Cirurgia oral em hipocoagulados

Monografia apresentada à Universidade Fernando Pessoa para obtenção do grau de Licenciado em Medicina Dentária

Prediction and prevention of venous thrombosis in pregnancy

Venous thromboembolism (VTE) remains the leading cause of maternal mortality. Reports identified further research is required in obese and women post caesarean section (CS). Risk factors for VTE during pregnancy are periodically absent indicating the need for a simple and effective screening tool for pregnancy. Perturbation of the uteroplacental haemostasis has been implicated in placenta mediated pregnancy complications. This thesis had 4 main aims: 1) To investigate anticoagulant effects following a fixed thromboprophylaxis dose in healthy women post elective CS. 2) To evaluate the calibrated automated thrombogram (CAT) assay as a potential predictive tool for thrombosis in pregnancy. 3) To compare the anticoagulant effects of fixed versus weight adjusted thromboprophylaxis dose in morbidly obese pregnant women. 4) To investigate the LMWH effects on human haemostatic gene and antigen expression in placentae and plasma from the uteroplacental , maternal and fetal circulation. Tissue factor pathway inhibitor (TFPI), thrombin antithrombin (TAT), CAT and anti-Xa levels were analysed. Real-time PCR and ELISA were used to quantify mRNA and protein expression of TFPI and TF in placental tissue. In women post CS, anti-Xa levels do not reflect the full anticoagulant effects of LMWH. LMWH thromboprophylaxis in this healthy cohort of patients appears to have a sustained effect in reducing excess thrombin production post elective CS. The results of this study suggest that predicting VTE in pregnant women using CAT assay is not possible at present time. The prothrombotic state in pregnant morbidly obese women was substantially attenuated by weight adjusted but not at fixed LMWH doses. LMWH may be effective in reducing in- vivo thrombin production in the uteroplacental circulation of thrombophilic women. All these results collectively suggest that at appropriate dosage, LMWH is effective in attenuating excess thrombin generation, in low risk pregnant women post caesarean section or moderate to high risk pregnant women who are morbidly obese or tested positive for thrombophilia. The results of the studies provided data to inform evidence-based practice to improve the outcome for pregnant women at risk of thrombosis.

Hemostatic assessment, treatment strategies, and hematology consultation in massive postpartum hemorrhage: results of a quantitative survey of obstetrician-gynecologists.

OBJECTIVE: To assess potential diagnostic and practice barriers to successful management of massive postpartum hemorrhage (PPH), emphasizing recognition and management of contributing coagulation disorders. STUDY DESIGN: A quantitative survey was conducted to assess practice patterns of US obstetrician-gynecologists in managing massive PPH, including assessment of coagulation. RESULTS: Nearly all (98%) of the 50 obstetrician-gynecologists participating in the survey reported having encountered at least one patient with "massive" PPH in the past 5 years. Approximately half (52%) reported having previously discovered an underlying bleeding disorder in a patient with PPH, with disseminated intravascular coagulation (88%, n=23/26) being identified more often than von Willebrand disease (73%, n=19/26). All reported having used methylergonovine and packed red blood cells in managing massive PPH, while 90% reported performing a hysterectomy. A drop in blood pressure and ongoing visible bleeding were the most commonly accepted indications for rechecking a "stat" complete blood count and coagulation studies, respectively, in patients with PPH; however, 4% of respondents reported that they would not routinely order coagulation studies. Forty-two percent reported having never consulted a hematologist for massive PPH. CONCLUSION: The survey findings highlight potential areas for improved practice in managing massive PPH, including earlier and more consistent assessment, monitoring of coagulation studies, and consultation with a hematologist.

Disordered vascular compliance in haemochromatosis

Background: A relationship may exist between body iron stores, endothelial dysfunction and overall cardiovascular risk.

Aims: To compare vascular compliance, biochemical endothelial function and antioxidant status between patients with homozygous hereditary haemochromatosis and healthy controls.

Methods: Haemochromatosis patients and healthy controls were recruited. Measures of vascular compliance were assessed by applanation tonometry. Serological markers of endothelial function (plasma lipid hydroperoxides, cell adhesion molecules), antioxidant levels (ascorbate, lipid soluble antioxidants) and high-sensitivity C-reactive protein (CRP) were also measured.

Results: Thirty-five hereditary haemochromatosis patients (ten females, mean age 54.6) and 36 controls (27 female, mean age 54.0) were recruited. Haemochromatosis patients had significantly higher systolic and diastolic blood pressures. Pulse wave velocity (PWV) was significantly higher in male haemochromatosis patients (9.90 vs. 8.65 m/s, p = 0.048). Following adjustment for age and blood pressure, male haemochromatosis patients continued to have a trend for higher PWVs (+1.37 m/s, p = 0.058). Haemochromatosis patients had significantly lower levels of ascorbate (46.11 vs. 72.68 lmol/L, p = 0.011), retinol (1.17 vs. 1.81 lmol/L, p = 0.001) and g-tocopherol (2.51 vs. 3.14 lmol/L, p = 0.011). However, there was no difference in lipid hydroperoxides (0.46 vs. 0.47 nmol/L, p = 0.94), cell adhesion molecule levels (ICAM: 348.12 vs. 308.03 ng/mL, p = 0.32 and VCAM: 472.78 vs. 461.31 ng/mL, p = 0.79) or high-sensitivity CRP (225.01 vs. 207.13 mg/L, p = 0.32).

Conclusions: Haemochromatosis is associated with higher PWVs in males and diminished antioxidants across the sexes but no evidence of endothelial dysfunction or increased lipid peroxidation.

Proteomic identification of plasma proteins as markers of growth promoter abuse in cattle

Growth-promoting agents are continually misused for increasing animal growth and fraudulent gain in the meat industry, yet detection rates from conventional targeted testing for drug residues do not reflect this. This is because testing currently relies on direct detection of drugs or related metabolites and administrators of such compounds can take adaptive measures to avoid detection through the use of endogenous or unknown drugs, and low dose or combined mixtures. New detection methods are needed which focus on the screening of biological responses of an animal to such growth-promoting agents as it has been demonstrated that genomic, proteomic and metabolomics profiles are altered by xenobiotic intake. Therefore, an untargeted proteomics approach using comparative two-dimensional gel electrophoresis (2DE) was carried out to identify putative proteins altered in plasma after treatment with oestradiol, dexamethasone or prednisolone. Twenty-four male cattle were randomly assigned to four groups (n = 6) for experimental treatment over 40 days, namely a control group of non-treated cattle, and three groups administered 17β-oestradiol-3-benzoate (0.01 mg/kg, intramuscular), dexamethasone sodium phosphate (0.7 mg/day, per os) or prednisolone acetate (15 mg/day, per os), respectively. Plasma collected from each animal at day 25 post study initiation was subjected to proteomic analysis by 2DE for comparison of protein expression between treated and untreated animals. Analysis of acquired gel images revealed 22 plasma proteins which differed in expression by more than 50 % (p < 0.05) in treated animals compared to untreated animals. Proteins of interest underwent identification by LC–MS/MS analysis and were found to have associated roles in transport, blood coagulation, immune response and metabolism pathways. In this way, seven proteins are highlighted as novel biomarker candidates including transthyretin which is shown to be significantly increased in all treatment groups compared to control animals and potentially may find use as global markers of suspect anabolic practice.

Characterization of protein C receptor expression in monocytes

Many sequelae associated with endotoxaemic-induced shock result from excessive production of the cytokine mediators, tumour necrosis factor alpha (TNF-alpha), interleukin 1 (IL-1) and IL-6 from lipopolysaccharide (LPS)-activated monocytes. Protein C (PC)/activated protein C (APC) has potent cytokine-modifying properties and is protective in animal models and human clinical trials of sepsis. The precise mechanism by which this anti-inflammatory response is achieved remains unknown; however, the recently described endothelial protein C receptor (EPCR) appears to be essential for this function. The pivotal role that monocytes play in the pathophysiology of septic shock led us to investigate the possible expression of a protein C receptor on the monocyte membrane. We used similarity algorithms to screen human sequence databases for paralogues of the EPCR but found none. However, using reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), we detected an mRNA transcribed in primary human monocytes and THP1 cells that was identical to human EPCR mRNA. We also used immunocytochemical analysis to demonstrate the expression of a protein C receptor on the surface of monocytes encoded by the same gene as EPCR. These results confirm a new member of the protein C pathway involving primary monocytes. Further characterization will be necessary to compare and contrast its biological properties with those of EPCR.

Prevalence of the prothrombin G20210A mutation in the Irish populations:use of a novel polymerase chain reaction approach

The prothrombin G20210A polymorphism is associated with a threefold-increased risk of venous thrombosis. There is considerable variation in the reported prevalence of this polymorphism within normal populations, ranging from 0 to 6.5%. The prevalence within the Irish population has not been determined. A restriction fragment length polymorphism (RFLP)-based assay is commonly used for the detection of the prothrombin 20210A allele. This assay does not include a control restriction digest fragment and, consequently, failure of the enzyme activity or lack of addition of enzyme to the sample cannot be distinguished from wild-type prothrombin. We developed a RFLP-based assay, which incorporates an invariant digest site, resulting in the generation of a control digest fragment. Furthermore, we developed a nested polymerase chain reaction (PCR) method for the amplification and digestion of poor-quality or low-concentration DNA. In the Irish population studied, five of 385 (1.29%) were heterozygous and one patient was homozygous for the prothrombin 20210A polymorphism. This is the first reported data on an Irish or Celtic population and suggests that the allele frequency is similar to Anglo-Saxon populations. The nested PCR method successfully amplified and digested 100/100 (100%) of the archived samples; none of these samples could be analyzed by the standard single-round PCR method. In conclusion, nested PCR should be considered in the analysis of archived samples. Single-round PCR is appropriate for recently collected samples; however, an invariant control digest site should be incorporated in RFLP-based assays to validate the integrity of the digestion enzyme and limit the risk of false-negative results.

Identification of novel Factor XI mutations in a patient requiring dental extractions

Factor XI is a serine protease that participates in the intrinsic pathway of blood coagulation. Patients deficient in factor XI exhibit varying degrees of post operative bleeding following invasive surgical procedures such as dental extractions. Objectives: The aim of the study was to identify the specific mutations in a patient from a family with known factor XI deficiency. Methods: Samples were obtained from the patient, his mother and his father and subjected to DNA sequencing. Each protein coding exon 2-15 of the factor XI gene was amplified by polymerase chain reaction (PCR) followed by bidirectional sequencing utilizing di-deoxy chain termination chemistry. Results: The patient had a factor XI level of 20% of normal. Initial sequencing of factor XI from the patient identified a point mutation (646G>A) and a putative splice site mutation (1567+4A>T) in intron 13. These are novel previously unreported mutations. DNA sequence analysis of the mother revealed the 1567+4A>T mutation and the father exhibited the 646G>A mutation. As a consequence the treatment proceeded without serious bleeding complication and required administration only of transexamic acid though factor XI was available as haemostatic cover. Conclusion: The two mutations identified in this family are novel; further laboratory investigation of the functional consequences of those mutations is currently underway. Although factor XI deficiency is rare in the Northern Irish population this study highlights the techniques available to sequence and analyse this and similar haematological disorders.

Insights into molecular and cellular events involved in normal and pathological vertebral development and fusion using zebrafish as model organism

The vertebral column and its units, the vertebrae, are fundamental features, characteristic of all vertebrates. Developmental segregation of the vertebral bodies as articulated units is an intrinsic requirement to guarantee the proper function of the spine. Whenever these units become fused either during development or postsegmentation, movement is affected in a more or less severe manner, depending on the number of vertebrae affected. Nevertheless, fusion may occur as part of regular development and as a physiological requirement, like in the tetrapod sacrum or in fish posterior vertebrae forming the urostyle. In order to meet the main objective of this PhD project, which aimed to better understand the molecular and cellular events underlying vertebral fusion under physiological and pathological conditions, a detailed characterization of the vertebral fusion occurring in zebrafish caudal fin region was conducted. This showed that fusion in the caudal fin region comprised 5 vertebral bodies, from which, only fusion between [PU1++U1] and ural2 [U2+] was still traceable during development. This involved bone deposition around the notochord sheath while fusion within the remaining vertebral bodies occur at the level of the notochord sheath, as during the early establishment of the vertebral bodies. A comparison approach between the caudal fin vertebrae and the remaining vertebral column showed conserved features such as the presence of mineralization related proteins as Osteocalcin were identified throughout the vertebral column, independently on the mineralization patterns. This unexpected presence of Osteocalcin in notochord sheath, here identified as Oc1, suggested that this gene, opposing to Oc2, generally associated with bone formation and mature osteoblast activity, is potentially associated with early mineralization events including chordacentrum formation. Nevertheless, major differences between caudal fin region and anterior vertebral bodies considering arch histology and mineralization patterns, led us to use RA as an inductive factor for vertebral fusion, allowing a direct comparison of equivalent structures under normal and fusion events. This fusion phenotype was associated with notochord sheath ectopic mineralization instead of ectopic perichordal bone formation related with increased osteoblast activity, as suggested in previous reports. Additionally, alterations in ECM content, cell adhesion and blood coagulation were discussed as potentially related with the fusion phenotype. Finally, Matrix gla protein, upregulated upon RA treatment and shown to be associated with chordacentrum mineralization sites in regular development, was further described considering its potential function in vertebral formation and pathological fusion. Therefore with this work we propose zebrafish caudal fin vertebral fusion as a potential model to study both congenital and postsegmentation fusion and we present candidate factors and genes that may be further explored in order to clarify whether we can prevent vertebral fusion.

Genetics of calcium homeostasis in humans: continuum between monogenic diseases and continuous phenotypes

Extracellular calcium participates in several key physiological functions, such as control of blood coagulation, bone calcification or muscle contraction. Calcium homeostasis in humans is regulated in part by genetic factors, as illustrated by rare monogenic diseases characterized by hypo or hypercalcaemia. Both serum calcium and urinary calcium excretion are heritable continuous traits in humans. Serum calcium levels are tightly regulated by two main hormonal systems, i.e. parathyroid hormone and vitamin D, which are themselves also influenced by genetic factors. Recent technological advances in molecular biology allow for the screening of the human genome at an unprecedented level of detail and using hypothesis-free approaches, such as genome-wide association studies (GWAS). GWAS identified novel loci for calcium-related phenotypes (i.e. serum calcium and 25-OH vitamin D) that shed new light on the biology of calcium in humans. The substantial overlap (i.e. CYP24A1, CASR, GATA3; CYP2R1) between genes involved in rare monogenic diseases and genes located within loci identified in GWAS suggests a genetic and phenotypic continuum between monogenic diseases of calcium homeostasis and slight disturbances of calcium homeostasis in the general population. Future studies using whole-exome and whole-genome sequencing will further advance our understanding of the genetic architecture of calcium homeostasis in humans. These findings will likely provide new insight into the complex mechanisms involved in calcium homeostasis and hopefully lead to novel preventive and therapeutic approaches. Keyword: calcium, monogenic, genome-wide association studies, genetics.

Lien entre l'hémostase et le développement néoplasique : rôle spécifique du facteur tissulaire et de l'inhibiteur du facteur tissulaire

Il est reconnu, depuis une centaine d’années, que des désordres de la coagulation, regroupés sous le terme de coagulopathies, sont souvent associés au développement néoplasique. Pendant de nombreuses années, ces coagulopathies furent souvent reconnues comme une simple conséquence du développement du cancer. D’ailleurs, pour les cliniciens, l’apparition de ces anomalies sanguines constitue souvent le premier signe clinique d’un cancer occulte. Toutefois, l’étude approfondie du lien existant entre le système hémostatique et le cancer indique que différents facteurs hémostatiques vont interagir avec soit l’environnement tumoral ou soit la tumeur elle-même et influencer le développement du cancer. Au cours de nos travaux, nous avons porté une attention particulière à deux protéines jouant un rôle primordial dans l’hémostase. Le facteur tissulaire (TF) et l’inhibiteur du facteur tissulaire (TFPI) peuvent jouer des rôles pro- ou anti-néoplasique, et ce indépendamment de leurs fonctions hémostatiques normales. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons étudié les propriétés antiangiogéniques de TFPI. L’angiogenèse, soit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir du réseau pré-existant, est reconnue comme étant une étape clée du développement tumoral. D’après nos travaux, le TFPI peut inhiber la formation de structures de type capillaire des cellules endothéliales (CEs) de la veine ombilicale humaine (HUVEC), et ce à une IC 50 de 5 nM, soit la concentration physiologique de l’inhibiteur. De plus, le TFPI bloque la migration des cellules endothéliales lorsque ces dernières sont stimulées par la sphingosine-1-phosphate (S1P), une molécule relâchée lors de l’activation des plaquettes sanguines. Cette inhibition de la migration cellulaire s’explique par l’effet du TFPI sur l’adhésion des CEs. En effet, TFPI inhibe la phosphorylation de deux protéines clées participant à la formation des complexes d’adhésion focales soit FAK (focal adhesion kinase) et PAX (paxilin). L’inhibition de ces deux protéines suggère qu’il y ait une réorganisation des complexes focaux, pouvant expliquer la perte d’adhérence. Finalement, des études de microscopie confocale démontrent que les cellules traitées au TFPI changent de morphologie au niveau du cytosquelette d’actine provoquant une désorganisation des structures migratoires (pseudopodes). Les effets du TFPI au niveau de la migration, de l’adhésion et de la morphologie cellulaire sont strictement spécifiques aux cellules endothéliales humaines, puisque aucun n’effet n’est observé en traitant des cellules cancéreuses de glioblastomes (GB) humains, qui sont normalement des tumeurs hautement vascularisées. En résumé, cette première étude démontre que le TFPI est un inhibiteur de l’angiogenèse. Dans le second volet de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux différents rôles de TF, le principal activateur de la coagulation. Cette protéine est également impliquée dans le développement néoplasique et notamment celui des médulloblastomes (MB) chez l’enfant via des fonctions hémostatiques et non-hémostatiques. Nos travaux démontrent que l’expression de TF est induite par la voie de signalisation de HGF (hepatocyte growth factor) et de son récepteur Met. Cet effet de HGF/Met semble spécifique aux MB puisque HGF ne peut stimuler l’expression de TF au niveau des cellules cancéreuses de glioblastomes. TF, exprimé à la surface des cellules médulloblastiques (DAOY), est responsable de l’activité pro-thrombogénique de ces cellules, ainsi qu’un acteur important de la migration de ces cellules en réponse au facteur VIIa (FVIIa). De plus, en étudiant 18 spécimens cliniques de MB, nous avons établi un lien entre l’intensité d’expression de TF et de Met. L’importance de cette corrélation est également suggérée par l’observation que les cellules exprimant les plus forts taux de TF et de Met sont également les plus agressives en termes d’index de prolifération et de dissémination métastatiques. En résumé, ces travaux représentent le point de départ pour la mise au point de TF comme un marqueur diagnostique clinique dans les cas de tumeurs du cerveau pédiatriques. De plus, l’élucidation de la voie de signalisation moléculaire responsable de l’expression de TF permet de mieux comprendre la biologie et le fonctionnement de ces tumeurs et de relier le profil d’expression de TF aux phénotypes agressifs de la maladie. Il est reconnu que HGF peut également jouer un rôle protecteur contre l’apoptose. Dans le troisième volet de cette thèse, nous avons remarqué que cette protection est corrélée à l’expression de TF. En réduisant à néant l’expression de TF à l’aide de la technologie des ARN silencieux (siRNA), nous démontrons que HGF ne protège plus les cellules contre l’apoptose. Donc, TF médie l’activité anti-apoptotique de HGF. TF assume cette protection en inactivant la phosphorylation de p53 sur la sérine 15, empêchant ainsi la translocation de p53 au noyau. Finalement, l’expression de TF et son interaction avec le FVIIa, au niveau des cellules médulloblastiques favorise la survie de ces dernières et ce même si elles sont soumises à de fortes concentrations de médicaments couramment utilisées en cliniques. Ce troisième et dernier volet démontre l’implication de TF en tant que facteur impliqué dans la survie des cellules cancéreuses, favorisant ainsi le développement de la tumeur. Dans son ensemble, cette thèse vise à démontrer que les facteurs impliqués normalement dans des fonctions hémostatiques (TFPI et TF) peuvent contribuer à réguler le développement tumoral. Tout système physiologique et pathologique est dépendant d’un équilibre entre activateur et inhibiteur et la participation de TF et de TFPI à la régulation du développement néoplasique illustre bien cette balance délicate. Par sa contribution anti- ou pro-néoplasique le système hémostatique constitue beaucoup plus qu’une simple conséquence du cancer; il fait partie par l’action de TF des stratégies élaborées par les cellules cancéreuses pour assurer leur croissance, leur déplacement et leur survie, alors que TFPI tente de limiter la croissance tumorale en diminuant la vascularisation.

L'élastographie ultrasonore dynamique vasculaire : une nouvelle modalité d'imagerie non-invasive pour la caractérisation mécanique de la thrombose veineuse

L’accident thromboembolique veineux, tel que la thrombose veineuse profonde (TVP) ou thrombophlébite des membres inférieurs, est une pathologie vasculaire caractérisée par la formation d’un caillot sanguin causant une obstruction partielle ou totale de la lumière sanguine. Les embolies pulmonaires sont une complication mortelle des TVP qui surviennent lorsque le caillot se détache, circule dans le sang et produit une obstruction de la ramification artérielle irriguant les poumons. La combinaison d’outils et de techniques d’imagerie cliniques tels que les règles de prédiction cliniques (signes et symptômes) et les tests sanguins (D-dimères) complémentés par un examen ultrasonographique veineux (test de compression, écho-Doppler), permet de diagnostiquer les premiers épisodes de TVP. Cependant, la performance de ces outils diagnostiques reste très faible pour la détection de TVP récurrentes. Afin de diriger le patient vers une thérapie optimale, la problématique n’est plus basée sur la détection de la thrombose mais plutôt sur l’évaluation de la maturité et de l’âge du thrombus, paramètres qui sont directement corrélées à ses propriétés mécaniques (e.g. élasticité, viscosité). L’élastographie dynamique (ED) a récemment été proposée comme une nouvelle modalité d’imagerie non-invasive capable de caractériser quantitativement les propriétés mécaniques de tissus. L’ED est basée sur l’analyse des paramètres acoustiques (i.e. vitesse, atténuation, pattern de distribution) d’ondes de cisaillement basses fréquences (10-7000 Hz) se propageant dans le milieu sondé. Ces ondes de cisaillement générées par vibration externe, ou par source interne à l’aide de la focalisation de faisceaux ultrasonores (force de radiation), sont mesurées par imagerie ultrasonore ultra-rapide ou par résonance magnétique. Une méthode basée sur l’ED adaptée à la caractérisation mécanique de thromboses veineuses permettrait de quantifier la sévérité de cette pathologie à des fins d’amélioration diagnostique. Cette thèse présente un ensemble de travaux reliés au développement et à la validation complète et rigoureuse d’une nouvelle technique d’imagerie non-invasive élastographique pour la mesure quantitative des propriétés mécaniques de thromboses veineuses. L’atteinte de cet objectif principal nécessite une première étape visant à améliorer les connaissances sur le comportement mécanique du caillot sanguin (sang coagulé) soumis à une sollicitation dynamique telle qu’en ED. Les modules de conservation (comportement élastique, G’) et de perte (comportement visqueux, G’’) en cisaillement de caillots sanguins porcins sont mesurés par ED lors de la cascade de coagulation (à 70 Hz), et après coagulation complète (entre 50 Hz et 160 Hz). Ces résultats constituent les toutes premières mesures du comportement dynamique de caillots sanguins dans une gamme fréquentielle aussi étendue. L’étape subséquente consiste à mettre en place un instrument innovant de référence (« gold standard »), appelé RheoSpectris, dédié à la mesure de la viscoélasticité hyper-fréquence (entre 10 Hz et 1000 Hz) des matériaux et biomatériaux. Cet outil est indispensable pour valider et calibrer toute nouvelle technique d’élastographie dynamique. Une étude comparative entre RheoSpectris et la rhéométrie classique est réalisée afin de valider des mesures faites sur différents matériaux (silicone, thermoplastique, biomatériaux, gel). L’excellente concordance entre les deux technologies permet de conclure que RheoSpectris est un instrument fiable pour la mesure mécanique à des fréquences difficilement accessibles par les outils actuels. Les bases théoriques d’une nouvelle modalité d’imagerie élastographique, nommée SWIRE (« shear wave induced resonance dynamic elastography »), sont présentées et validées sur des fantômes vasculaires. Cette approche permet de caractériser les propriétés mécaniques d’une inclusion confinée (e.g. caillot sanguin) à partir de sa résonance (amplification du déplacement) produite par la propagation d’ondes de cisaillement judicieusement orientées. SWIRE a également l’avantage d’amplifier l’amplitude de vibration à l’intérieur de l’hétérogénéité afin de faciliter sa détection et sa segmentation. Finalement, la méthode DVT-SWIRE (« Deep venous thrombosis – SWIRE ») est adaptée à la caractérisation de l’élasticité quantitative de thromboses veineuses pour une utilisation en clinique. Cette méthode exploite la première fréquence de résonance mesurée dans la thrombose lors de la propagation d’ondes de cisaillement planes (vibration d’une plaque externe) ou cylindriques (simulation de la force de radiation par génération supersonique). DVT-SWIRE est appliquée sur des fantômes simulant une TVP et les résultats sont comparés à ceux donnés par l’instrument de référence RheoSpectris. Cette méthode est également utilisée avec succès dans une étude ex vivo pour l’évaluation de l’élasticité de thromboses porcines explantées après avoir été induites in vivo par chirurgie.

Warfarin-induced vitamin K deficiency is associated with cognitive and behavioral perturbations, and alterations in brain sphingolipids in rats

La Vitamine K (VK) est largement reconnue pour son rôle dans la coagulation sanguine toutefois, de plus en plus de travaux indiquent son implication dans la fonction cérébrale. La VK est requise pour l'activation de différentes protéines, par exemple la protéine Gas6, et la ménaquinone-4 (MK-4), le principal vitamère K dans le cerveau, est impliquée dans le métabolisme des sphingolipides. Dans un rapport précédent, nous avons montré qu'un régime alimentaire faible en VK tout au long de la vie était associé à des déficits cognitifs chez des rats âgés. La warfarine sodique est un puissant antagoniste de la VK qui agit en bloquant le cycle de la VK, provoquant un «déficit relatif de VK » au niveau cellulaire. À la lumière du rôle émergent de la VK dans le cerveau, la warfarine pourrait représenter un facteur de risque pour la fonction cérébrale. Ce travail est donc pertinente en raison de la forte proportion d'adultes traîtés à la warfarine sodique. Dans la présente étude, 14 rats mâles Wistar ont été traités avec 14 mg de warfarine/kg /jour (dans l'eau potable) et des injections sous-cutanées de VK (85 mg/kg), 3x/sem, pendant 10 semaines. Quatorze rats témoins ont été traités avec de l'eau normale et injectés avec une solution saline. Les rats ont été soumis à différents tests comportementaux après quoi les niveaux de phylloquinone, MK-4, sphingolipides (cérébroside, sulfatide, sphingomyéline, céramide et gangliosides), et les sous-types de gangliosides (GT1b, GD1a, GM1, GD1b), ont été évalués dans différentes régions du cerveau. Comparativement aux rats du groupe contrôle, les rats traités à la warfarine présentaient des latences plus longues au test de la piscine de Morris (p <0,05) ainsi qu'une hypoactivité et un comportement exploratoire plus faible au test de « l’open field » (p <0,05). Le traitement par warfarine a également entraîné une diminution spectaculaire du niveau de MK-4 dans toutes les régions du cerveau (p <0,001), une altération des concentrations de sphingolipidiques, en particulier dans le cortex frontal et le mésencéphale (p <0,05), et une perte de différences régionales sphingolipidiques, notamment pour les gangliosides. Le traitement par warfarine a été associé à un niveau inférieur de GD1a dans l'hippocampe et un niveau supérieur de GT1b dans le cortex préfrontal et le striatum. En conclusion, la déficience en VK induite par warfarine altère les niveaux de VK et sphingolipides dans le cerveau, avec de potentiels effets néfastes sur les fonctions cérébrales.

Modélisation de la diffraction des ondes de cisaillement en élastographie dynamique ultrasonore

L'élastographie ultrasonore est une technique d'imagerie émergente destinée à cartographier les paramètres mécaniques des tissus biologiques, permettant ainsi d’obtenir des informations diagnostiques additionnelles pertinentes. La méthode peut ainsi être perçue comme une extension quantitative et objective de l'examen palpatoire. Diverses techniques élastographiques ont ainsi été proposées pour l'étude d'organes tels que le foie, le sein et la prostate et. L'ensemble des méthodes proposées ont en commun une succession de trois étapes bien définies: l'excitation mécanique (statique ou dynamique) de l'organe, la mesure des déplacements induits (réponse au stimulus), puis enfin, l'étape dite d'inversion, qui permet la quantification des paramètres mécaniques, via un modèle théorique préétabli. Parallèlement à la diversification des champs d'applications accessibles à l'élastographie, de nombreux efforts sont faits afin d'améliorer la précision ainsi que la robustesse des méthodes dites d'inversion. Cette thèse regroupe un ensemble de travaux théoriques et expérimentaux destinés à la validation de nouvelles méthodes d'inversion dédiées à l'étude de milieux mécaniquement inhomogènes. Ainsi, dans le contexte du diagnostic du cancer du sein, une tumeur peut être perçue comme une hétérogénéité mécanique confinée, ou inclusion, affectant la propagation d'ondes de cisaillement (stimulus dynamique). Le premier objectif de cette thèse consiste à formuler un modèle théorique capable de prédire l'interaction des ondes de cisaillement induites avec une tumeur, dont la géométrie est modélisée par une ellipse. Après validation du modèle proposé, un problème inverse est formulé permettant la quantification des paramètres viscoélastiques de l'inclusion elliptique. Dans la continuité de cet objectif, l'approche a été étendue au cas d'une hétérogénéité mécanique tridimensionnelle et sphérique avec, comme objectifs additionnels, l'applicabilité aux mesures ultrasonores par force de radiation, mais aussi à l'estimation du comportement rhéologique de l'inclusion (i.e., la variation des paramètres mécaniques avec la fréquence d'excitation). Enfin, dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques du sang lors de la coagulation, une approche spécifique découlant de précédents travaux réalisés au sein de notre laboratoire est proposée. Celle-ci consiste à estimer la viscoélasticité du caillot sanguin via le phénomène de résonance mécanique, ici induit par force de radiation ultrasonore. La méthode, dénommée ARFIRE (''Acoustic Radiation Force Induced Resonance Elastography'') est appliquée à l'étude de la coagulation de sang humain complet chez des sujets sains et sa reproductibilité est évaluée.