Hémodynamique cérébrale et périphérique dans un contexte de variation de pression de perfusion d'origine environnementale ou pathologique

Ηemοdynamic cerebral and peripheral in a context of variatiοn of perfusiοn pressure of envirοnmental οrign or pathοlοgic οrign

• Auteur / Autrice : Damien Lanéelle
• Direction : Hervé Normand, Guillaume Mahé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 20/12/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mobilités : Vieillissement, Pathologie, Santé (Caen ; 2017-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Le Hello
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques-Olivier Fortrat, Blandine Maurel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jacques-Olivier Fortrat, Blandine Maurel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vélocimétrie ultrasonore

Artère carotide externe

Sonagrammes

Vol parabolique

Gravité réduite

Hémodynamique

Artériopathies

Mots clés libres

Physiologie gravitationnelle

Arteriopathy

Sonogram

Doppler signal

Gravitational physiology

Parabolic flight

Microgravity

Cerebral blood flow

External carotid artery

Résumé

L’hémodynamique occupe une place centrale dans la prise en charge des maladies vasculaires et en physiologie gravitationnelle. Les travaux présentés ici explorent l’analyse spectrale du signal doppler (ou sonogramme) dans l’artériopathie et l’effet de la microgravité sur l’hémodynamique cérébrale. La reproductibilité de l’analyse de sonogramme est faible quelle que soit la classification utilisée (κ=0.522 [0.520-0.523], p < 0.005 avec 4 catégories, κ=0.546 [0.544-0.547], p < 0.001 avec 13 catégories), indépendamment du diplôme ou de l’expérience. La classification à 13 catégories a un taux de déviance faible par rapport aux autres (5% contre 82 à 88%). Ces résultats encouragent à identifier une méthode d’analyse du sonogramme plus reproductible. Les transitions gravitationnelles sont associées à une augmentation des biomarqueurs de rupture de la barrière hémato-encéphalique ainsi que du stress oxydant et nitrosant (augmentation des protéines GFAP et S100ß, augmentation des radicaux libres et réduction du monoxyde d’azote biodisponible, p < 0,05). La microgravité entraine une augmentation sélective rapide du débit sanguin de l’artère carotide externe ( ̇��ECA, 46% ; p = 0,030, mesuré en échodoppler) alors que le débit sanguin cérébral (DSC) reste identique. Les variations de DSC liées à l’hypercapnie (+ 29% ±18) ou à l’hypovolémie simulée (- 11% ±10) ainsi que la distribution de ce DSC (entre les circulations cérébrales antérieure et postérieure, mesuré en angiographie de flux par résonance magnétique) sont indépendantes de l’anatomie artérielle intracrânienne. Ces résultats encouragent à évaluer l’effet combiné de l’hypoxie et de la microgravité sur le ̇��ECA ainsi que le lien avec les troubles neuro-oculaires associés aux vols spatiaux. La perspective commune est l’étude des résistances vasculaires périphériques afin d’une part de standardiser les conditions d’acquisition des sonogrammes dans le cadre de l’artériopathie ; et d’autre part, d’étudier les potentielles contre-mesures permettant une régulation des débits artériels dans le cadre de la physiologie gravitationnelle.

The work presented here explore the spectral analysis of the sonogram and the impact of microgravity on cerebral hemodynamics. The reproducibility of sonogram analysis by classification is low (κ=0.522 [0.520-0.523], p<0.005 with 4 categories, κ=0.546 [0.544-0.547], p<0.001 with 13 categories) independently of the professional’s diploma or experience. The 13-category classification had a low deviance rate (5% compared with 82% to 88%). Gravitational transitions can promote a minor rupture of the blood-brain barrier (significant increase in specific biomarkers, p < 0.05). Microgravity causes a selective increase in external carotid artery blood flow ( ̇��ECA, 46%; p = 0.030) while cerebral blood flow (CBF) remains unchanged. The variations in CBF associated with hypercapnia (+29% ±18) or simulated hypovolemia (-11% ±10) and the distribution of this CBF were independent of intracranial arterial anatomy. These results encourage us to evaluate the combined effect of hypoxia and microgravity on the ̇��ECA as well as the link with the spaceflight associated neuro-ocular syndrome. The common perspective is to study the control of peripheral vascular resistance in order, on the one hand, to standardize the conditions for acquiring sonograms in the context of arteriopathy and, on the other hand, to study potential countermeasures for regulating the arterial flow in the context of gravitational physiology.