Les thromboses veineuses mésentériques : facteurs associés à une évolution chronique et prévalence et importance clinique dans la Swiss Inflammatory Bowel Disease Cohort

Ce projet de thèse consiste en deux travaux sur le thème commun des thromboses veineuses mésentériques. Dans le premier travail, préliminaire au deuxième, nous avons décrit les signes d'évolution chronique des thromboses veineuses mésentériques. Les signes aigus sont bien connus et bien décrits (défaut de remplissage intra-luminal) contrairement aux signes chroniques dont la description manquait dans la littérature. Nous avons de plus cherché quels étaient les facteurs prédicateurs pour une évolution chronique. Pour se faire, nous avons sélectionné un collectif de patients avec un diagnostic de thromboses veineuses mésentériques aiguës et avons revu tous les scanners abdominaux en phase veineuse de ces patients à la recherche des signes d'évolution des thromboses. Cette étude a permis de mettre en évidence que les signes d'évolution chronique des thromboses veineuses mésentériques sont la sténose ou l'obstruction complète de la veine thrombosée et le développement d'un réseau de collatérales permettant de contourner la veine thrombosée. D'autre part, nous avons mis en évidence que la plupart des cas de thrombose veineuse mésentérique présente une évolution chronique, indépendamment de si le patient a reçu un traitement anticoagulant. Les thromboses étendues, situées dans des veines de petit calibre, auquel s'associe une infiltration de la graisse mésentérique au moment du diagnostic sont des facteurs favorisants pour une évolution chronique. La seconde étude a été réalisée grâce et avec la collaboration de la « Swiss Inflammatory Bowel Disease Cohort study » (SIBDCS). Les patients atteints de maladie inflammatoire chronique de l'intestin (MICI) présentent un risque augmenté de complications thromboemboliques, principalement de thrombose veineuse périphérique et d'embolie pulmonaire mais également de thrombose veineuse mésentérique. La littérature à ce sujet est pauvre et la prévalence de cette complication n'est pas connue dans cette population. Les buts de cette étude étaient donc d'évaluer la prévalence des thromboses veineuses mésentériques chez les patients atteints de MICI et de corréler leur survenue avec l'évolution clinique des patients. Parmi les patients inclus dans la SIBDCS, suivis au CHUV, nous avons revu tous les scanners abdominaux réalisés en phase veineuse à la recherche de signes (aigus ou chroniques) de thrombose veineuse mésentérique. Nous avons ainsi créé deux groupes de patients : les patients avec ou sans thrombose veineuse mésentérique. Ces deux collectifs ont ensuite été corrélés à la présence de signes radiologiques d'activité de la maladie inflammatoire de l'intestin et à la survenue aux complications liées à la MICI. Ainsi, nous avons mis en évidence que les thromboses veineuses mésentériques sont fréquentes chez les patients atteints de MICI, soit près de 30% chez les patients atteints de maladie de Crohn et 20% chez les patients atteints de RCUH. D'autre part, dans le groupe de patients atteints de maladie de Crohn, nous avons trouvé une association entre la survenue de thrombose veineuse mésentérique et une évolution de la maladie de Crohn plus sévère (plus de signes d'activité radiologique) et plus compliquée (plus de sténose et de nécessité de recours à la chirurgie). Ces deux articles ont été publiés dans l'American Journal of Roentgenology au mois de juillet 2014 dans la rubrique Gastrointestinal imaging.

Prévalence des thromboses veineuses mésentériques chez les patients atteints de maladie inflammatoire de l'intestin

Objectifs: Décrire la prévalence des thromboses veineuses mésentériques (TVM) chez des patients atteints de maladie inflammatoire de l'intestin (MICI). Matériels et méthodes: 161 patients (90 femmes, âge moyen 46ans) porteurs de MICI suivis dans la cohorte prospective suisse (SWISS IBD COHORT) et ayant eu une tomodensitomètrie abdominale ont été inclus (Crohn n=119 (74%), RCUH n=42 (26%)). Une analyse en consensus des branches mésentériques supérieures et inférieures a été faite à la recherche des signes d'obstruction aiguë (caillot intra-luminal) ou chroniques (rétrécissement/occlusion et collatérales veineuses). Une corrélation entre TVM et signes radiologiques classiques a été réalisée. Résultats: La TVM était présente chez 43 patients (26%) sous forme aiguë (n=2), chronique (n=36) ou les 2 (n=5). La prévalence est identique entre maladie de Crohn et RCUH (28 vs 27%) bien que les segments touchés soient différents (iléon vs rectosigmoïde). Chez 11/43 patients, la TVM est acquise car absente sur des examens antérieurs. L'existence d'une TVM était plus fréquemment associée à la présence d'une ascite (60% vs 24%) et d'une atteinte pariétale digestive (96% vs 73%). Conclusion: Les TVM son beaucoup plus fréquentes que décrites dans la litérature et sont aussi fréquentes dans la maladie de Crohn que dans la RCUH.

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.

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.