Développement d’une nouvelle voie de stimulation phrénique : de la recherche anatomo-clinique à la faisabilité d’implantation d’électrodes chez la brebis

Development of a new approach for diaphragm pacing : from anatomical and clinical description of a novel implantation site to feasibility study of specially designed temporary electrodes in an experimental sheep model

• Auteur / Autrice : Harry Etienne
• Direction : Jalal Assouad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie
• Date : Soutenance le 26/11/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neurophysiologie respiratoire expérimentale et clinique (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Sabine Irtan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Le Pimpec-Barthes, Marjolaine Georges, Thomas Similowski, Jésus Gonzalez-Bermejo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Renaud Tissier, Isabelle Schmitt-Opitz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux

Circulation pulmonaire

Neurostimulation

Stimulation électrique

Nerf phrénique

Diaphragme (anatomie)

Mots clés libres

Nerf phrénique

Diaphragme

Stimulation temporaire

Brebis

Phrenic nerve

Diaphragme

Temporary stimulation

Ewes

Résumé

L’objectif de ce travail est double: Caractériser le segment terminal libre du nerf phrénique, déjà mentionné dans la littérature mais jamais décrit en détail (Partie 1). Evaluer la sécurité d'emploi et l'efficacité d'une électrode temporaire de stimulation phrénique spécifique à ce segment décrit du nerf phrénique (Partie 2). Partie 1: Etude anatomo-clinique : Dans l’étude sur les sujets anatomiques (n=14), la portion libre du nerf phrénique mesurait à droite 60 mm [95% intervalle de confiance; 48-63 mm] et à gauche 72.5mm [65-82 mm] ( p=0.0038). Selon l’étude clinique observationnelle chez des malades opérés (n=54), trois catégories de tissus graisseux péri-phréniques étaient définies d'après l’indice de masse corporelle du patient (p=0.001). Partie 2: Expérimentation animale : Quatre brebis ont été utilisées. La ventilation-minute médiane induite par la stimulation phrénique (critère de jugement principal) n’était pas significativement différente de celle produite par la ventilation mécanique ( 4900 mL.min-1 [95%CI 4440-5460] vs 4420 mL.min-1 [ 4320 - 5208 mL.min-1 ]; p = 0.4 ). L'analyse pathologique après ablation des électrodes à J15 et J30 (critère de jugement secondaire) confirmait l'intégrité des portions distales de tous les nerfs phréniques. Conclusion : La description anatomo-clinique de la portion distale du nerf phrénique nous a permis d’envisager une nouvelle approche de stimulation phrénique qui s’est concrétisée par l’élaboration d’une électrode adaptée dont les premiers essais chez l’animal ont confirmé la faisabilité et la sécurité d’emploi, avant l’utilisation chez l’homme dans des études à venir.

There are two objectives in this thesis: To characterize the distal portion of the phrenic nerve, men-tioned in anatomical text books but never described in detail (Part 1). To assess safety and effi-ciency of a temporary phrenic nerve electrode specially designed for this segment of the phrenic nerve (Part 2). Part 1: Clinical and anatomical description : In the study on human cadavers (n=14), the distal portion of the phrenic nerve measured 60 mm [95% confidence interval; 48-63 mm] on the right side and on the left side 72.5mm [65-82 mm] ( p=0.0038). In the clinical observa-tional study on surgical patients (n=54), three categories of peri-phrenic fatty tissue were defined and significantly associated with the body mass index (p=0.001). Part 2: Animal experimentation: Four sheep were used. Median ventilation-minute by phrenic nerve stimulation (main criteria) wasn’t significantly different from ventilation-minute produced by mechanical ventilation (4900 mL.min-1 [95%CI 4440-5460] vs 4420 mL.min-1 [ 4320 - 5208 mL.min-1 ]; p = 0.4 ). Pathologic analysis after percutaneous electrode removal at day 15 and day 30 (secondary criteria) confirmed integrity of the distal portion of all phrenic nerves. Conclusion :Clinical and anatomical description of the distal portion of the phrenic nerve allowed us to develop a novel approach for diaphragm pacing. Indeed, a new specially designed temporary phrenic nerve electrode was designed: its safety and efficiency were assessed in an experimental animal model, before being used in human clinical study in the future.