux éveils cérébraux dans l'apnée du sommeil

Les troubles respiratoires du sommeil ont une prévalence élevée dans la population générale, l’apnée obstructive du sommeil étant le plus important de ces troubles. Malgré tout, une grande proportion des patients avec apnée ne sont pas diagnostiqués. La méthode la plus complète pour diagnostiquer l’apnée est l’enregistrement d’une nuit de sommeil par polysomnographie, aussi appelée enregistrement de type 1, qui est un processus long et coûteux. Pour surmonter ces difficultés, des appareils d’enregistrements portables (ou de type 3) ont été développés. Toutefois, ces enregistrements de type 3 ne capturent pas l’activité cérébrale, mesurée avec l’électroencéphalographie (EEG). Le présent mémoire décrit une étude comparative entre les enregistrements de type 1 et de type 3. Tous les événements respiratoires d’apnée, d’hypopnée et d’éveils liés à un effort respiratoire (RERA, en anglais) seront analysés ainsi que les éveils cérébraux (ou éveils EEG) et les éveils autonomiques. Ces éveils autonomiques se définissent par une hausse de la fréquence cardiaque suite à un événement respiratoire. Pour enrichir les analyses, les variables respiratoires suivantes ont été étudiées : une chute de la saturation en oxygène de 4 % (ODI), l’index d’apnée-hypopnée (IAH), l’indice de perturbations respiratoires avec apnées + hypopnées + RERAs et les éveils EEG (RDIe, en anglais) et le RDI incluant les éveils autonomiques définis par une augmentation de la fréquence cardiaque de 5 bpm (RDIa5). L’objectif de la présente étude est d’évaluer la proportion d’événements respiratoires avec éveils autonomiques ainsi que leur impact sur le RDI des enregistrements de type 1 et 3. L’hypothèse suggère que les événements avec éveils autonomiques auraient un plus grand impact sur le RDI des enregistrements de type 3 contrairement au type 1. Cette étude inclut 72 sujets ayant suivi un enregistrement de polysomnographie complète de type 1 ainsi que 79 sujets différents ayant suivi un enregistrement ambulatoire de type 3. Les analyses suivantes ont été effectuées : 1) les pourcentages d’événements associés avec seulement des éveils autonomiques dans les enregistrements de type 1 et de type 3 ; 2) les fréquences de migration entre les catégories basses et élevées de sévérité de l’AHI en prenant en compte les événements associés avec seulement des éveils autonomiques ; 3) les Bland-Altman (B-A) pour mesurer l’accord entre l’AHI, le RDIe et le RDIa5 (type 1), et entre l’AHI et le RDIa5 (type 3) et ; 4) les corrélations de Pearson et les coefficients de corrélation intraclasse (ICC) pour mesurer l’accord entre l’AHI, le RDIe et le RDIa5 (type 1), et entre l’AHI et le RDIa5 (type 3). L’utilisation du critère de RDIa5 permet d’ajouter 49 % d’événements comptés avec l’AHI pour les enregistrements de type 1, et 51 % d’événements pour ceux de type 3. La présente étude montre que les éveils autonomiques ont un impact similaire autant pour le RDI des enregistrements de type 3 que de type 1. En conclusion, on peut affirmer que le RDIa5 est acceptable et fiable pour les enregistrements de type 3.

Long-term benefit of early pre-reperfusion metoprolol administration in patients with acute myocardial infarction: Results from the Metocard-CNIC trial (Effect of Metoprolol in Cardioprotection during an Acute Myocardial Infarction)

The goal of this trial was to study the long-term effects of intravenous (IV) metoprolol administration before reperfusion on left ventricular (LV) function and clinical events. Early IV metoprolol during ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI) has been shown to reduce infarct size when used in conjunction with primary percutaneous coronary intervention (pPCI). The METOCARD-CNIC (Effect of Metoprolol in Cardioprotection During an Acute Myocardial Infarction) trial recruited 270 patients with Killip class ≤II anterior STEMI presenting early after symptom onset (<6 h) and randomized them to pre-reperfusion IV metoprolol or control group. Long-term magnetic resonance imaging (MRI) was performed on 202 patients (101 per group) 6 months after STEMI. Patients had a minimal 12-month clinical follow-up. Left ventricular ejection fraction (LVEF) at the 6 months MRI was higher after IV metoprolol (48.7 ± 9.9% vs. 45.0 ± 11.7% in control subjects; adjusted treatment effect 3.49%; 95% confidence interval [CI]: 0.44% to 6.55%; p = 0.025). The occurrence of severely depressed LVEF (≤35%) at 6 months was significantly lower in patients treated with IV metoprolol (11% vs. 27%, p = 0.006). The proportion of patients fulfilling Class I indications for an implantable cardioverter-defibrillator (ICD) was significantly lower in the IV metoprolol group (7% vs. 20%, p = 0.012). At a median follow-up of 2 years, occurrence of the pre-specified composite of death, heart failure admission, reinfarction, and malignant arrhythmias was 10.8% in the IV metoprolol group versus 18.3% in the control group, adjusted hazard ratio (HR): 0.55; 95% CI: 0.26 to 1.04; p = 0.065. Heart failure admission was significantly lower in the IV metoprolol group (HR: 0.32; 95% CI: 0.015 to 0.95; p = 0.046). In patients with anterior Killip class ≤II STEMI undergoing pPCI, early IV metoprolol before reperfusion resulted in higher long-term LVEF, reduced incidence of severe LV systolic dysfunction and ICD indications, and fewer heart failure admissions.

End-of-life care in a cardiology department: have we improved?

nd-of-life care is not usually a priority in cardiology departments. We sought to evaluate the changes in end-of-life care after the introduction of a do-not-resuscitate (DNR) order protocol. Retrospective analysis of all deaths in a cardiology department in two periods, before and after the introduction of the protocol. Comparison of demographic characteristics, use of DNR orders, and end-of-life care issues between both periods, according to the presence in the second period of the new DNR sheet (Group A), a conventional DNR order (Group B) or the absence of any DNR order (Group C). The number of deaths was similar in both periods (n = 198 vs. n = 197). The rate of patients dying with a DNR order increased significantly (57.1% vs. 68.5%; P = 0.02). Only 4% of patients in both periods were aware of the decision taken about cardiopulmonary resuscitation. Patients in Group A received the DNR order one day earlier, and 24.5% received it within the first 24 h of admission (vs. 2.6% in the first period; P < 0.001). All patients in Group A with an implantable cardioverter defibrillator (ICD) had shock therapies deactivated (vs. 25.0% in the first period; P = 0.02). The introduction of a DNR order protocol may improve end-of-life care in cardiac patients by increasing the use and shortening the time of registration of DNR orders. It may also contribute to increase ICD deactivation in patients with these orders in place. However, the introduction of the sheet in late stages of the disease failed to improve patient participation.

Arritmias ventriculares en superrespondedores a la terapia de resincronización cardiaca

La terapia de resincronización cardiaca se asocia a mejora de la calidad de vida y reducción de la morbimortalidad de los pacientes con disfunción ventricular grave y QRS ancho. Sobre su papel en la reducción de arritmias ventriculares, hay más discusión. Se comparó la incidencia de arritmias ventriculares en pacientes portadores de desfibrilador automático implantable con función de resincronización cardiaca, según el grado de respuesta ecocardiográfica a la resincronización. Se clasificó a los pacientes en tres subgrupos: superrespondedores, respondedores y no respondedores. Se incluyó a 196 pacientes seguidos durante una mediana de 30,1 [intervalo intercuartílico, 18,0-55,1] meses. Se documentó presencia de arritmias ventriculares en 37 pacientes (18,8%); 3 pacientes (5,9%) del grupo de superrespondedores presentaron arritmias ventriculares, en comparación con 14 (22,2%) del grupo de respondedores y 20 (24,4%) del grupo de no respondedores (p = 0,025). En el análisis multivariable, el implante del dispositivo en prevención secundaria (odds ratio = 4,04; intervalo de confianza del 95%, 1,52-10,75; p = 0,005), la ausencia de superrespuesta ecocardiográfica (odds ratio = 3,81; intervalo de confianza del 95%, 1,04-13,93; p = 0,043), un QRS > 160 ms (odds ratio = 2,39; intervalo de confianza del 95%, 1,00-1,35; p = 0,049) y el tratamiento con amiodarona (odds ratio = 2,47; intervalo de confianza del 95%, 1,03-5,91; p = 0,041) fueron los únicos predictores independientes de aparición de arritmias ventriculares. Los pacientes superrespondedores a la terapia de resincronización cardiaca presentan una disminución significativa en la incidencia de arritmias ventriculares respecto a los demás pacientes. Pese a ello, los episodios arrítmicos no llegan a desaparecer por completo en este subgrupo.

Le pore oméga, un défaut biophysique commun aux mutations des canaux Nav1.5 causant le développement des arythmies associées à la cardiomyopathie dilatée

Les canaux sodiques dépendants du voltage (Nav) sont des protéines transmembranaires largement exprimées au sein de l’organisme. Ils sont responsables de l’initiation des potentiels d’action au niveau des cellules excitables et régissent ainsi de nombreuses fonctions physiologiques telles que les fonctions cognitives et sensorielles, les fonctions motrices et la fonction cardiaque. Au niveau du coeur, le sous-type Nav1.5 est majoritairement exprimé à la surface des cardiomyocytes. Leurs dysfonctions sont traditionnellement associées à de nombreux troubles électriques cardiaques. Des mutations de ces canaux ont récemment été reliées au développement d’un phénotype clinique complexe associant diverses arythmies et la cardiomyopathie dilatée (DCM), une atteinte morphologique. L’objectif de mon doctorat a donc été l’identification mais aussi la caractérisation d’un potentiel défaut biophysique commun à l’ensemble des mutations Nav1.5 associées au développement de ce phénotype clinique atypique. Premièrement, nous nous sommes intéressés à deux mutations des canaux Nav1.5 retrouvées chez des patients atteints de DCM, et dont les altérations biophysiques ont été décrites comme divergentes. L’étude parallèle de ces deux mutants nous a amenés à identifier une caractéristique commune : la création d’une nouvelle voie de perméation alternative au sein des canaux Nav1.5, le pore oméga. Dans un second temps, nous avons souhaité consolider l’association entre la création du pore oméga et le développement pathologique. Cette seconde étude portant sur deux autres mutants Nav1.5 a permis de confirmer l’apparition d’un pore oméga et ainsi d’accroître la suspicion du caractère délétère de ce pore oméga. Finalement, à l’aide d’une cinquième mutation des canaux Nav1.5, nous avons investigué les conséquences physiopathologiques de la création d’un pore oméga. Cette étude, a clairement démontré les conséquences néfastes d’un tel pore au niveau de l’homéostasie ionique cellulaire. Ces perturbations se répercutent par la suite sur les signaux électriques, les propriétés morphologiques mais aussi fonctionnelles des cardiomyocytes. Les études menées lors de mon doctorat ont ainsi abouti à l’identification du pore oméga comme étant une caractéristique biophysique commune aux mutations des canaux Nav1.5 associées au développement des arythmies et de la dilatation cardiaque.

Induction optimale d'hypothermie par ventilation liquidienne totale : validation expérimentale et projection à l'humain

La ventilation liquidienne totale (VLT) consiste à remplir les poumons d'un liquide perfluorocarbone (PFC). Un respirateur liquidien assure la ventilation par un renouvellement cyclique de volume courant de PFC oxygéné et à température contrôlée. Ayant une capacité thermique volumique 1665 fois plus élevée que l'air, le poumon rempli de PFC devient un échangeur de chaleur performant avec la circulation pulmonaire. La température du PFC inspiré permet ainsi de contrôler la température artérielle, et par le fait même, le refroidissement des organes et des tissus. Des résultats récents d'expérimentations animales sur petits animaux ont démontré que le refroidissement ultra-rapide par VLT hypothermisante (VLTh) avait d'importants effets neuroprotecteurs et cardioprotecteurs. Induire rapidement et efficacement une hypothermie chez un patient par VLTh est une technique émergente qui suscite de grands espoirs thérapeutiques. Par contre, aucun dispositif approuvé pour la clinique n'est disponible et aucun résultat de VLTh sur humain n'est encore disponible. Le problème se situe dans le fait de contrôler la température du PFC inspiré de façon optimale pour induire une hypothermie chez l'humain tout en s'assurant que la température cardiaque reste supérieure à 30 °C pour éviter tout risque d'arythmie. Cette thèse présente le développement d'un modèle thermique paramétrique d'un sujet en VLTh complètement lié à la physiologie. Aux fins de validation du modèle sur des ovins pédiatriques et adultes, le prototype de respirateur liquidien Inolivent pour nouveau-né a dû être reconçu et adapté pour ventiler de plus gros animaux. Pour arriver à contrôler de façon optimale la température du PFC inspiré, un algorithme de commande optimale sous-contraintes a été développé. Après la validation du modèle thermique du nouveau-né à l'adulte par expérimentations animales, celui-ci a été projeté à l'humain. Afin de réduire le temps de calcul, un passage du modèle thermique en temps continu vers un modèle discret cycle-par-cycle a été effectué. À l'aide de la commande optimale et du développement numérique d'un profil de ventilation liquidienne chez des patients humains, des simulations d'induction d'hypothermie par VLTh ont pu être réalisées. La validation expérimentale du modèle thermique sur ovins nouveau-nés (5 kg), juvéniles (22 kg) et adultes (61 kg) a montré que celui-ci permettait de prédire les températures artérielles systémiques, du retour veineux et rectales. La projection à l'humain a permis de démontrer qu'il est possible de contrôler la température du PFC de façon optimale en boucle ouverte si le débit cardiaque et le volume mort thermique sont connus. S'ils ne peuvent être mesurés, la commande optimale pour le pire cas peut être calculée rendant l'induction d'hypothermie par VLTh sécuritaire pour tous les patients, mais diminuant quelque peu les vitesses de refroidissement.