Évaluation du couplage auriculo-ventriculaire gauche par imagerie cardiovasculaire multimodale

Evaluation of the left atrioventricular coupling using multimodality cardiovascular imaging

• Auteur / Autrice : Théo Pezel
• Direction : Patrick Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biothérapies et biotechnologies
• Date : Soutenance le 13/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Marqueurs cardiovasculaires en situation de stress (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Bousson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Bouleti, Jérôme Garot, Solenn Toupin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christian de Chillou de Churet, Christophe Tribouilloy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie par résonance magnétique

Scanner coronaire

Fonction ventriculaire gauche

Fibrillation auriculaire

Mots clés libres

Couplage auriculo-ventriculaire gauche

Indice de couplage auriculo-Ventriculaire gauche (LACI)

Imagerie par résonance magnétique cardiovasculaire

Scanner cardiaque

Insuffisance cardiaque

Fibrillation auriculaire

Pronostic

Oreillette gauche

Ventricule gauche

Left atrioventricular coupling

Left Atrioventricular Coupling Index (LACI)

Cardiovascular magnetic resonance

Cardiac CT

Heart failure

Atrial fibrillation

Prognosis

Left atrium

Left ventricule

Résumé

Les maladies cardiovasculaires restent un problème de santé publique majeur, ce qui s'accompagne de coûts directs et indirects extrêmement importants, évalués à plus de 169 milliards d'euros par an au sein de l'Union Européenne, et plus de 350 milliards de dollars par an aux États-Unis. Ainsi, il est absolument crucial de d'élaborer un outil de stratification pronostique précoce capable de détecter les patients les plus à risque de présenter ces évènements cardiovasculaires afin de leur offrir une prise en charge personnalisée. Dans ce but, l'imagerie cardiaque multimodale représente un outil non invasif de choix. Alors que de nombreuses études ont montré l'intérêt pronostique de l'évaluation des paramètres structurels et fonctionnels du ventricule gauche et de l'oreillette gauche séparément, aucune étude n'avait jusqu'alors mesuré l'intérêt d'évaluer simultanément le ventricule gauche et l'oreillette gauche. Ainsi, du fait de l'étroite relation physiologique qui existe entre l'oreillette et le ventricule gauches, l'hypothèse de ce travail de thèse de science était que l'évaluation du couplage auriculo-ventriculaire gauche pourrait permettre de refléter l'existence d'une dysfonction auriculo-ventriculaire précoce, et constituer alors un meilleur outil de prédiction précoce du risque d'évènement cardiovasculaire. Pour ce faire, nous avons développé le premier indice de couplage auriculo-ventriculaire gauche décrit dans la littérature à partir d'examens d'IRM cardiaque issus de la cohorte américaine MESA. MESA est étude multicentrique réalisée sur 6 centres américains avec un recrutement prospectif allant de 2000 à 2002, ayant permis de recruter 6 814 participants âgés de 45 à 84 ans. Cet indice de couplage auriculo-ventriculaire gauche (LACI) est défini simplement par le ratio du volume de l'oreillette gauche en télédiastole sur le volume du ventricule gauche en télédiastole. Cet indice exprime alors le pourcentage de dysfonction auriculo-ventriculaire gauche. Une première étude (étude n°1) a montré que le LACI était indépendamment associé à la survenue des évènements cardiovasculaires incluant fibrillation atriale, insuffisance cardiaque, et mortalité de cause cardiovasculaire. Afin de pouvoir proposer une utilisation en routine de ce nouvel indice, nous avons déterminé son meilleur seuil de discrimination pronostique qui est de 25%. De plus, le LACI avait une valeur pronostique supérieure à n'importe quel paramètre mesuré de l'oreillette gauche et/ou du ventriculaire gauches évalués séparément. Dans l'étude n°2, nous avons exploré les déterminants du LACI et de sa variation annuelle sur 10 ans, autrement dit de sa dégradation avec le temps. Dans l'étude n°3, nous avons montré que la ménopause jouait un rôle significatif dans l'accélération de la dégradation de ce couplage auriculoventriculaire gauche impliquant un rôle des hormones sexuels. Dans les études n°4 et 5, nous avons mis en évidence la valeur pronostique de la variation annuelle du LACI sur 10 ans comme un puissant facteur pronostique indépendant de survenue du risque de fibrillation atriale et d'insuffisance cardiaque. Ensuite, nous avons pu valider cette valeur pronostique du LACI sur une cohorte de validation externe française (étude n°6). Enfin, après avoir réalisé les six premiers travaux à partir d'une mesure du LACI par l'IRM cardiaque, nous avons dans l'étude n°7 validé la valeur pronostique du LACI à l'aide de mesures réalisées sur un scanner cardiaque. En effet, la validation de cet indice sur un scanner cardiaque permet d'assurer un développement beaucoup plus large de cette mesure, à travers le monde, compte tenu du fait que le scanner soit largement plus accessible en routine que l'IRM cardiaque. Pour conclure, ce travail de thèse a permis de développer le premier indice de couplage auriculo-ventriculaire gauche comme marqueur pronostique de risque d'évènements cardiovasculaire à partir d'une cohorte américaine, avec double validation française.

Cardiovascular diseases remain a major public health problem, which is accompanied by extremely significant direct and indirect costs, estimated at more than 169 billion euros per year within the European Union, and more than 350 billion dollars per year in the United States. Thus, it is absolutely crucial to develop an early prognostic stratification tool capable of detecting patients most at risk of presenting these cardiovascular events to offer them personalized care. For this purpose, multimodality cardiovascular imaging represents a non-invasive tool of choice. While several studies have shown the prognostic interest of evaluating the structural and functional parameters of the left ventricle and the left atrium separately, no study has until now measured the benefit of simultaneously evaluating both the left ventricle and left atrium. Thus, due to the close physiological relationship that exists between the left atrium and the left ventricle, the hypothesis of this work was that the evaluation of the left atrioventricular coupling could make it possible to reflect the existence of early atrioventricular dysfunction, and then constitute a better tool for early prediction of the risk of cardiovascular events. To do this, we developed the first index of left atrioventricular coupling described in the literature based on cardiac MRI examinations from the American MESA cohort. MESA is a multicenter study carried out in 6 American centers with prospective recruitment ranging from 2000 to 2002, having made it possible to recruit 6,814 participants aged 45 to 84 years. This left atrioventricular coupling index (LACI) is defined simply by the ratio of the volume of the left atrium in end-diastole to the volume of the left ventricle in end-diastole. This index then expresses the percentage of left atrioventricular dysfunction. A first study (Study no. 1) showed that LACI was independently associated with the occurrence of cardiovascular events including atrial fibrillation, heart failure, and mortality from cardiovascular causes. To propose routine use of this new index, we have determined its best prognostic discrimination threshold which is 25%. Furthermore, the LACI had a greater prognostic value than any measured parameter of the left atrium and/or left ventricular evaluated separately. In Study no. 2, we explored the determinants of the LACI and its annual variation over 10 years, in other words its deterioration over time. In Study no. 3, we showed that menopause played a significant role in accelerating the degradation of this left atrioventricular coupling implying a role for sex hormones. In Studies no. 4 and 5, we highlighted the prognostic value of the annual variation in LACI over 10 years as a powerful independent prognostic factor for the occurrence of the risk of atrial fibrillation and heart failure. Then, we were able to validate this prognostic value of the LACI on a French external validation cohort (Study no. 6). Finally, after having carried out the first six studies based on a measurement of the LACI by cardiac MRI, in Study no. 7 we validated the prognostic value of the LACI using measurements taken on a cardiac CT. Indeed, the validation of this index on a cardiac CT ensures a much broader development of this measurement, throughout the world, taking into account the fact that the scanner is much more accessible routinely than cardiac MRI. To conclude, this thesis work made it possible to develop the first left atrioventricular coupling index as a prognostic marker of cardiovascular event risk from an American cohort, with double external validation.