Prédiction de la dilatation et de la rupture aortique (DilAo)

1. Objectif de l'étude L'objectif de cette étude est d'explorer les paramètres pronostiques de la dilatation aortique. Plus précisément, il s'agit d'identifier les paramètres d'imagerie pronostiques qui pourraient être utilisés pour identifier les patients à haut risque de dilatation aortique rapide et qui devraient être suivis de manière intensive par des méthodes d'imagerie.

2. Sous-essais

1. Etude clinique 1 L'objectif de la première phase de l'étude vise à identifier les paramètres de flux IRM 4D caractéristiques de l'aorte dilatée et pouvant être utilisés pour évaluer le pronostic futur chez les patients présentant une dilatation aortique ou des facteurs prédisposants.
2. Etude clinique 2 La deuxième phase de l'étude vise à utiliser les paramètres de flux identifiés dans le suivi d'imagerie clinique pour déterminer quels paramètres prédisent la dilatation aortique dans la vie réelle et pourraient ainsi être utilisés pour sélectionner les patients pour une imagerie plus intensive à l'avenir.
3. Etude 3 - Pathologie moléculaire, histologie et génétique de l'aorte L'objectif de cette partie de l'étude est de rechercher les différences de biologie moléculaire, histologie, élasticité et génétique de l'aorte chez des patients présentant des facteurs prédisposant à la dilatation aortique. En particulier, les facteurs cellulaires influençant la formation du tissu conjonctif et de la couche musculaire lisse vasculaire seront étudiés.

3. Méthodes

1. Population de patients Tous les patients et volontaires sains donneront leur consentement éclairé écrit pour l'étude. Le comité d'éthique du district hospitalier de Northern Savo a donné son approbation pour l'essai.

Étude 1 La première phase de l'étude inclura vingt patients atteints d'une BAV anatomique ou fonctionnelle ou d'une autre maladie prédisposant à la dilatation de l'aorte devant subir une IRM aortique de routine au département de radiologie de l'hôpital universitaire de Kuopio (KUH). L'IRM en flux 4D sera effectuée juste après l'IRM 2D de routine et prolongera le temps d'imagerie d'environ 20 minutes. Vingt contrôles volontaires sains seront recrutés parmi le groupe de recherche et le personnel du département et ils seront programmés pour la procédure d'imagerie similaire. Les principaux paramètres analysés à partir de ces données d'imagerie ponctuelles sont la vitesse d'écoulement de pointe et l'excentricité de l'écoulement, la vorticité de l'écoulement et la contrainte de cisaillement de la paroi. De plus, les paramètres liés à la rigidité et à la géométrie aortique seront déterminés dans cette étude. La comparaison des paramètres d'IRM de flux 4D entre les patients et les témoins sains sera effectuée, les paramètres de flux 4D seront également comparés aux paramètres de flux 2D conventionnels à la fois chez les patients de l'étude et chez les témoins sains.

Etude 2 Pour l'étude de suivi, 100 patients seront recrutés de la même manière que dans le cas des patients de la première étude. Les critères d'inclusion seront : adulte (âge > 18 ans), dilatation aortique préalablement documentée, BAV anatomique ou fonctionnel documenté ou autre trouble héréditaire, entraînant un risque accru de dilatation aortique, pas de contre-indication à l'IRM. Une IRM aortique similaire sera réalisée comme lors de l'étude clinique 1. Cependant, l'imagerie de suivi sera effectuée 6 mois après la première IRM et annuellement pendant 5 ans. Les mêmes paramètres d'écoulement 4D et 2D seront analysés comme dans la première étude. L'intérêt particulier portera sur le degré de dilatation aortique et la corrélation entre les paramètres de flux 4D (et 2D) et les dimensions aortiques.

Paramètres cliniques Tous les patients visitant la clinique externe auront un examen clinique (auscultation, signes cliniques d'insuffisance cardiaque, hépatomégalie, œdème périphérique, souffle artériel). Une électrocardiographie à 12 dérivations et des analyses de laboratoire de base (hémoglobine, hématocrite, sodium, potassium, créatinine, peptide natriurétique cérébral) seront effectuées. Avec l'autorisation écrite du patient, un tube de sang supplémentaire sera conservé pour une analyse future et le patient sera informé de l'objectif de cet échantillon.

Échocardiographie L'échocardiographie transthoracique sera effectuée en utilisant des méthodes cliniques de routine. Un intérêt particulier sera porté à l'anatomie de la valve aortique et aux dimensions aortiques. D'autres signes de manifestations cardiaques seront également enregistrés. Les dimensions ventriculaires et les paramètres volumétriques ainsi que la fonction ventriculaire systolique et diastolique seront évalués.

IRM de l'aorte Angiographie par résonance magnétique et mesures de débit 2D L'imagerie statique de l'aorte est réalisée avec une séquence 3D SSFP (steady state free percession) dépendante de l'ECG et de la respiration [Kawel et al 2012]. La pile d'images est obtenue dans le plan sagittal et traitée au poste de travail MPR pour obtenir des images perpendiculaires à l'axe du flux sanguin. Le diamètre de l'aorte est mesuré de la paroi externe à la paroi externe. Le diamètre le plus large de l'aorte est déterminé et, en routine, le diamètre de l'aorte est mesuré à 8 niveaux prédéterminés.

IRM à contraste de phase 4D Le débit sanguin dans l'aorte sera mesuré sur la base d'un contraste de phase IRM. La mesure sera effectuée en répétant la séquence d'impulsions d'imagerie sans et avec des gradients de pondération de flux pour les trois dimensions de manière entrelacée et la mesure. Les paramètres d'imagerie seront définis selon la déclaration de consensus sur la mesure du débit en IRM 4D [Dyverfelt 2015] prochainement : résolution de < 2,5x2,5x2,5 mm3, résolution temporelle de 30 ms (résolution temporelle en débit dans différentes phases cardiaques), synchronisation ECG rétrospective et la compensation du mouvement respiratoire, l'angle de retournement proche de l'angle d'Ernst et l'amplitude du gradient de pondération du débit de sorte que le débit maximal soit supérieur de 10 % au débit maximal prévu dans l'aorte. Le volume d'imagerie couvrira la valve aortique, l'arc aortique et l'aorte descendante au niveau de l'apex du myocarde. Les données seront prétraitées pour minimiser la contribution des décalages de phase de fond, des imperfections de gradient et des enroulements de phase.

Paramètres d'écoulement A partir des images d'écoulement 4D, plusieurs paramètres quantitatifs seront extraits. Les principaux paramètres sont ceux qui décrivent la distribution du flux dans l'aorte, c'est-à-dire la vitesse et l'excentricité maximales du flux, la vorticité du flux et la contrainte de cisaillement sur les parois des vaisseaux. De plus, plusieurs paramètres liés à la rigidité et à la géométrie aortique et à la fonction de la valve aortique seront enregistrés. Au cours du suivi, les changements et la valeur pronostique des paramètres quantifiés seront évalués.

Aux fins de validation, les paramètres d'écoulement 4D seront comparés aux paramètres extraits des séquences d'écoulement 2D conventionnelles.

Protocole de suivi clinique Les patients recrutés pour l'étude de suivi (étude 2) seront revus par IRM aortique six mois après le recrutement et annuellement après la première visite de suivi jusqu'à cinq ans ou selon le suivi clinique calendrier. Si l'état de la dilatation aortique indique un suivi plus intensif sera utilisé.

Analyses statistiques Les facteurs pronostiques seront testés pour leur signification statistique en comparant les paramètres de débit et les facteurs associés au degré de dilatation aortique à l'aide d'une analyse multivariée appropriée. La signification statistique sera fixée à p<0,05 et la signification statistique élevée à p <0,01. Les données seront analysées à l'aide du programme SPSS pour Windows.

Étude 3

Le troisième sous-essai recrutera 20+100 patients présentant une dilatation aortique sévère devant subir une opération aortique. Des échantillons d'aorte humaine sont prélevés lors d'une chirurgie de remplacement d'aorte de routine à partir du tissu vasculaire retiré. En plus des échantillons de tissus, un échantillon de sang sera prélevé pour analyse génétique et moléculaire. Les patients ont donné leur autorisation écrite pour les prélèvements histologiques et sanguins avant l'opération. Après résection, les échantillons sont immédiatement transférés dans de l'azote liquide (échantillons congelés), du PFA-PBS (échantillons histologiques) ou du milieu de culture cellulaire pour l'isolement cellulaire (cellules endothéliales, cellules musculaires lisses vasculaires, fibroblastes). Les échantillons congelés sont stockés à -70 ° C et les cellules isolées dans de l'azote liquide. Les échantillons histologiques seront transformés en paraffine et stockés sous forme de blocs de paraffine. Les échantillons seront stockés jusqu'à 10 ans, après quoi ils seront détruits en tant que déchets à risque biologique. Les données brutes seront stockées dans des archives électriques telles que European Genome-phenome Archive (EGA).

Analyses La biologie moléculaire et l'histologie des échantillons d'aorte sont examinées par RT-qPCR, immunohistochimie et imagerie par microscopie multiphotonique. Expression de gènes pertinents, par ex. TGF-β, VEGF-famille, COX-1 et 2, eNOS/Akt et les cytokines pro-inflammatoires sont étudiés, et également le séquençage de l'ARN, identifiant tous les ARNm exprimés simultanément, peut être utilisé pour trouver des différences dans l'expression de tous les gènes aortiques entre différents groupes de patients. Le gène FBN1 est séquencé et recherché des mutations ou des délétions.

L'architecture de la paroi vasculaire de l'aorte et l'expression des gènes pertinents sont visualisées par microscopie multiphotonique et immunohistochimie. Les cellules isolées sont utilisées pour l'analyse de cellule unique, qui permet d'étudier une cellule vivante et ses événements moléculaires à la fois, et donne des informations totalement nouvelles sur les fonctions de différentes cellules dans la paroi vasculaire. Les données obtenues sont divisées en groupes d'appariement de la maladie et de l'âge, et des corrélations entre l'état de la maladie cardiaque, l'expression du gène aortique et l'histologie aortique seront recherchées. Les données seront également connectées et comparées à l'étude préclinique sur la souris décrite à l'annexe 1 et à l'étude d'imagerie en flux 4D par IRM de l'aorte humaine décrite au paragraphe 3.4.

Biomécanique des échantillons histologiques d'aorte Les paramètres biomécaniques tels que la rigidité et la résistance à la rupture seront mesurés à partir des échantillons d'aorte. Les mesures et l'analyse seront effectuées en collaboration avec le groupe BBC de l'Université de Finlande orientale. Les paramètres biomécaniques des groupes de patients étudiés seront comparés et utilisés comme paramètre dans des analyses statistiques multivariées. Les résultats seront également comparés et liés aux découvertes de la biologie histologique et moléculaire.

Contrôles Des échantillons pour comparaison avec des tissus normaux seront prélevés sur 10 donneurs d'organes opérés à l'hôpital universitaire de Kuopio. Les échantillons seront manipulés comme décrit chez les patients aortiques.

Modélisation mathématique de l'aorte Les données d'imagerie de 20 patients seront envoyées de manière anonyme à l'Université des sciences appliquées JAMK pour la modélisation par simulation mathématique du flux aortique et du stress de la paroi.

4. Collaboration L'étude clinique est menée de manière multiprofessionnelle à l'hôpital universitaire de Kuopio en collaboration avec les départements de cardiologie clinique, de chirurgie cardiothoracique (Heart Center) et de radiologie (Clinical Imaging Center). Les études histopathologiques, moléculaires et génétiques sont réalisées au Département des sciences moléculaires de l'Institut A I Virtanen de l'Université de Finlande orientale (UEF). Les tests biomécaniques seront menés au Département de Physique Appliquée de l'UEF. La modélisation mathématique des images aortiques sera réalisée à l'Université JAMK des Sciences Appliquées. Les résultats de flux IRM 4D acquis seront analysés et validés selon les normes de l'hôpital universitaire de Kuopio.