Tesis sobre el tema "Vélocimétrie des flux sanguins"

L'irritation mécanique de la peau entraîne une vasodilatation sur la ligne de la griffure suite à la libération de l'histamine des mastocytes et une vasodilatation dans les alentours liée à la stimulation des récepteurs de douleurs. Le réseau vasculaire est décrit par un modèle continu et un modèle discret. Les modèles consistent en trois couches. Le modèle continu décrit la première et la troisième couche (irrigation et drainage) comme milieux poreux bidimensionnels horizontaux. Le modèle discret tient compte de la structure de l'arbre vasculaire. La couche intermédiaire est décrite comme modèle de compartimentation. La vasodilatation a été mesurée en utilisant la Vélocimétrie Laser Doppler. Les résultats expérimentaux et numériques ont été comparés à l'aide du modèle de Bonner et al., qui est basé sur le spectre de fréquence du signal Doppler.

La 4e de couverture indique : "La circulation médullaire rénale est un facteur déterminant de la natriurèse de pression (PNa), phénomène qui joue un rôle important dans la régulation à long terme de la pression artérielle. Les objectifs principaux de ce travail étaient : i) de comparer les caractéristiques du flux sanguin rénal (FSR) médullaire chez le rat génétiquement hypertendu de souche lyonnaise (LH) et son contrôle normotendu bas (LL) afin de mieux comprendre les altérations de la PNa que présente le rat LH et ii) de préciser le rôle de l'angiotensine II (Ang II) dans la régulation du FSR médullaire chez les rats LH dont l'hypertension nécessite un système rénine-angiotensine intact pour se développer. Les fonctions rénales ont été étudiées chez le rat anesthésié placé en expansion volémique. Le FSR médullaire a été mesuré par la technique laser Doppler, mise au point au sein du laboratoire. Dans ces conditions expérimentales, les résultats obtenus montrent que sous régime normosodé, le FSR médullaire est bien autorégulé chez le rat LH alors qu'il augmente avec la pression de perfusion rénale (PPR) chez le rat LL. Le régime riche en sel diminue le FSR médullaire du rat LH ainsi que sa capacité d'autorégulation (Sarkis et Coll. , Am J Hypertens 2002, 15, 212-216). Chez les rats LL et LH, l'Ang II induit une réponse médullaire biphasique caractérisée par une vasoconstriction rapide suivie d'une vasodilatation plus tardive qui sont dose-dépendantes et médiées par la stimulation des récepteurs de type 1 à l'Ang II et non de type 2. La vasodilatation tardive est essentiellement due à une libération secondaire de prostaglandines et de monoxyde d'azote. Enfin, le rat LH diffère du rat LL par une vasoconstriction plus marquée et une vasodilatation très atténuée (Sarkis et Coll. , Am J Physiol, Accepté pour publication). En conclusion, ces résultats démontrent l'existence d'une altération de la circulation médullaire chez le rat LH qui se manifeste par une vasodilatation réduite lors d'une élévation de la PPR ou après administration d'Ang II. Ils suggèrent que ces anomalies, possiblement à l'origine de la diminution de la PNa, pourraient être liées à un déficit des systèmes vasodilatateurs médullaires. "

L'immobilisation assise chronique provoque de nombreuses adaptations des systèmes musculaire, cardiorespiratoire et ostéoarticulaire. Cette situation entraîne la personne dans « la spirale du déconditionnement». La stase sanguine liée à la position assise augmente les risques de développer des maladies cardiovasculaires d'origine périphérique. Les dispositifs médicaux accessibles aux personnes dépendantes d'un fauteuil roulant sont rares et souvent inadaptés à une utilisation autonome au domicile. La première partie de ce travail, menée en collaboration avec la société DCO Engineering, a permis la mise au point d'un ergocycle motorisé (R-go dom) à la suite du développement d'un modèle théorique et d'une analyse cinématique. Ce dispositif est accessible depuis un fauteuil roulant et compatible avec les possibilités articulaires de cette population. La deuxième partie de ce travail a consisté à évaluer l'intérêt thérapeutique de l'exercice de pédalage passif sur le système cardiovasculaire périphérique. Une première étude a montré chez des sujets paraplégiques dépendant d'un fauteuil roulant (n=15) qu'un exercice de pédalage passif aigu entraîne une augmentation du flux sanguin (+30%) et une diminution des résistances au niveau de l'artère fémorale. Une seconde étude a mis en évidence la faisabilité et les adaptations cardiovasculaires périphériques, induites par 6 semaines d'entraînement en pédalage passif réalisées au domicile de sujets paraplégiques (n=14). Enfin, les sujets neurologiques représentant une part importante de la population dépendante d'un fauteuil roulant, nous avons évalué l'impact de cet exercice sur la spasticité musculaire par l'intermédiaire d'une méthode biomécanique: le pendulum test. En conclusion, cette technique de mobilisation peut s'inscrire dans le cadre d'une auto-rééducation au domicile en complément des soins habituellement prodigués.

Les neuropathies optiques comme le glaucome sont souvent des maladies tardives, évolutives et incurables. Malgré les progrès récents de la recherche clinique, de nombreuses questions relatives à l’étiologie de ces troubles et à leur physiopathologie restent ouvertes. De plus, les données sur les tissus postérieurs oculaires sont difficiles à estimer de façon non invasive et leur interprétation clinique demeure difficile en raison de l’interaction entre de multiples facteurs qui ne peuvent pas être facilement isolés. L’utilisation récente de modèles mathématiques pour des problèmes biomédicaux a permis de révéler des mécanismes complexes de la physiologie humaine. Dans ce contexte très enthousiasmant, notre contribution est consacrée à la conception d’un modèle mathématique et computationnel couplant l’hémodynamique et la biomécanique de l’oeil humain. Dans le cadre de cette thèse, nous avons mis au point un modèle spécifique au patient appelé simulateur virtuel de mathématiques oculaires (OMVS), capable de démêler les facteurs multi-échelles et multi-physiques dans un environnement accessible en utilisant des modèles mathématiques et des méthodes numériques avancés et innovants. De plus, le cadre proposé peut servir comme méthode complémentaire pour l’analyse et la visualisation des données pour la recherche clinique et expérimentale, et comme outil de formation pour la recherche pédagogique
Optic neuropathies such as glaucoma are often late-onset, progressive and incurable diseases. Despite the recent progress in clinical research, there are still numerous open questions regarding the etiology of these disorders and their pathophysiology. Furthermore, data on ocular posterior tissues are difficult to estimate noninvasively and their clinical interpretation remains challenging due to the interaction among multiple factors that are not easily isolated. The recent use of mathematical models applied to biomedical problems has helped unveiling complex mechanisms of the human physiology. In this very compelling context, our contribution is devoted to designing a mathematical and computational model coupling tissue perfusion and biomechanics within the human eye. In this thesis we have developed a patient-specific Ocular Mathematical Virtual Simulator (OMVS), which is able to disentangle multiscale and multiphysics factors in a accessible environment by employing advanced and innovative mathematical models and numerical methods. Moreover, the proposed framework may serve as a complementary method for data analysis and visualization for clinical and experimental research, and a training application for educational purposes

Le vieillissement est associé à des modifications morphologiques, fonctionnelles et hémodynamiques du système artériel, le plus souvent aggravées par la survenue de maladies cardiovasculaires. La compréhension de ces interactions aggravantes est importante pour réduire le risque encouru par le patient. L’imagerie médicale joue un rôle majeur dans cette perspective au travers de modalités telles que l’IRM de contraste de phase combinée à l’analyse quantitative des images obtenues ainsi qu’à la résolution numérique des équations de Navier Stokes qui régissent l’hémodynamique de l’écoulement sanguin. Cette thèse a donc pour but de mettre au point et combiner des méthodes de traitement d’images de vélocimétrie 4D acquises en IRM et de mécanique des fluides pour extraire des biomarqueurs quantitatifs tels que les cartographies de pressions intra-aortiques et leurs propagations spatio-temporelles, la contrainte de cisaillement aux parois aortiques et la vorticité intra-aortique. Nous avons ainsi montré la capacité de ces biomarqueurs à détecter les atteintes infra-cliniques liées à l’âge et à caractériser la dilatation aortique pathologique. De plus, les liens entre distributions spatio-temporelles des pressions et apparition et persistance des vortex ou encore contrainte de cisaillement ont été montrés. Dans un second travail, nous avons mis au point un modèle de simulation numérique permettant de résoudre le système d’équations de Navier-Stokes par élément finis. Une méthode de projection itérative a été appliquée à des modèles de sténose 2D et 3D ainsi qu’à des géométries aortiques 3D issues de segmentations pour valider notre implémentation. Finalement, un travail préliminaire d’application de notre modèle numérique à des géométries patients-spécifiques a été réalisé indiquant des liens encourageants entre données simulées et mesures IRM
Aging is associated with morphological, functional and hemodynamic changes in the arterial system, most often aggravated by cardiovascular disease. Understanding these aggravating interactions is important to reduce patients risk. Medical imaging plays a major role in this context through modalities such as velocity encoding MRI combined with quantitative image processing and computational resolution of Navier-Stokes equations that govern blood flow hemodynamics. The aim of this thesis is to develop and combine image processing methods dedicated to 4D flow MRI data analysis with computational fluid dynamics to extract quantitative biomarkers such as intra-aortic pressure fields and their spatio-temporal propagations, aortic wall shear stress and intra-aortic vorticity. We have demonstrated the ability of these biomarkers to detect age-related sub-clinical aortic impairment and to characterize pathological aortic dilatation. In addition, association of spatio-temporal aortic pressure distributions with vortex occurrence and duration as well as with wall shear stress were studied. In a second work, we developed a numerical simulation software to solve the Navier-Stokes system using finite element models. An iterative projection method was applied to 2D and 3D vessel stenosis models as well as to 3D geometrical aortic models resulting from segmentation to validate our implementation. Finally, a preliminary work applying our numerical model to patient-specific geometries was performed revealing encouraging associations between simulated data and MRI measures

Les accidents vasculaires cérébraux constituent la motivation première des recherches sur la compréhension des mécanismes de régulation de la circulation cérébrale. L'endotheline (et) et l'urotensine-ii (u-ii) sont deux neuropeptides présentant des actions vasculaires. L'et est un vasoconstricteur cérébral exceptionnellement puissant; par contre le röle cérébrovasculaire de l'u-ii était inconnu. La modulation des fonctions cérébrovasculaires de ces deux peptides constitue-t-elle un moyen d'améliorer la circulation lors d'une ischémie? Ce travail nous permet d'avancer l'idée que le rôle délétère des ets dans l'ischémie ne passe pas par le récepteur de type b des dont il faut conserver la fonction. Bien que l'u-ii ait pu présenter des similitudes fonctionnelle avec l'et, nous montrons, que ce n'est pas un vasoconstricteur cérébral mais au contraire un vasodilatateur indirect au profil d'action inhabituel. Les propriétés cérébrovasculaires de l'et et de l'u-ii sont donc radicalement différentes.

La carotide est une artère très importante, car elle a pour fonction, principale avec le tronc basilaire d'irriguer le cerveau. Le flux sanguin dans cette région est complexe durant un cycle cardiaque. Les différentes formes de flux et en particulier le vortex ont rarement été discutés auparavant, et le battement de la paroi n'est pas pris en compte. Ce travail de thèse est une contribution pour comprendre l'évolution du vortex et les éléments qui l'influencent, en particulier les battements de parois, pour une recherche expérimentale au niveau de modèles de la bifurcation carotidienne. Les fantômes de carotide avec une transparence et une élasticité des parois artérielles proches de la réalité ont été réalisés par la technique de prototypage rapide. La description des phénomènes de flux et de vortex ont été réalisée dans les fantômes rigide et souple des carotides essentiellement de deux manières : longitudinalement par caméra rapide et transversalement par IRM. Une plateforme économique de PIV a été établie pour quantifier précisément le comportement du vortex avec des vecteurs de vitesse. Une méthode de segmentation de région de vortex et une analyse quantitative ont été mises au point pour étudier leur évolution durant le cycle cardiaque par IRM. La reproductibilité du vortex a été validée par une approche statistique. Les paramètres influençant le comportement des vortex dans les fantômes souple et rigide ont été étudiés. Enfin, une étude de faisabilité sur les vortex dans les fantômes en forme de carotide réelle a été réalisée pour la première fois.

La connaissance du comportement des flux sanguins est une donnée clinique fondamentale. L'imagerie ultrasonore, couplée à des techniques Doppler, est souvent utilisée pour évaluer les vitesses de flux sanguins. Cependant, les techniques Doppler présentent quelques limitations notamment liées à la résolution spatiale des résultats et à la difficulté d'estimer des faibles vitesses. Dans cette thèse, nous avons proposé une approche basée sur des bancs de filtres spatiotemporels orientés pour l'estimation de champs denses de mouvement à partir de séquences d'images ultrasonores de flux. Le formalisme proposé a été présenté dans des contextes 2D puis 3D. Afin de valider notre méthode, nous avons utilisé des données simulées et expérimentales. A cet effet, nous avons proposé un cadre adapté à la simulation rapide de séquences d'images ultrasonores. Notre modèle de simulation a été validé en termes de statistiques du premier et deuxième ordre. La méthode d'estimation de mouvement proposée a été appliquée à des séquences de flux se déplaçant à faibles vitesses (~ 1mm/s) dans des vaisseaux de petites dimensions (~ 1mm). Les résultats obtenus ont montré un bon comportement global permettant de caractériser les flux étudiés. Une comparaison avec trois autres méthodes d'estimation de vitesses de flux a également permis de montrer que notre approche constituait un bon compromis en termes de précision et de complexité algorithmique.

La placentation humaine est de type hémomonochoriale, le sang maternel est directement en contact avec le syncytiotrophoblaste. Les flux sanguins maternels, dans la chambre intervilleuse, exercent des forces mécaniques de cisaillement (shear stress) sur la surface microvillositaire du syncytiotrophoblaste. Les effets physiologiques du shear stress exercé par les flux sanguins sur l’endothélium vasculaire artériel et veineux ont fait l’objet de nombreux travaux scientifiques. En revanche, les effets biologiques du shear stress sur le syncytiotrophoblaste humain n’ont jamais été explorés. L’objectif de ce travail était premièrement d’évaluer les valeurs du shear stress exercé in vivo sur le syncytiotrophoblaste humain au cours des grossesses normales, puis de mettre au point un modèle de culture primaire dynamique afin de reproduire les conditions physiologique et d’étudier in vitro la réponse biologique du syncytiotrophoblaste au shear stress. En dépit d’un débit sanguin maternel intraplacentaire important, estimé entre 400 et 600 mL.min-1, le shear stress moyen exercée par le syncytiotrophoblaste est estimée entre 0.5±0.2 et 2.3±1.1 dyn.cm-2. Nos résultats montrent cependant que l’intensité du shear stress est très hétérogène tant à l’échelle de la chambre intervilleuse que de la villosité terminale. Nous avons développé un modèle de culture cellulaire dynamique en condition de flux adapté au syncytiotrophoblaste humain. Ce modèle permet d’appliquer un shear stress égal et constant sur toutes les cellules cultivées et reproductible à chaque culture primaire. Aux gammes de shear stress étudiées (1 dyn.cm-2), nous n’avons pas mis en évidence de diminution de la viabilité cellulaire ni de déclenchement des processus précoces d’apoptose en conditions dynamiques comparativement aux conditions statiques. Deux types de chambre de perfusion permettent d’étudier des réponses cellulaires au shear stress à court et long terme selon des temps d’exposition allant de 5 minutes à 24 heures. Ce modèle expérimental a permis de montrer que le syncytiotrophoblaste humain en culture primaire est mécanosensible. La réponse cellulaire à des niveaux de shear stress de 1 dyn.cm-2 est multiple selon les temps d’exposition et le niveau d’intégration étudié. Après 45 minutes de shear stress les taux d’AMP cyclique intracellulaires sont augmentés ce qui a pour effet d’activer la voie de signalisation intracellulaire PKA-CREB. Cette augmentation d’AMP cyclique est secondaire à la synthèse et la libération de prostaglandine E2 qui, par une boucle de régulation autocrine stimule l’adenylate cyclase. L’augmentation de la synthèse/libération de PGE2 est dépendante de l’augmentation rapide du calcium intracellulaire sous shear stress. L’exposition au shear stress de 24 heures stimule l’expression et la sécrétion du PlGF, un facteur de croissance indispensable à l’angiogenèse placentaire et pour l’adaptation maternelle à la grossesse sur le plan vasculaire. Nos travaux montrent que l’augmentation de l’AMPc intracellulaire et l’activation de la PKA contribuent à la phosphorylation de CREB, facteur de transcription régulant l’expression du PlGF
Human placentation is hemomonochorial, maternal blood circulates in direct contact with the syncytiotrophoblast. In the intervillous space, the maternal blood exerts frictional mechanical forces (shear stress) on the microvillous surface of the syncytiotrophoblast. Flowing blood constantly exerts a shear stress, on the endothelial cells lining blood vessel walls, and the endothelial cells respond to shear stress by changing their morphology, function, and gene expression. The effects of shear stress on the human syncytiotrophoblast and its biological functions have never been studied. The objectives of this study were (1) to determine in silico the physiological values of shear stress exerted on human syncytiotrophoblast during normal pregnancies, (2) to develop a model reproducing in vitro the shear stress on human syncytiotrophoblast and (3) to study in vitro the biological response of human syncytiotrophoblast to shear stress. The 2D numerical simulations showed that the shear stress applied to the syncytiotrophoblast is highly heterogeneous in the intervillous space. In spite of high intraplacental maternal blood flow rates (400-600mL.min-1), the estimated average values of shear stress are relatively low (0.5±0.2 to 2.3±1.1 dyn.cm-2). To study the shear stress-induced cellular responses during exposure times ranging from 5 minutes to 24 hours we have developed two dynamic cell culture models adapted to the human syncytiotrophoblast. We found no evidence of decreased cell viability or early processes of apoptosis in dynamic conditions (1 dyn.cm-2, 24h) compared to static conditions. Shear stress (1 dyn.cm-2) triggers intracellular calcium flux, which increases the synthesis and release of PGE2. The enhanced intracellular cAMP in FSS conditions was blocked by COX1/COX2 inhibitors, suggesting that the increase in PGE2 production could activate the cAMP/PKA pathway in an autocrine/paracrine fashion. FSS activates the cAMP/PKA pathway leading to upregulation of PlGF in human STB. Shear stress-induced phosphorylation of CREB and upregulation of PlGF were prevented by inhibition of PKA with H89 (3 μM). The syncytiotrophoblast of the human placenta is a mechanosenstive tissue

Cette étude présente la mise au point de mesures de porosité et de vitesse d’écoulement faites par IRM dans des colonnes de billes de verre et de polymère de différentes granulométries saturées en eau. L’avantage des billes en polymère est qu’elles ne contiennent pas d’éléments ferro ou paramagnétiques, contrairement aux billes de verre qui perturbent le champ magnétique créant des artéfacts sur les images IRM. La séquence d’IRM utilisée pour l’étude des écoulements en milieu poreux a été préalablement paramétrée à l’aide d’une étude sur un écoulement de Poiseuille. Deux situations ont été examinées : d’une part, l’observation des écoulements interstitiels entre les billes permet de minimiser les effets de volume partiel et de faciliter la correction du phénomène de repliement de phase. D’autre part, la mesure de vitesses moyennes (Darcy) nécessite d’utiliser simultanément les images de vitesse et les images de porosité. Dans ce cas, il est préférable d’ajuster la puissance des gradients d’encodage de vitesse de façon à éviter tout phénomène de repliement de phase. La géométrie du dispositif utilisé a permis une comparaison rigoureuse des mesures de débit de façon intrinsèque uniquement par IRM (débit en milieu poreux et dans l’espace annulaire) et aussi à partir de la mesure directe du débit (pesée)
This study presents the development of measurement of porosity and velocity of flow made by MRI in packed beds with glass and polymer beads of various size saturated in water. The advantage of polymer beads is that they do not contain elements ferro or paramagnetics, contrary to the glass beads which disrupt the magnetic field creating artifacts on the MRI images. The calibration of the MRI velocity measurements was achieved from Poiseuille flow in a tube at different flow rates. Two situations were examined: first, the observation of interstitial flows between the beads minimizes partial volume effects and facilitates the correction of the phenomenon of phase aliasing. On the other hand, the measurement of average interstitial velocity (Darcy) requires using simultaneous velocity image and porosity image. In this case, it is preferable to adjust the strength of magnetic field gradient in the velocimetry sequence in a way to avoid any phase aliasing. The geometry of the flow cell was chosen to enable comparison by the MRI method between volume flow rates of water in the porous media and in the outer annulus

Le couplage neuro-vasculaire est un domaine grandissant. Ce dernier étudie les effets de l’activité cérébrale sur le comportement du flux sanguin cérébral (cerebral blood flow, CBF) et sur le flux des vaisseaux sanguins. Avec l’aide de l’imagerie par résonance magnétique (IRM), il est possible d’obtenir des images comme les images pondérées par susceptibilité (susceptibility weighted imaging, SWI) pour voir les veines ou bien avec des images de temps de vol par angiographie (time-of-flight magnetic resonance angiography, TOF MRA) pour imager les artères. Ces images permettent d’avoir une représentation structurelle des vaisseaux dans le cerveau. Ce mémoire présente une méthode permettant la segmentation des vaisseaux sanguins à partir d’images structurelles afin d’en extraire les caractéristiques. En utilisant le masque de segmentation, il est possible de calculer le diamètre des vaisseaux ainsi que leur longueur. Avec l’aide de tels outils de segmentation automatique, nous avons conduit une étude permettant d’analyser le comportement des vaisseaux sanguins lors d’activités neuronales. Grâce à une stimulation visuelle, nous avons fait l’acquisition de deux images; la première dite au repos et la seconde avec stimulation. Nous avons pu comparer le diamètre dans chacune des images et ainsi obtenir la vasodilatation en millimètre, mais également en pourcentage, et cela pour chaque voxel. Nous avons également calculé la distance entre le site d’activation et un voxel pour observer l’amplitude de la vasodilatation en fonction de la distance. Tout ceci permet d’avoir une meilleure compréhension du système vasculaire du cerveau humain.
Abstract : The neurovascular coupling is a growing field; it studies the effects of cerebral activity on the behaviour of cerebral blood flow (CBF) and the blood vessels themselves. With the help of magnetic resonance imaging (MRI), it is possible to obtain images such as susceptibility weighted imaging (SWI) to see the veins or time-of-flight magnetic resonance angiography (TOF MRA) to visualize the arteries. These images allow having a structural representation of vessels in the brain. This thesis presents a method to segment blood vessels from structural images and extract their features. Using the segmentation mask, it is possible to calculate the diameter of the vessels as well as their length. With the help of such automatic segmentation tools, we conducted a study to analyze the behaviour of blood vessels during neuronal activities. Due to visual stimulation, we have acquired two images; one at rest and the other with stimulation. We compare the diameter in each of the images and obtain vasodilation in millimeters, but also as a percentage in each voxel. We also calculated the distance between the activation site and each voxel to see the magnitude of the vasodilation function of the distance. All this provides a better understanding of the vascular system of the human brain.

Les flux d'air intérieurs, d'origine naturelle ou mécanique, participent de manière significative au transport de particules et aux transferts thermiques au sein des bâtiments. Que ce soit pour des raisons de santé et sécurité au travail, de confort thermique ou encore d'économie d'énergie, il est crucial de pouvoir les étudier sur place pour mieux les maîtriser. L'objectif de cette thèse aura été de développer une méthode permettant de mesurer sur site, la vitesse de flux d'air intérieurs sur de grands domaines d'observation (supérieurs au mètre carré). Pour cela, nous nous sommes tournés vers les techniques basées images qui consistent à suivre le mouvement de traceurs passifs introduits dans l'air pour en déduire une estimation de sa vitesse. Ce type de méthode est déjà largement utilisé en laboratoire de recherche pour étudier les écoulements dans des contextes bien maîtrisés. Cependant, le passage à la mesure sur le terrain et à l'observation grand champ nécessitent quelques adaptations. Ces adaptations concernent notamment le choix de nouveaux traceurs, l'éclairage ainsi que la méthode d'estimation de mouvement à partir de séquences d'images. Dans un premier temps, nous avons développé un algorithme d'estimation de mouvement permettant l'estimation de la vitesse aux grandes échelles à partir d'images de particules et d'images de scalaire. Nous avons ensuite éprouvé en soufflerie, sur des écoulements de couche de mélange et de sillage de cylindre, une méthode de mesure basée image grand champ n'utilisant qu'une seule caméra, un éclairage LED, des traceurs de type bulles ou fumée ainsi que l'algorithme évoqué plus haut. Nous avons confronté la mesure obtenue à une mesure réalisée par anémométrie à fil chaud. Les résultats de cette campagne de mesure ont montré la capacité de la méthode à mesurer les principales caractéristiques des écoulements considérés. Enfin, nous avons appliqué la méthode développée à une mesure sur site du flux d'aspiration d'une sorbonne de laboratoire en conditions réelles de fonctionnement. Cette mesure a permis de mettre en évidence des zones de forte turbulence et de recirculation, sources de fuites potentielles
Whether for reasons of health and safety at work, thermal comfort or energy saving, it is crucial to study them on site to better control them. The objective of this thesis was to develop a method to measure on site, the speed of indoor air flows over large areas of observation (greater than a square meter). To this end, we turned to image-based techniques that consist in following the movement of passive tracers introduced into the air to infer an estimate of its velocity. This kind of method is already widely used in research laboratories to study flows in well-controlled contexts. However, the transition to on-site measurement and wide field of interest requires some adaptations. These adaptations concern, in particular, the choice of new tracers, the lighting system as well as the motion estimation method from image sequences. First, we developed a motion estimation algorithm that allows the estimation of large-scale velocities from particle images and scalar images. We then tested in our wind tunnel, on mixing layer and cylinder wake flows, a large-scale image-based measurement method using only one camera, a LED lighting system, bubbles or smoke tracers as well as the algorithm mentioned above. We compared the obtained measurement with a measurement carried out by hot-wire anemometry. The results of this measurement campaign showed the ability of the method to measure the main characteristics of the considered flows. Finally, we applied the developed method to an on-site measurement of the suction flow of a laboratory fume hood under real operating conditions. This measure has made it possible to highlight areas of high turbulence and recirculation, causing potential leakages

Les vaisseaux sanguins sont considérés comme la cible primaire du diabète dont les complications clinique sont étroitement liées à la lésion vasculaire. Les complications du diabète sont essentiellement la conséquence de l'atteinte artérielle microvasculaire et macrovasculaire. Les conséquences fonctionnelles sont, entre autre, une modification des capacités à se déformer des vaisseaux et une altération de la capacité de vasodilatation physiologique. Cependant, l'étude de l'atteinte artérielle au cours du diabète reste conditionnée par les techniques d'investigation. L'objectif de ce travail est de distinguer le comportement microvasculaire mécanique de cas sains et de ça diabétiques en reliant les modifications du flux sanguin à des pathologies influant sur la structure de ce vaisseaux. Pour cela, nous avons développé un modèle permettant d'accéder à la compliance d'un réseau soumis à un créneau de débit via les paramètres hémodynamiques déterminés expérimentalement de façon atraumatique par vélocimétrie laser doppler. La méthode, validée sur des cellules compliantes, permet de déterminer indirectement la compliance de membranes déformables. Appliqués in vivo sur le mésentère de rats, le dispositif expérimental et le modèle que nous avons développés ont permis de mettre en évidence une altération des microvaisseaux des cas hyperglycémique: comparativement aux rats sains. Quantifiées au travers du paramètre « compliance », les conséquence identifiées du diabète et leur impact sur la « distensibilité » microvasculaire ont ici pu être déterminées
A lot of researches indicate that several vascular diseases such as diabetes mellitus are related to the vascular lesions. Since, the clinical complications of diabetes are strongly linked to micro and macro vascular lesions, the blood vessels should be regarded as the primary target in diabetes mellitus. Compliance and distensibility (i. E. The storage capacities of the vessels) are the most widely used parameter to evaluate vessel function, but are still difficult to assess in the microcirculation network. This study is concerned by the screening for early stages of microcirculation alteration of mechanical properties in diabetic patients: we develop an original method for the real-time estimation of microcirculatorcompliance. In association with the Laser Doppler Velocimetry technology, we analyse the time dependence of the velocity response in a compliant vessel subjected to a step flow. This response gives the necessary elements to assess the compliance for both normal and diabetic rats in rat mesentery with vessels diamete less than 500μm. Differences between normal and diabetic rat have been clearly underlined in terms of vessel compliance of the investigated microcirculatory network. We are convinced that new perspectives for the early treatment and prevention of cardiovascular events might be provided by an enhanced appreciation of the diabetes impact on microcirculation network

Cette étude expérimentale porte sur la mesure et l'analyse du comportement d'un rideau d'air plan, vertical descendant, lorsqu'il se développe dans un flux uniforme en co-courant. Le rapport r entre la vitesse du cocourant et la vitesse du jet évolue dans la gamme [0; 0, 3] qui comprend le cas du jet plan classique sans co-courant (r = 0). La motivation de l'étude est, pour le laboratoire d'accueil de la thèse (Irstea de Rennes, équipe Aéraulique et Contrôle des Atmosphères Turbulentes), l'apport de connaissances précises sur les rideaux d'air séparateurs d'ambiance, en propreté et en température, pour la maîtrise des ambiances locales dans l'industrie agroalimentaire et plus largement dans le domaine de la sécurité sanitaire des aliments. Cette étude porte principalement sur le cas isotherme, sans différence de température entre le jet et le co-courant, les cas anisothermes étant seulement abordés en investigation réduite dans le dernier chapitre (chap. IV). L'analyse de la turbulence est au centre de cette étude. Elle est menée à partir des différentes grandeurs caractéristiques, dont les profils de tensions de Reynolds et les échelles turbulentes caractéristiques. Elle sous-tend également l'analyse des évolutions des grandeurs moyennes, en particulier l'expansion du profil de vitesse moyenne. Le principal moyen d'investigation expérimentale est l'anémométrie par fils chauds croisés à température constante (CTA). La Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) est utilisée dans le chapitre IV comme moyen insensible à la température, pour les études de cas anisothermes. Le rideau plan en co-courant a été mis en oeuvre dans une soufflerie verticale spécifique dont la veine d'essai a une hauteur utile de deux mètres (chap. II). L'étude s'appuie sur une analyse bibliographique (chap. I) centrée sur les équations de la turbulence appliquées aux jets plans. L'analyse du comportement dans le cas isotherme (chap. III) s'intéresse principalement à l'influence du rapport de vitesse r et du nombre de Reynolds. Un raisonnement mené sur le choix des variables d'adimensionnement pour décrire le comportement du jet amène à proposer un adimensionnement global, à la fois pour l'évolution de la vitesse moyenne sur l'axe, pour l'expansion de l'épaisseur du jet et pour l'évolution des fluctuations rms de vitesse. On obtient ainsi un modèle de comportement généralisable aux différentes valeurs de r pour les jets en co-courant, avec au passage une méthode intéressante pour évaluer par ce biais des caractéristiques du cas limite du jet plan sans co-courant. Les données complètes et précises obtenues par fils croisés permettent, en fin de chapitre III, de mener une description et analyse des échelles caractéristiques de la turbulence. Il apparaît que les échelles intégrales sont cohérentes avec le modèle proposé pour l'expansion du jet et que les échelles de Kolmogorov s'en déduisent ensuite par un recours à un rapport universel, fonction du nombre de Reynolds local.

Les mesures permanentes en réseau d'assainissement se développent, mais des problèmes de conception des points de mesure et d'interprétation des données qui en sont issues restent non résolus. Une difficulté concerne l'échantillonnage spatial de la section transversale d'un écoulement : les capteurs de vitesses et préleveurs n'échantillonnent qu'une partie d'une section et cela se répercute sur la précision des mesures des flux polluants. On a donc cherché à appréhender la répartition des vitesses et des concentrations dans une section soumise à des sollicitations hydrauliques connues, pour vérifier la représentativité des capteurs qui peuvent y être implantés. Un protocole permettant de qualifier des sections de mesure, et de définir le traitement à appliquer aux mesures brutes pour mieux estimer les mesurandes est proposé. Ce protocole est basé sur l'utilisation d'un code de calcul, paramétré à partir des résultats relevés sur le terrain, réalisés à l'aide de matériels spécifiques.

L'imagerie par résonance magnétique cinétique en contraste de phase (IRM-PC) sensible aux flux permet la quantification et la caractérisation des écoulements sanguins in-vivo de manière non-invasive. En clinique, cette séquence est principalement appliquée en une coupe à deux dimensions (2D), mais elle a évolué vers une acquisition volumique des vitesses (4D IRM-PC) offrant une quantification complète de l'écoulement dans l'ensemble d'une arborescence vasculaire. Cependant, cette technique nécessite d'outils de post-traitement qui sont encore peu nombreux et d'une évaluation de la précision de la mesure des vitesses en 2D et 4D dans des vaisseaux de petits diamètres. Dans ce travail de thèse, un logiciel de post-traitement des images 2D et 4D IRM-PC a été mis au point avec une interface facile et est utilisé par des équipes de recherches et des cliniciens. Des protocoles d'acquisitions des vitesses par IRM pour des vaisseaux constitués de diamètres millimétriques ont été développés. Ces protocoles ont été validés in-vitro à partir d'un travail réalisé sur fantôme qui montre une erreur inférieure à 10% dans la précision des mesures. Les protocoles validés ont été appliqués sur les artères de la région cervico-faciale chez 30 volontaires sains afin de constituer la première base hémodynamique des vaisseaux de cette région. Des patients atteints de pathologies cervico-faciale ont bénéficié de ce protocole et son intérêt a été montré dans le suivi du patient et pour la planification chirurgicale
Phase-Contrast Magnetic Resonance imaging (PC-MRI) is a non-invasive technique used for quantification and characterization of the blood flow. In clinical pratice, this sequence is principally used in a two-dimensional single slice (2D), but it evolved to a velocity volumic acquisition (4D PC-MRI) allowing a complete quantification of the flow through a vascular tree. However, this technique requires post-processing software which are few and an evaluation of the velocity accuracy in 2D and 4D to quantify vessels with millimetric diameter. In this thesis work, a user-friendly post-processing software of 2D and 4D MRI images has been developed and it is used by research teams and clinicians. MRI acquisitions protocols of velocities for vessels composed by millimetric has been created. These protocols developed in-vitro form a phantom work show an error in the measurement accuracy less than 10%. These validated protocols are applied in facial area arteries in 30 healthy volunteers to create the first hemodynamic data base of arteries in this area. Then, the protocols have been performed to patients with pathologies affecting the facial area to show is interest on patient follow-up and surgical treatment

Cette étude expérimentale porte sur la mesure et l'analyse du comportement d'un rideau d'air plan, vertical descendant, lorsqu'il se développe dans un flux uniforme en co-courant. Le rapport r entre la vitesse du cocourant et la vitesse du jet évolue dans la gamme [0; 0, 3] qui comprend le cas du jet plan classique sans co-courant (r = 0). La motivation de l'étude est, pour le laboratoire d'accueil de la thèse (Irstea de Rennes, équipe Aéraulique et Contrôle des Atmosphères Turbulentes), l'apport de connaissances précises sur les rideaux d'air séparateurs d'ambiance, en propreté et en température, pour la maîtrise des ambiances locales dans l'industrie agroalimentaire et plus largement dans le domaine de la sécurité sanitaire des aliments. Cette étude porte principalement sur le cas isotherme, sans différence de température entre le jet et le co-courant, les cas anisothermes étant seulement abordés en investigation réduite dans le dernier chapitre (chap. IV). L'analyse de la turbulence est au centre de cette étude. Elle est menée à partir des différentes grandeurs caractéristiques, dont les profils de tensions de Reynolds et les échelles turbulentes caractéristiques. Elle sous-tend également l'analyse des évolutions des grandeurs moyennes, en particulier l'expansion du profil de vitesse moyenne. Le principal moyen d'investigation expérimentale est l'anémométrie par fils chauds croisés à température constante (CTA). La Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) est utilisée dans le chapitre IV comme moyen insensible à la température, pour les études de cas anisothermes. Le rideau plan en co-courant a été mis en oeuvre dans une soufflerie verticale spécifique dont la veine d'essai a une hauteur utile de deux mètres (chap. II). L'étude s'appuie sur une analyse bibliographique (chap. I) centrée sur les équations de la turbulence appliquées aux jets plans. L'analyse du comportement dans le cas isotherme (chap. III) s'intéresse principalement à l'influence du rapport de vitesse r et du nombre de Reynolds. Un raisonnement mené sur le choix des variables d'adimensionnement pour décrire le comportement du jet amène à proposer un adimensionnement global, à la fois pour l'évolution de la vitesse moyenne sur l'axe, pour l'expansion de l'épaisseur du jet et pour l'évolution des fluctuations rms de vitesse. On obtient ainsi un modèle de comportement généralisable aux différentes valeurs de r pour les jets en co-courant, avec au passage une méthode intéressante pour évaluer par ce biais des caractéristiques du cas limite du jet plan sans co-courant. Les données complètes et précises obtenues par fils croisés permettent, en fin de chapitre III, de mener une description et analyse des échelles caractéristiques de la turbulence. Il apparaît que les échelles intégrales sont cohérentes avec le modèle proposé pour l'expansion du jet et que les échelles de Kolmogorov s'en déduisent ensuite par un recours à un rapport universel, fonction du nombre de Reynolds local
This experimental study focuses on the measurement and analysis of the behaviour of a vertical, downwardblowing plane jet when it develops inside a uniform co-flowing stream. The ratio r between the velocities of the co-flow and the jet is considered in the range [0, 0. 3] which includes the case of the classical plane jet without co-flow (r = 0). The motivation of the study was to develop a specific knowledge on air curtains classically used for the control of cold and clean local environments in the food industry. This study focuses on the isothermal case, with no temperature difference between the jet and the co-flow, the non-isothermal cases being only introduced in the last chapter (Chapter IV) in view of further studies on the high Richardson number cases. The study is turbulence-oriented, with an analysis mainly based on quantities and properties related to turbulence, like the Reynolds stresses profiles and the characteristic scales. The analysis of the evolution of the mean quantities, in particular the expansion of the mean velocity profile, was conducted in relation with their dependence on turbulence. The main measurement technique used was ×-wire Hot Wire Anemometry operated in Constant Temperature mode (CTA). Particle Image Velocimetry (PIV) was used for the reduced investigations on non-isothermal cases, in Chapter IV, taking advantage of its insensitivity to temperature. The experiment was carried out in a specific vertical wind tunnel, the test section of which had an effective length of two meters (Chapter II). The initial literature review (Chapter I) highlights the specificities of plane jets as regards the mean and turbulent behavior. In (Chapter III), the isothermal case is studied with a special focus on the influence of the velocity ratio r and the Reynolds number. It is shown that choosing a global normalization to describe the behaviour of the jet leads to a generic model valid for the entire set of eleven different conditions investigated. The model appears to correctly account for the influence of the ratio r on the evolution of the mean velocity on the axis, the expansion of the thickness of the jet and the evolution of rms velocity fluctuations. The model gives, in addition, a means to assess, for r = 0, the characteristics of the limit case of a plane jet without co-flow. The thorough set of data obtained with ×-wires probes finally enables, at the end of chapter III, an analysis of the characteristic turbulence scales in that specific flow. It appears that the integral scales are in direct relation with the jet thickness and that the Kolmogorov scales are linked to the integral scales through a universal scale ratio depending on the local Reynolds number

La connaissance de la dynamique artérielle ophtalmique est pauvre, principalement issue des études Doppler et rien n'existe sur la composante veineuse. La physiopathologie du Glaucome est encore débattue et perfectible. Les études pointent notamment la vascularisation comme origine potentielle de cette affection, sans parvenir à proposer un modèle physiopathologique qui rassemble les différentes hypothèses. L'IRM en contraste de phase (IRM-PC) est une séquence non invasive, quantitative pour la mesure de la dynamique vasculaire. Principalement utilisée sur les artères de larges diamètres l'IRM PC, n'est à ce jour, pas utilisée sur l'artère et la veine ophtalmique. Le but de ce travail est de quantifier par IRM PC la dynamique vasculaire de l'artère ophtalmique (AO) et de la veine ophtalmique supérieure (VOS) sur une population saine. Dans une seconde étape d'appliquer l'IRM PC chez des patients atteints de glaucome. 21 volontaires sans affections ophtalmiques et 11 patients diagnostiqués comme porteurs d'un Glaucome ont été inclus. Les sujets ont bénéficié dans les mêmes conditions d'un examen sur une IRM 3 Tesla disposant d'une séquence IRM PC. Les AO et VOS gauches et droites ont été identifiées sur des séquences morphologiques pour positionner perpendiculairement l'IRM PC. Les IRM PC ont été analysées par un logiciel dédié pour calculer le débit a chaque phase du cycle cardiaque et construire la courbe d'évolution du débit au cours du cycle cardiaque de chaque vaisseau. Et en calculer : le débit moyen, maximal et minimal et les vitesses. Les résultats obtenus comme référence physiologique, montrent la faisabilité de cette technique. Il est mis en évidence l'existence d'une pulsatilité veineuse non négligeable au cours du cycle cardiaque. La dynamique vasculaire des patients glaucome (pulsatilité) était diminuée. Une corrélation largement significative entre le débit et la vitesse maximale a été mise en évidence dans la veine ophtalmique supérieure des témoins, qui n'était pas retrouvée chez les patients. En conclusion, notre travail a confirmé la possibilité d'étudier par IRM-PC la dynamique du débit sanguin dans l'AO et la VOS. Dans le glaucome, nous avons montré l'existence d'une modification significative de la dynamique vasculaire de la VOS pouvant résulter d'une altération de l'écoulement du réseau capillaire et/ou de la pression d'aval
The dynamics of the vascular arterial and venous supply of the eye remains poorly understood, coming mainly from studies in Doppler color imaging with very little quantitative data about venous component. The physiopathology of glaucoma is still under debate, with many ongoing investigations and hypotheses. Among them, vascular changes have been suggested to be a possible cause for the disease, but no pathophysiology model could be proposed that connect the different current hypotheses. Phase contrast magnetic resonance imaging (PC MRI) is a non-invasive MRI sequence for quantitative measurement of the vascular dynamics of a system. So far mainly used to investigate large caliber arteries, PC MRI has not yet been used to measure flows of the ophthalmic artery and vein. The objective of this work was to quantify by PC MRI the blood flow and vascular dynamics of the ophthalmic artery (OA) and the superior ophthalmic vein (SOV) in a population of healthy subjects in a first part, and in glaucoma patients in a second part. In total, 21 volunteers without ocular disease and 11 patients diagnosed with glaucoma were included. They all underwent 3 Tesla MRI examination with PC MRI sequence, in the same settings. The right and left OA and SOV were identified using anatomic sequences, to place a PC MRI acquisition plane perpendicular to their course. PC MRI series were analyzed using a dedicated software, calculating the flow for each phase of the cardiac cycle and displaying the curve of flow during cardiac cycle for each vessel. From this data the mean, maximal and minimal blood flow for each vessel were calculated. The results obtained in healthy subjects showed the feasibility and reliability of the technique. They were considered as normal reference and were later used as control. Notably, a significant pulsatility of the venous flow during the cardiac cycle was demonstrated. In glaucoma patients, this venous pulsatility was significantly lower. Also in patients our results showed a loss of the correlation between the mean flow and the maximal velocity in the OA. The flow waveform and the relationships between flow, velocity and section of the SOV suggested an impairment of the venous hemodynamics in glaucoma, which could result from capillary changes and/or from downstream pressure changes

Cette thèse porte sur l’étude de la séquence d’imagerie IRM IVIM (« Intravoxel incoherent motion »). Cette séquence permet l’étude des microvaisseaux sanguins tels que les capillaires, artérioles et veinules. Pour être sensible seulement aux groupes de spins non statiques dans les tissus, des gradients de diffusion sont ajoutés avant et après l’impulsion 180° d’une séquence d’écho de spin. La composante du signal correspondant aux spins qui diffusent dans le tissu peut être séparée de celle des spins en mouvement dans les vaisseaux sanguins qui est appelée signal IVIM. Ces deux composantes sont pondérées par f IVIM qui représente la fraction volumique du sang à l’intérieur du tissu. Le signal IVIM est en général modélisé par une fonction mono-exponentielle (ME) caractérisée par un coefficient de pseudo-diffusion D*. Nous proposons un modèle IVIM bi-exponentiel formé d’une composante lente caractérisée F slow et D* slow qui correspondrait aux capillaires comme dans le modèle ME, et d’une composante rapide caractérisée par F fast et D* fast qui correspondrait à des vaisseaux plus gros comme des artérioles et veinules. Ce modèle a été validé expérimentalement et des informations supplémentaires ont été obtenues en comparant les signaux expérimentaux avec un dictionnaire de signaux IVIM simulés numériquement. L’influence de la séquence d’impulsions, du temps de répétition et du temps d’encodage de diffusion a également été étudiée. Enfin, la séquence IVIM a été appliquée à l’étude d’un modèle animal de la maladie d’Alzheimer
This PhD thesis is centered on the study of the IVIM (“Intravoxel Incoherent Motion”) MRI sequence. This sequence allows for the study of the blood microvasculature such as the capillaries, arterioles and venules. To be sensitive only to moving groups of spins, diffusion gradients are added before and after the 180° pulse of a spin echo (SE) sequence. The signal component corresponding to spins diffusing in the tissue can be separated from the one related to spins travelling in the blood vessels which is called the IVIM signal. These two components are weighted by f IVIM which represents the volume fraction of blood inside the tissue. The IVIM signal is usually modelled by a mono-exponential (ME) function and characterized by a pseudo-diffusion coefficient, D*. We propose instead a bi-exponential IVIM model consisting of a slow pool, characterized by F slow and D* slow corresponding to the capillaries as in the ME model, and a fast pool, characterized by F fast and D* fast, related to larger vessels such as medium-size arterioles and venules. This model was validated experimentally and more information was retrieved by comparing the experimental signals to a dictionary of simulated IVIM signals. The influence of the pulse sequence, the repetition time and the diffusion encoding time was also studied. Finally, the IVIM sequence was applied to the study of an animal model of Alzheimer’s disease

Ces travaux de thèse portent sur le développement de nouvelles modalités d’imagerie cardiovasculaire basé sur l’utilisation de l'imagerie ultrarapide 2D et 3D. Les modalités d’imagerie développées dans cette thèse appartiennent au domaine de de l’élastographie par onde de cisaillement et de l'imagerie Doppler des flux sanguins.Dans un premier temps, la technique de l’élastographie par onde de cisaillement du myocarde a été développée pour les applications cliniques. Une approche d'imagerie non-linéaire a été utilisée pour améliorer l’estimation de vitesse des ondes de cisaillement (ou la rigidité des tissus cardiaques) de manière non invasive et localisée. La validation de cette nouvelle approche de « l’imagerie par sommation cohérente harmonique ultrarapide » a été réalisée in vitro et la faisabilité in vivo a été testée chez l’humain. Dans un second temps, nous avons utilisé cette technique sur des patients lors de deux essais cliniques, chacun ciblant une population différente (adultes et enfants). Nous avons étudié la possibilité d’évaluer quantitativement la rigidité des tissus cardiaques par élastographie chez des volontaires sains, ainsi que chez des malades souffrant de cardiomyopathie hypertrophique. Les résultats ont montré que l’élastographie pourrait devenir un outil d'imagerie pertinent et robuste pour évaluer la rigidité du muscle cardiaque en pratique clinique. Par ailleurs, nous avons également développé une nouvelle approche appelée « imagerie de tenseur élastique 3-D » pour mesurer quantitativement les propriétés élastiques des tissus anisotropes comme le myocarde. Ces techniques ont été testées in vitro sur des modèles de de gels isotropes transverses. La faisabilité in vivo de l’élastographie par onde cisaillement à trois-dimensions a été également évaluée sur un muscle squelettique humain.D'autre part, nous avons développé une toute nouvelle modalité d’imagerie ultrasonore des flux coronariens basée sur l’imagerie Doppler ultrarapide. Cette technique nous a permis d'imager la circulation coronarienne avec une sensibilité élevée, grâce notamment au développement d’un nouveau filtre adaptatif permettant de supprimer le signal du myocarde en mouvement, basé sur la décomposition en valeurs singulières (SVD). Des expériences à thorax ouvert chez le porc ont permis d'évaluer et de valider notre technique et les résultats ont montré que la circulation coronaire intramurale, peut être évaluée sur des vaisseaux de diamètres allant jusqu’à 100 µm. La faisabilité sur l’homme a été démontrée chez l’enfant en imagerie clinique transthoracique.Enfin, nous avons développé une nouvelle approche d’imagerie des flux sanguins, « l’imagerie ultrarapide 3-D des flux», une nouvelle technique d'imagerie quantitative des flux. Nous avons démontré que cette technique permet d’évaluer le débit volumétrique artériel directement en un seul battement cardiaque, indépendamment de l'utilisateur. Cette technique a été mise en place à l'aide d'une sonde matricielle 2-D et d’un prototype d’échographe ultrarapide 3-D développé au sein du laboratoire. Nous avons évalué et validé notre technique in vitro sur des fantômes artériels, et la faisabilité in vivo a été démontrée sur des artères carotides humaines
This thesis was focused on the development of novel cardiovascular imaging applications based on 2-D and 3-D ultrafast ultrasound imaging. More specifically, new technical and clinical developments of myocardial shear wave elastography and ultrafast blood flow imaging are presented in this manuscript.At first, myocardial shear wave elastography was developed for transthoracic imaging and improved by a non-linear imaging approach to non-invasively and locally assess shear wave velocity measurements, and consequently tissue stiffness in the context of cardiac imaging. This novel imaging approach (Ultrafast Harmonic Coherent Compounding) was tested and validated in-vitro and the in vivo feasibility was performed in humans for biomechanical evaluation of the cardiac muscle wall, the myocardium. Then, we have translated shear wave elastography to the clinical practice within two clinical trials, each one with a different population (adults and children). In both clinical trials, we have studied the capability of shear wave elastography to assess quantitatively myocardial stiffness in healthy volunteers and in patients suffering from hypertrophic cardiomyopathy. The results in the adult population indicated that shear wave elastography may become an effective imaging tool to assess cardiac muscle stiffness in clinical practice and help the characterization of hypertrophic cardiomyopathy. Likewise, we have also translated Shear Wave Elastography into four-dimensions and we have developed a new approach to map tissue elastic anisotropy in 3-D. 3-D Elastic Tensor Imaging allowed us to estimate quantitatively in a single acquisition the elastic properties of fibrous tissues. This technique was tested and validated in vitro in transverse isotropic models. The in-vivo feasibility of 3D elastic tensor imaging was also assessed in a human skeletal muscle.In parallel, we have developed a novel imaging technique for the non-invasive and non-radiative imaging of coronary circulation using ultrafast Doppler. This approach allowed us to image blood flow of the coronary circulation with high sensitivity. A new adaptive filter based on the singular value decomposition was used to remove the clutter signal of moving tissues. Open-chest swine experiments allowed to evaluate and validate this technique and results have shown that intramural coronary circulation, with diameters up to 100 µm, could be assessed. The in-vivo transthoracic feasibility was also demonstrated in humans in pediatric cardiology.Finally, we have developed a novel imaging modality to map quantitatively the blood flow in 3-D: 3-D ultrafast ultrasound flow imaging. We demonstrated that 3-D ultrafast ultrasound flow imaging can assess non-invasively, user-independently and directly volumetric flow rates in large arteries within a single heartbeat. We have evaluated and validated our technique in vitro in arterial phantoms using a 2-D matrix-array probe and a customized, programmable research 3-D ultrafast ultrasound system, and the in-vivo feasibility was demonstrated in human carotid arteries

L’angiogenèse, est le garant de l’intégrité vasculaire, grâce à la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir des préexistants. Cette néovascularisation est régulée par des facteurs angiogéniques. Plusieurs stimuli participent au déséquilibre de la balance angiogénique, une vascularisation anormale en résulte. L’intérêt des thérapies actuelles est de restaurer une vascularisation normale, par ciblage des facteurs impliqués dans le processus angiogénique. Il fut démontré que le RM6P-CI est partie prenante dans ce mécanisme. Il a la particularité d’interagir avec plusieurs ligands, dont le M6P et ses dérivées.Il est question de savoir si le M6A, un dérivé isostère du M6P, se lie au RM6P-CI. Pour cela, le test CAM légèrement modifié, a été réapproprié pour confirmer premièrement l’activité pro-angiogénique du M6A. Deuxièmement la technique de cytométrie en flux est utilisée pour mettre en évidence l’interaction entre le M6A et le RM6P-CI
Angiogenesis is the protector of vascular integrity, through the formation of new blood vessels from pre-existing vessels. The angiogenesis is regulated by the angiogenic factors. Several stimuli are involved in the angiogenic balance’s destabilization, which produces an unusual vascularization. The interest of conventional and targeted therapies is to restore a normal vascularization, by targeting all the factors which are involved in the angiogenic process. It has been demonstrated that the CI-M6PR is involved in this mechanism. This receptor has the distinction of having more binding sites, so a variety of ligands, including the M6P and its analogs. During this study we want to know if the M6P, isostere analog of M6P, interacts with the CI-M6PR. For this, we reappropriated the assay CAM, slightly modified, to confirm at first the pro-angiogenic activity of M6A. In a second step we will use the flow cytometry technique to highlight the interaction between the M6A and CI- M6PR