L' autorégulation dynamique de la circulation cérébrale : étude physiopathologique dans les situations à risque cérébrovasculaire

Dynamic autoregulation of cerebral blood flow : physiopathological analysis in situations at risk for stroke

• Auteur / Autrice : Nathalie Nasr
• Direction : Vincent Larrue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Syndromes des apnées du sommeil

Pression artérielle

Baroréflexes

Circulation cérébrale

Mots clés libres

Circulation cérébrale

Doppler Trans-crânien

Autorégulation dynamique cérébrale

Réactivité cérébrovasculaire

Système nerveux autonome

Baroréflexe

Résumé

L'autorégulation de la circulation cérébrale est un mécanisme homéostatique qui limite les variations du débit sanguin cérébral lorsque la pression artérielle varie. Elle peut être évaluée par le modèle statique ou par le modèle dynamique. Selon le modèle statique, le débit sanguin cérébral reste constant après des variations stabilisées de la pression artérielle entre une limite basse et une limite haute. Le modèle dynamique appréhende la cinétique de l'autorégulation à partir des variations de la pression artérielle et des vitesses circulatoires cérébrales, à court terme, sur des périodes de l'ordre de 2 à 15 secondes. Il est rationnel de supposer que les perturbations de l'autorégulation dynamique peuvent entraîner une augmentation du risque d'accident vasculaire cérébral. Néanmoins, les états pathologiques associés à une altération de l'autorégulation ne sont pas bien identifiés. Nous avons étudié l'autorégulation dynamique cérébrale dans trois maladies associées à une augmentation du risque d'AVC: syndrome d'apnée obstructive du sommeil, diabète de type 1 et athérome carotidien. L'autorégulation dynamique cérébrale a été quantifiée à partir des fluctuations spontanées de la pression artérielle et des vitesses circulatoires cérébrales grâce à un logiciel ad hoc qui permet de corréler les variations de ces deux paramètres dans le domaine temporel. Nous avons trouvé une nette altération de l'autorégulation dynamique cérébrale dans les trois situations pathologiques étudiées. Dans le syndrome d'apnée obstructive du sommeil, l'effet rémanent de l'hypercapnie nocturne est la cause probable de l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale à l'état de veille, car celle-ci est positivement corrélée à l'index d'apnées-hypopnées. Dans le diabète de type 1, l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale est corrélée à la sévérité de la dysautonomie. Dans l'athérome carotidien, l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale est inversement corrélée à la diminution de la sensibilité du baroréflexe artériel. Les résultats que nous avons obtenus dans le diabète de type 1 et dans les sténoses et occlusions athéromateuses de la carotide sont en faveur du possible rôle causal d'une diminution du tonus sympathique dans l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale. Notre recherche montre que l'autorégulation dynamique cérébrale est altérée dans des situations pathologiques diverses qui ont en commun d'être associées à une majoration du risque vasculaire cérébral. Dans les trois états pathologiques étudiés il existe des anomalies associées susceptibles d'expliquer une diminution du tonus artériel cérébral et, par conséquent de l'autorégulation dynamique. Des études complémentaires sont nécessaires pour évaluer l'impact des perturbations de l'autorégulation cérébrale dynamique sur le risque d'accident vasculaire cérébral.

Autoregulation of cerebral blood flow is a homeostatic mechanism which limits the variations of cerebral blood flow when the arterial blood pressure (ABP) changes. The so-called static autoregulation refers to stability of cerebral blood flow when ABP is increased or reduced in a steady fashion on prolonged periods of time. The dynamic approach of cerebral autoregulation is based on the analysis of the rapid adaptive response of cerebral arteries to acute changes in ABP to restore cerebral blood flow to baseline. We assessed dynamic cerebral autoregulation (DCA) in three situations associated with an increased risk of cerebral ischemia: obstructive sleep apnea syndrome, Type 1 diabetes with cardiovascular autonomic neuropathy, and stenosis and occlusions of the cervical carotid artery due to atherosclerosis. DCA was assessed from slow changes in mean cerebral blood flow velocity and mean ABP which were analysed over time using a custom-made validated algorithm. We found a significant impairment of DCA in the three pathological situations that we addressed. In obstructive sleep apnea syndrome, DCA impairment was probably caused by the residual impact of hypercapnia because it correlated to the apnea-hypopnea index. In type 1 diabetes, DCA impairment correlated to the severity of cardiovascular autonomic neuropathy. In atherosclerotic stenosis and occlusions of the cervical carotid artery, DCA impairment inversely correlated to baroreflex sensitivity. In type 1 diabetes with cardiovascular autonomic neuropathy and in carotid atherosclerosis, our results suggest that sympathetic activity enhances DCA. Our research shows that the pathological situations and pathways that can alter DCA are numerous. The physiopathological changes associated with these medical situations can explain a reduction in cerebral vasomotor tone which is responsible for DCA impairment. Further studies are needed to assess the impact of DCA impairment on stroke risk.