Imagerie par résonance magnétique de perfusion myocardique in vivo chez le rat : applications au coeur sain et pathologique

Myocardial blood flow assessment using Magnetic Resonance Imaging in rats in vivo : applications to the normal and pathological heart

• Auteur / Autrice : Isabelle Iltis
• Direction : Patrick Cozzone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sang -- Débit -- Mesure

Marqueurs de spin

Rats

Imagerie par résonance magnétique

Myocarde

Résumé

La perfusion est un facteur important de la viabilité et de la fonction du myocarde. Des atteintes microvasculaires diffuses, précédant l'infarctus ou l'insuffisance cardiaque, sont probablement impliquées dans les cardiomyopathies associées à certaines pathologies générales, telles que les diabètes de type 1 et 2 et l'hypertension. Pour l'étude de ces défauts subtils de la régulation de la perfusion, le développement de méthodes de mesure de la perfusion à la fois quantitatives et non invasives est de premier intérêt. Dans ce but, une séquence d'imagerie par résonance magnétique (IRM) répondant aux particularités des études cardiaques chez le petit animal in vivo (quantitative, adaptée à des rythmes cardiaques élevés) a été mise au point au laboratoire, basée sur le principe du " marquage de spins ". Chez le rat, la cartographie la perfusion du myocarde in vivo a été réalisée grâce à cette séquence, avec une excellente résolution spatiale. De plus, l'utilisation de l'IRM a permis l'acquisition de données fonctionnelles sur le ventricule gauche (IRM ciné) au cours de la même expérience. Une première partie de mon travail de thèse a consisté en la mise en place chez le rat de ces méthodes. Dans un deuxième temps, ces techniques ont été appliquées à l'étude de l'effet sur la physiologie cardiaque d'anesthésiants d'une part, et du diabète et de l'hypertension d'autre part. Il a ainsi été montré que l'isoflurane était associé à une perfusion plus élevée et à une fonction cardiaque plus proche de l'état physiologique que le pentobarbital. Les conditions optimales d'anesthésie disponibles au laboratoire et leurs principaux effets sur la physiologie du cœur in vivo ont ainsi été déterminés. Le rat Goto-Kakizaki (GK) est un modèle polygénique, non obèse de diabète de type 2. Nous avons mis en évidence une altération de la régulation de la perfusion associée à une fraction d'éjection plus basse in vivo chez ces rats. L'effet du diabète de type 1 et/ou de l'hypertension sur la perfusion du myocarde a également été étudié. L'exploration de la perfusion chez ces animaux in vivo a montré un défaut exclusivement lorsque les deux pathologies sont associées, alors que des altérations morphologiques du ventricule gauche ont été identifiées dans tous les groupes en absence de défaut fonctionnel. Dans le cadre de ce travail, le développement d'une méthode par marquage de spins adaptée à l'étude chez le petit animal a permis de caractériser in vivo des altérations de la perfusion du myocarde dans des modèles de diabètes et d'hypertension. Ces modèles offrent d'intéressantes perspectives pour l'investigation des processus biologiques impliqués dans ces altérations

Myocardial blood flow is an important factor of tissue viability and function. Diffuse changes in microcirculation preceding heart failure are likely to be related to cardiomyopathies associated with pathologies such as diabetes mellitus or hypertension. For the study of these subtle defects in myocardial blood flow regulation, the development of methods allowing quantitative and non invasive perfusion assessment is of main interest. To this end, a magnetic resonance imaging (MRI) sequence adapted to in vivo small animal cardiac studies (quantitative, featuring high heart rates) was implemented in the laboratory, based on the "arterial spin labeling" principle. This sequence allowed myocardial blood flow maps acquisition in in vivo rats with an excellent spatial resolution. Functional data of the left ventricle were acquired during the same experiment using cine-MRI. A first part of this thesis was dedicated to the validation of these methods on the rat heart. These techniques were then applied to the study of the effects of anesthesia and of diabetes and hypertension on cardiac physiology. We have shown that myocardial blood flow was higher under isoflurane than under pentobarbital. Optimal anesthesia conditions available in the laboratory as well as their principal effects on cardiac physiology in vivo were determined. The Goto-Kakizaki (GK) rat is a non obese model of type 2 diabetes. An altered myocardial blood flow regulation was evidenced in these rats, along with a decreased ejection fraction in vivo. Effects of type 1 diabetes and/or hypertension on myocardial blood flow were also studied. A defective myocardial blood flow was observed exclusively when both pathologies were associated, whereas morphological alterations were identified in all pathological groups in absence of functional defect. In this work, an original arterial spin labeling method dedicated to small animal studies was implemented and allowed to characterize in vivo myocardial blood flow alterations in diabetic and hypertensive rat models. These models offer interesting perspectives for the study of the biological processes associated with these alterations