Fonction cardio-pulmonaire et ventriculaire droite dans la santé et la maladie

Pour la réalisation des objectifs spécifiques 1-2, le protocole sera identique. L'objectif spécifique 1 implique l'analyse des patients avec HFrEF tel que défini ci-dessus ; l'objectif spécifique 2 implique l'analyse des patients avec HFpEF tel que défini ci-dessus. Le protocole de l'objectif spécifique 3 (analyse des athlètes d'endurance) intègre un protocole différent de celui décrit pour les objectifs spécifiques 1-2.

Pour les patients HFrEF et HFpEF (objectifs spécifiques 1-2) : Il y aura une seule visite pour le test. Cette visite impliquera une évaluation de base de l'hémodynamique à l'aide d'un cathéter Swan-Ganz, suivie d'un test d'effort invasif avec un cathéter de conductance haute fidélité, qui fournit les boucles RV PV en temps réel. Le cathéter Swan-Ganz est un cathéter flexible de 7 French qui est couramment utilisé pour l'évaluation hémodynamique à des fins cliniques et de recherche (nous utilisons actuellement ce cathéter pour COMIRB #16-1635 et COMIRB #17-1042). Le but de ce cathéter est de déterminer les paramètres hémodynamiques de base (en « termes simples », pour décrire les pressions de remplissage gauche et droite, ainsi que les pressions dans les poumons), et de déterminer le débit cardiaque au repos. Le cathéter Swan-Ganz sera inséré et retiré après avoir obtenu ces mesures - il est prévu que cette procédure prendra 10 à 15 minutes. L'investigateur principal de cette étude, le Dr Cornwell, effectue régulièrement ces procédures dans des contextes cliniques et de recherche, et utilisera des techniques standard pour l'insertion de cathéters. Le guidage échographique sera utilisé pour identifier la veine jugulaire interne droite, où le cathéter est inséré, et la fluoroscopie sera utilisée pour guider le placement du cathéter pour la surveillance hémodynamique.

Une fois l'évaluation hémodynamique de base terminée, le cathéter de Swan-Ganz sera retiré. Par la suite, le cathéter à conductance haute fidélité sera inséré dans le RV en utilisant des techniques standard. Ce cathéter est également un cathéter flexible de 7 French (actuellement utilisé pour COMIRB #17-1042) qui a un manomètre de pression sur la pointe, ainsi que plusieurs électrodes de conductance qui mesurent en continu le volume dans le ventricule - en enregistrant en continu les changements de pression et volume tout au long du cycle cardiaque, le cathéter génère la "boucle PV". Ces cathéters fournissent des informations qui ne sont pas disponibles avec les cathéters Swan-Ganz standard (se référer aux mesures de résultats énumérées ci-dessus). Après l'insertion du cathéter de conductance, une ligne artérielle sera placée dans l'artère radiale gauche ou droite, en utilisant une technique stérile et sous guidage échographique. Le but de ce cathéter est double : 1) fournir une évaluation de référence de la TA pendant l'exercice ; et 2) mesurer la saturation artérielle en oxygène pour calculer un débit cardiaque à partir de l'équation de Fick. L'évaluation hémodynamique de base impliquera une surveillance pendant environ 5 minutes pendant la respiration spontanée, suivie d'environ 6 minutes de respiration à une fréquence respiratoire contrôlée (12 fois par minute), ce qui permet de déterminer la variabilité de la pression artérielle à court terme après avoir contrôlé l'effet de variation respiratoire, suivie d'une manœuvre de Valsalva et d'une réactivité vasomotrice (apnée inspiratoire pendant 30 secondes).

Après l'insertion du cathéter de conductance, du cathéter artériel et de l'acquisition des données de base, le patient sera positionné sur un vélo ergomètre vertical. Dans le cas où le patient n'est pas en mesure d'effectuer un exercice debout, un ergomètre couché sera utilisé. Le patient terminera ensuite l'exercice à deux charges de travail sous-maximales (inférieures à son seuil ventilatoire) qui simulent des scénarios du monde réel/des activités normales de la vie quotidienne, suivis d'un exercice de pointe. Pour obtenir des données sous-maximales, la charge de travail sur le vélo commencera à 0 Watt. Toutes les 1 à 2 minutes, la charge de travail augmentera régulièrement, généralement par incréments de 12,5 à 25 watts, jusqu'à ce que le patient indique que le score de taux d'effort perçu (RPE) est de 7 à 9, sur une échelle de 6 à 20 points. 24 Cette charge de travail correspondra à un exercice "léger", ou à l'état d'équilibre 1. La charge de travail sera maintenue à ce niveau pendant environ 4 à 5 minutes, pendant lesquelles des données hémodynamiques seront obtenues. Par la suite, la charge de travail sera à nouveau augmentée par incréments de 12,5 à 25 watts jusqu'à ce que la participation indique que le score RPE est de 11 à 13,24 Cette charge de travail correspondra à un exercice "modéré", ou à l'état d'équilibre 2. La charge de travail sera maintenue à ce niveau pendant environ 4 à 5 minutes, pendant lesquelles des données hémodynamiques seront obtenues. Le patient bénéficiera alors d'une pause de 5 à 10 minutes. Après la pause, le patient effectuera un test d'effort cardiopulmonaire à symptômes limités, dans lequel la charge de travail commencera à 0 Watt et augmentera généralement toutes les 1 à 2 minutes par incréments de 12,5 à 25 Watt jusqu'à épuisement. Les données hémodynamiques seront enregistrées en continu et les données finales seront obtenues au pic de charge atteint. Ce protocole permettra l'acquisition de données à cinq positions différentes : 1) repos en décubitus dorsal ; 2) repos vertical ; 3) exercice à l'état d'équilibre 1 ou "léger" ; 4) exercice à l'état d'équilibre 2, ou « modéré » ; et 5) exercice de pointe. Des échantillons de sang seront prélevés à chacune de ces étapes : le sang sera testé pour les niveaux de saturation en oxygène artériel et veineux (pour calculer un débit cardiaque Fick), ainsi qu'un niveau d'acide lactique veineux/capillaire par prélèvement au doigt. Les niveaux d'acide lactique seront utilisés pour évaluer l'effort de travail du participant à chaque étape de l'exercice (en règle générale, les niveaux sous-maximaux d'exercice ont un niveau d'acide lactique associé inférieur à 4 mmol/L. Une numération globulaire complète sera obtenue en position de repos couchée pour déterminer la concentration d'hémoglobine, qui sera utilisée pour calculer le débit cardiaque de Fick à toutes les étapes de l'exercice. À la fin de l'étude, le patient sera remis en position couchée et désinstrumenté. Ce protocole est très similaire aux protocoles utilisés dans le cadre de COMIRB #16-1635 et #17-1042 ; sur la base de notre expérience avec ces protocoles, il est prévu que cette étude durera environ 4-5 heures.

Pour les athlètes d'endurance (objectif spécifique 3) : Il y aura deux visites pour cette étude :

• Visite 1 : Évaluation de base : cette visite comprendra le consentement éclairé, l'inscription à l'étude, les antécédents et l'examen physique, suivis d'un test d'effort cardiopulmonaire non invasif (CPET) avec échocardiographie d'effort. Le CPET se déroulera de la manière suivante : un échocardiogramme au repos sera effectué pour évaluer la structure et la fonction cardiaques et exclure toute maladie structurelle. L'athlète effectuera ensuite un CPET limité par les symptômes, dans lequel la charge de travail sur l'ergomètre commencera à 0 watt et augmentera d'environ 50 watts toutes les 1 à 2 minutes jusqu'à l'épuisement. Immédiatement après la fin du test, l'échocardiographie sera répétée pour évaluer le mouvement de la paroi et la structure cardiaque au plus fort de l'exercice. Au cours de ce test, la fréquence cardiaque (FC) et le rythme, ainsi que la pression artérielle (TA) seront surveillés en continu de manière non invasive. Si des anomalies sont détectées pendant cette période, le patient sera exclu des tests ultérieurs. Les résultats du test seront communiqués au participant.

• Visite 2 : "Jour de course". En ce jour de test, les participants passeront une IRM cardiaque sans contraste avant et immédiatement après le test. Les tests comprendront un contre-la-montre pour terminer une épreuve cycliste de 180 km (la distance de la partie cycliste d'une épreuve Ironman)22.

  • IRM cardiaque de base : pour évaluer la structure et la fonction cardiaques de base. Celle-ci sera réalisée au Centre d'Imagerie Cérébrale du Campus Médical d'Anschutz.
  • Tests : après avoir terminé l'IRM cardiaque, les participants seront escortés au laboratoire pour les tests. Les athlètes subiront l'insertion d'un cathéter Swan-Ganz en utilisant des techniques standard (comme décrit ci-dessus). Une évaluation hémodynamique de base sera obtenue pour déterminer les pressions de remplissage gauche et droite, ainsi que le débit cardiaque. La respiration spontanée et contrôlée, ainsi que la manœuvre de Valsalva et la réactivité vasomotrice, seront également obtenues. Suite à cette évaluation, le cathéter de Swan-Ganz sera retiré et un cathéter de conductance sera inséré afin d'obtenir des boucles RV PV. Des boucles de repos en décubitus dorsal seront acquises. Par la suite, l'athlète sera positionné sur un vélo droit. Le participant effectuera ensuite un essai chronométré (c'est-à-dire que nous enregistrerons le temps nécessaire pour terminer l'événement). La distance sera la même pour tous les participants et sera de 180 km (la distance de la partie cycliste d'une compétition Ironman)22. Les participants seront invités à terminer l'événement à un rythme avec lequel ils sont à l'aise et compatible avec leur rythme de course typique. Des pauses durant le cyclisme seront accordées à la demande de l'athlète. De la nourriture et des boissons/snacks seront distribués à la demande de l'athlète (l'objectif est de simuler un scénario réel le jour de la course). Pendant l'événement, la fréquence cardiaque et le rythme, ainsi que la pression artérielle, seront enregistrés en continu. Les boucles RV PV, ainsi que les mesures d'échange de gaz via la calorimétrie indirecte, seront analysées en continu et enregistrées toutes les 30 minutes pendant l'événement. Une fois l'événement terminé, l'athlète sera remis en position couchée et une évaluation hémodynamique post-événement sera effectuée. Cela comprendra l'acquisition de boucles RV PV au repos à partir du cathéter de conductance, suivie de la réinsertion du cathéter Swan-Ganz pour une respiration spontanée et contrôlée, ainsi qu'une manœuvre de Valsalva et une réactivité vasomotrice. Le participant sera alors désinstrumenté et la phase de test terminée. Sur la base de notre expérience dans la réalisation d'évaluations similaires, associées à des temps de cyclisme typiques pour effectuer des épreuves cyclistes de 180 km, il est prévu que ce test prendra environ 6 heures.
  • IRM cardiaque post-test : pour évaluer la structure et la fonction cardiaques après la fin du test.