Tesi sul tema "Anévrisme artériel intracrânien – Imagerie"

Dans notre travail, l'angiographie par résonance magnétique a été une méthode sensible et très spécifique pour la surveillance d'un reliquat ou la recherche d'une recanalisation d'un anévrisme intracrânien traité par coils GDC. Nos résultats, obtenus avec la technique en temps de vol, n'ont pas été améliorés par l'adjonction de gadolinium, sauf dans un cas d'anévrisme géant. Cette technique d'utilisation du gadolinium à l'état d'équilibre avait été préférée à la technique d'écho de gradient pondéré en T1 avec injection en bolus du gadolinium car, si cette dernière méthode permettait un excellent contraste, sa résolution spatiale était moins bonne avec les paramètres testés. L'angiographie par résonance magnétique présentait de meilleurs résultats que l'analyse radiographique du maillage des coils pour la recherche d'une recanalisation de l'anévrisme embolisé. Les artefacts importants observés lors de l'utilisation du coil Trispan ont été confirmés par une étude in vitro
In our study, MR angiography was a sensitive and very specific method to access the stability of an incomplete occlusion or to diagnose recanalization of the intracranial aneurysm. The use of gadolinium did not improve the ability of 3D time of flight MR angiography to detect the presence of residual or recurrent aneurysm. In one giant aneurysm, the use of intravenous medium contrast did result in improved visualization of a residual aneurysm. With the parameters used, first-pass dynamic contrast-enhanced MR angiography images had a good resolution but its spatial resolution were lower than those on enhanced 3D time of flight MR angiography images performed in the steady state. MR angiography results was better than the analyse of the coil-ball appearance on plain radiographic to predict the instability of angiographic occlusion. The artifact due to the use of a GDC Trispan coil has been confirmed by an in vitro study

Les anévrismes intracrâniens sont des dilatations locales des vaisseaux sanguins cérébraux, présentant un risque significatif de rupture, susceptible d'entraîner des conséquences graves. La détection précoce des anévrismes non rompus revêt donc une importance cruciale pour prévenir des complications potentiellement mortelles. Cependant, l'analyse des images médicales pour localiser ces anévrismes est une tâche complexe et chronophage, demandant du temps et d'expertise, et malgré cela reste susceptible d'erreurs d'interprétation. Face à ces défis, cette thèse explore des méthodes automatisées pour la détection des anévrismes, visant à faciliter le travail des radiologues et à améliorer l'efficacité du diagnostic. Notre approche se concentre sur l'utilisation de techniques d'intelligence artificielle, en particulier les réseaux de neurones profonds, pour la détection des anévrismes à partir d'images d'IRM angiographique par temps de vol (TOF-MRA). Nos travaux de recherche se sont articulés autour de plusieurs axes principaux. Tout d'abord, en raison de la rareté des données d'entraînement dans le domaine médical, nous avons adopté une méthode d'annotation rapide, bien qu'approximative, afin de faciliter la collection de données. Par ailleurs, nous proposons une stratégie basée sur des petits patchs. En association avec de la synthèse de données, les échantillons sont démultipliés dans la base d'apprentissage. En sélectionnant les échantillons, leur distribution est ajustée pour faciliter l'optimisation. Pour la détection automatisée des anévrismes, nous avons mise en place diverses architectures de réseaux de neurones. Une première approche a exploré les réseaux de segmentation d'images. Nous proposons dans un second temps une architecture innovante inspirée des travaux en détection d'objets. Ces architectures, notamment la dernière, ont permis d'obtenir des résultats compétitifs, en particulier en termes de sensibilité par rapport aux experts. Au-delà de la détection des anévrismes, nous avons étendu notre modèle à l'estimation de la pose des anévrismes dans les images 3D. Ceci peut grandement faciliter leur analyse et leur interprétation dans des plans de coupes reformatés. Une évaluation approfondie des modèles proposés a été systématiquement réalisée, incluant des études par ablation, l'exploitation de métriques adaptées au problème de la détection et des évaluations menées par des experts cliniciens, permettant d'apprécier leur efficacité potentielle pour une utilisation clinique. Nous avons en particulier mis en évidence les problèmes liés à l'incertitude dans l'annotation des bases de données existantes
Intracranial aneurysms are local dilatations of cerebral blood vessels, presenting a significant risk of rupture, which can lead to serious consequences. Early detection of unruptured aneurysms is therefore crucial to prevent potentially fatal complications. However, analyzing medical images to locate these aneurysms is a complex and time-consuming task, requiring time and expertise, and yet remains prone to errors in interpretation. Faced with these challenges, this thesis explores automated methods for the detection of aneurysms, aiming to facilitate the work of radiologists and improve diagnostic efficiency. Our approach focuses on the use of artificial intelligence techniques, particularly deep neural networks, for the detection of aneurysms from time-of-flight magnetic resonance angiography (TOF-MRA) images. Our research work is centered around several main axes. Firstly, due to the scarcity of training data in the medical field, we adopt a rapid, although approximate, annotation method to facilitate data collection. Furthermore, we propose a strategy based on small patches. In association with data synthesis, the samples are multiplied in the training database. By selecting the samples, their distribution is adjusted to facilitate optimization. Secondly, for the automated detection of aneurysms, we investigate various neural network architectures. An initial approach explores image segmentation networks. Then, we propose an innovative architecture inspired by object detection methods. These architectures, especially the latter, lead to competitive results, particularly in terms of sensitivity compared to experts. Thirdly, beyond the detection of aneurysms, we extend our model to estimate the pose of aneurysms in 3D images. This can greatly facilitate their analysis and interpretation in reformatted cross-sectional plans. A thorough evaluation of the proposed models is systematically carried out, including ablation studies, the use of metrics adapted to the problem of detection, and evaluations conducted by clinical experts, allowing us to assess their potential effectiveness for clinical use. In particular, we highlight the issues related to uncertainty in the annotation of existing databases

Les anévrismes intracrâniens présentent des risques importants en raison de leur taux de rupture élevé et des conséquences qui peuvent être fatales comme lors d’hémorragies méningées. Afin d’effectuer une recherche hémodynamique sur l’anévrisme intracrânien in vitro, un fantôme est indispensable. Jusqu’à présent, des fantômes rigides ou simplifiés sont utilisés dans littérature, peu d’entre eux sont suffisamment fidèle à la réalité. Le travail de cette thèse se concentre sur la méthodologie de fabrication des fantômes patient-spécifiques d’anévrismes intracrâniens ainsi que leur mise en œuvre pour différentes utilisations. Ces fantômes possèdent la forme anatomique de l’artère du patient et une paroi élastique. Ils sont fabriqués en appliquant une technique originale de prototypage rapide. Les fantômes sont vérifiés selon plusieurs aspects. Pour effectuer des recherches hémodynamiques sur les fantômes, un banc d’essai compatible avec différentes modalités d’imagerie a été conçu. L’angiographie par résonance magnétique 2D par contraste de phase a été utilisée pour étudier l’hémodynamique des fantômes. Le comportement dynamique de paroi, les trajectoires 3D du flux et son champ de vélocité sont analysés. L’application potentielle dans domaine clinique du fantôme patient-spécifique a été aussi testée dans cette thèse, des simulations d’intervention sur des anévrismes intracrâniens ont été effectuées sur le banc d’essai et les fantômes, les résultats de différentes méthodes ont été analysés et comparés
Intracranial aneurysms are a hazard to human health because of their high rupture rate and fatal subsequence, such as subarachnoid hemorrhage. In order to carry out a hemodynamic research in vitro on the intracranial aneurysm, a phantom is indispensable. Until now, rigid or simplified phantoms are mainly used in the literature, few among them possess sufficient properties compared with reality. The work of this thesis focuses on the methodology of manufacturing patient-specific phantoms of intracranial aneurysms as well as their implementation for different uses. The phantoms have an anatomical shape of patient’s artery and an elastic wall. They are manufactured by applying an original rapid prototyping technique. The phantoms are examined and verified in different ways. In order to perform a hemodynamic research of the phantoms, a testing platform compatible with different imaging modalities has been designed and established. 2D phase-contrast magnetic resonance angiography was applied in the hemodynamic study of the phantoms. The dynamic behavior of the artery wall, the 3D path-line of flow and the velocity field of flow were analyzed. The potential application in the clinical domain of the patient-specific phantoms was also tested in this thesis, simulations of intervention on intracranial aneurysms were carried out with the testing platform and the phantoms, the results of different treatment strategies were analyzed and compared

Depuis 1991, et l’apparition de matériels d’embolisation à détachement contrôlé, le traitement endovasculaire a remplacé progressivement la prise en charge chirurgicale des anévrismes intra cérébraux. Ce traitement endovasculaire des anévrismes est associé à un faible taux de morbidité et de mortalité. Différentes études ont montré sa fiabilité mais pour l instant toujours à court ou moyen terme. Il est par contre impératif de suivre les patients ayant été embolisés. L’artériographie cérébrale reste l’examen de référence même si l’IRM avec l’apparition de nouvelles séquences commence à être validée pour suivre ces patients. En 1998, nous avons rédigé un protocole de surveillance, des patients traités par voie endovasculaire en y incluant l’IRM. Depuis nous avons progressé sur la détection des reliquats et des patients à risque de nouveau saignement, en validant les premières séquences d’angioMR, puis en incluant des séquences de diffusion, des séquences avec injection de contraste à la recherche d’un rehaussement intra anévrismal, et maintenant des séquences de flux intra anévrismal. Toutes ces informations ont été comparées à l’examen de référence, l’artériographie cérébrale. Les contrôles IRM ont été réalisés sur des imageurs 1.5 Tesla et aussi sur l’imageur 3 Tesla pendant la période de mobilité au CHU de Reims. [...]
Since 1991 and the introduction of detachable intracranial coils, the endovasculary treatment of cerebral aneurysms has become an established treatment technique and has supplied surgical approach of these aneurysms. The rate of morbidity and mortality of this new technique is now well known and law. Initial Angiographic and clinical results were yet published with good outcome. Concern exists about long term reopening and the inherent risk of recurrent hemorrhage and long-term imaging follow-up is advocated. Digital Substract Hemorrhage was the gold standard for detection and follow-up of patients, but this diagnostic procedure is invasive and exposes the patient to a small risk of serious complication. MR angiography has been used as an alternative noninvasive imaging technique to assess the occlusion of coiled intracranial aneurysms with promising results. Since 1998, we have collected all patients with subarachnoid hemorrhage, and patients with cerebral aneurysms treated by endovascular approach. We have proposed different MRI sequences to valid this technique and improve this techniqueWe have compared 3D TOF to digital angiography, with sequences with injection of gadolinium. [...]

La prévalence des anévrysmes intracrâniens est d'environ 5%. Leur présentation clinique la plus fréquente, c'est-à-dire dans 95% des cas, est la rupture avec HSA qui est grevée d'une mortalité de 60%. Les anévrysmes peuvent également provoquer un effet de masse, des AIT, ou être asymptomatiques et découverts fortuitement. Jusqu'il y a peu, la prise en charge des anévrysmes intracrâniens nécessitait l'utilisation de techniques invasives qui sont associées à une morbidité et une mortalité non négligeable. L'angiographie conventionnelle était nécessaire pour la mise au point diagnostique et le suivi du traitement des anévrysmes alors que le clipping chirurgical en était le traitement standard. Des techniques moins invasives ou non invasives ont été récemment développées pour la prise en charge tant diagnostique que thérapeutique des anévrysmes intracrâniens. L'ACT et l'ARM sont des techniques de plus en plus reconnues pour le diagnostic des anévrysmes intracrâniens et leur suivi après traitement. Le TEV à l'aide de coils détachables est une alternative au clipping chirurgical et est associé à des taux de morbidité et de mortalité moins élevés dans des cas sélectionnés (petits anévrysmes à petit collet). Afin d'élargir les indications du TEV, des nouveaux outils et des nouvelles techniques de TEV (nouveaux coils, ballons de protection, stents) ont été développés récemment. Le but de notre travail a été d'évaluer l'apport de ces nouvelles techniques diagnostiques et thérapeutiques pour la prise en charge des patients porteurs d'anévrysmes intracrâniens. Nous avons comparé l'ACT et l'ARM avec l'angiographie conventionnelle pour la mise au point diagnostique des anévrysmes et leur suivi après TEV. Nous avons montré que l'ACT peut être utilisé comme méthode diagnostique de première intention chez les patients présentant une HSA. En effet, l'ACT permet non seulement de détecter les anévrysmes rompus mais également d'évaluer leurs caractéristiques morphologiques afin de choisir le traitement approprié. En ce qui concerne le suivi du TEV des anévrysmes intracrâniens, nous avons montré que l'ARM peut remplacer l'angiographie conventionnelle comme examen de suivi de première intention. En effet, à la phase précoce après TEV, les techniques d'ARM-TOF et d'ARMc permettent d'évaluer le degré d'occlusion des anévrysmes embolisés. Cependant, si le TEV nécessite la mise en place d'un stent, l'ARMc est la technique de choix car elle est plus sensible que l'ARM-TOF pour la détection d'un sac résiduel et qu'elle permet également de mieux visualiser le vaisseau porteur. Nous avons ensuite évalué l'ARMc comme examen de suivi des anévrysmes embolisés dans un travail préliminaire prospectif portant sur 25 patients avec 30 anévrysmes traités et suivis sur une période de 12 mois. Ce travail a montré que l'ARMc permet de dépister les recanalisations anévrysmales avec une sensibilité et une spécificité élevées mais encore inférieures à l'angiographie conventionnelle. De plus, lorsque le diamètre de l'anévrysme traité est ? 2 mm, l'ARMc peut manquer une recanalisation significative. Une angiographie conventionnelle reste donc indispensable au moins une fois durant le suivi des anévrysmes embolisés. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'apport des nouveaux matériaux et des nouvelles techniques de TEV. Nous avons montré que les nouveaux coils peuvent faciliter la procédure d'embolisation et qu'ils apportent une plus grande stabilité de l'occlusion du sac anévrysmal. Leur manipulation est cependant plus difficile et limite de ce fait leur utilisation. Ces améliorations techniques apparaissent donc mineures par rapport à l'efficacité déjà bien démontrée des coils « traditionnels ». Par contre, les ballons de protection et les stents représentent une véritable avancée pour le TEV. En effet, ils permettent de traiter, avec de très bons résultats cliniques et anatomiques immédiats, des anévrysmes jusqu'alors considérés comme non accessibles à l'embolisation à savoir les anévrysmes à large collet et les anévrysmes présentant une branche provenant du sac. Ce sont donc des outils devenus indispensables permettant d'élargir les indications du TEV. Finalement, nous avons utilisé ces nouvelles techniques et ces nouveaux outils thérapeutiques pour évaluer les résultats du TEV lorsqu'il était considéré comme traitement de première intention pour les anévrysmes intracrâniens. Nous avons montré que le TEV est techniquement faisable avec de bons résultats cliniques dans 87. 3% des cas. En effet, grâce aux nouvelles techniques de TEV, la plupart des anévrysmes sont aujourd'hui traitables par voie endovasculaire. Cependant, la limitation du TEV reste la stabilité des résultats anatomiques (recanalisation majeure = 11%, recanalisation mineure = 14. 3%) qui doit être améliorée. En conclusion, les nouvelles techniques diagnostiques et thérapeutiques peuvent se substituer en majeure partie aux techniques standard plus invasives pour la prise en charge des anévrysmes intracrâniens. Cependant, ces nouvelles techniques présentent encore certaines limitations suggérant la réalisation de nouveaux travaux. La limitation principale de l'ACT et de l'ARM est leur sensibilité toujours inférieure à celle de l'angiographie conventionnelle. De nouvelles avancées technologiques - comme les CT scanners comportant un nombre plus important de détecteurs ainsi que des programmes de soustraction, les systèmes d'IRM à hauts champs - devraient améliorer les performances de l'ACT et de l'ARM et elles devront donc être évaluées. En ce qui concerne le TEV, sa limitation principale concerne le manque de stabilité des résultats anatomiques. Différentes voies de recherche sont actuellement envisagées afin de stabiliser l'occlusion anévrysmale après TEV. A cet égard, il semble que l'utilisation des stents intracrâniens soit une des pistes les plus prometteuses car ils exercent une action sur le flux au sein de l'anévrysme mais également au niveau de la paroi du vaisseau porteur. Un nouveau concept de traitement des anévrysmes pourrait donc voir le jour avec pour objectif de traiter la cause des anévrysmes à savoir une pathologie focale de la paroi artérielle, plutôt que la conséquence qui est la formation du sac anévrysmal

Hypothèse: obtenir un remplissage important de l'anévrisme avec des coils permet de diminuer l'incidence de la recanalisation. Dans la première partie, nous avons utilisé différents types de coils afin de remplir des modèles in vitro d'anévrismes. Les coils "Souples " ont permis d'obtenir des taux de remplissage plus élevés que les coils " Standards ". De la même manière, les coils de formes " Complexes " ont permis d'obtenir des taux de remplissage plus élevés que les coils de forme " Hélicoïdale ". Par ailleurs, l'angiographie 3D (AR3D) s'est révélée plus exacte que l'angio scanner et l'angio IRM pour le calcul du volume anévrismal. Dans la deuxième partie, nous avons utilisé l'AR3D pour mesurer in vivo les volumes de 255 anévrismes. Le taux de remplissage n'est pas apparu comme un facteur déterminant quant à l'incidence de la recanalisation. A l'inverse, le volume de la lésion et la durée du suivi sont apparus comme les éléments déterminants de la survenue d'une recanalisation
Background: to fill an aneurysm with detachable platinum coils as much as possible ensure protection against further aneurysm recurrence. As a start, silicone sidewall aneurysm models were filled with various types of coils using conventional endovascular technique. Higher packing ratios (volume of inserted coils / volume of the aneurysm) were obtained with “Soft” coils when compared with “Standard” coils. As well, “Complex-shaped” coils provided with higher packing ratios than did “Helicoidal” coils. Moreover, 3D angiography was found to be more accurate than CT and MR angiographies in the determination of the aneurysm volume. Secondly, in the clinical setting, we used 3D angiography in 255 aneurysm volume measurements and calculation of packing ratios. High aneurysm packing ratios were not found to protect against aneurysm recurrence. Conversely, the aneurysm volume and the duration of angiographic follow-up were found to be statistically determinant factors of aneurysm recurrence

La connaissance de la morbidité et mortalité postopératoire est primordiale. Nous avons revu l'expérience du service sur 10 ans (janvier 1988 à mai 1999) réunissant 623 patients dont 561 traités. Le traitement était micro chirurgical chez 472 et par voie endovasculaire chez 51. L'angiographie de contrôle (J 10) joue le rôle d'examen de référence. Le Doppler transcrânien (DTC) permet le diagnostic de vasospasme (VS) sur le segment horizontal de l'artère cérébrale moyenne (vélocité moyenne > 120 cm. Sec-1), mais insuffisant au niveau de l'artère cérébrale antérieure (ACA). L'échoDoppler couleur permet d'obtenir une corrélation entre accélération de vélocité et diamètre angiographique. Cet examen permet d'établir avec fiabilité une cartographie du VS au niveau des gros troncs de la base. La thrombose artérielle postopératoire semble être une cause prédominante de la dégradation des patients en bon grade préopératoire (grade de Hunt et Hess < 3). Ce diagnostic ne peut être établi avec certitude après une angiographie de contrôle. Dans le groupe des anévrismes péricalleux, le saignement initial est une cause majeure de morbidité. Dans notre série de 35 patients avec anévrisme rompu, 65% avaient une évolution sans morbidité. Les critères angioeraphiques de l'anévrisme rompu sont : le VS de l'artère porteuse, la taille du sac et les limites irrégulières. Le traitement des anévrismes associés reste douée d'une faible morbidité et la mortalité est nulle.

Pour traiter un anévrisme intracranien, le neuroradiologue interventionnel pénètre dans la boîte crânienne à partir d'un abord vasculaire périphérique, en faisant naviguer, sous contrôle de l'imagerie angiographique, des microcathéters et matériels, à l'intérieur des vaisseaux du cerveau jusque dans l'anévrisme afin de l'occlure. Dans sa pratique, il tire profit de l'angiographie numérisée équipée d'une fluoroscopie haute définition et de l'angiographie rotationnelle permettant la reconstruction tri-dimensionnelle des images de référence initialement acquises dans un plan de référence, et, aux limites de l'imagerie 3D acquise par angiographie rotationnelle n'ayant qu'un intérêt diagnostique, pré- et /ou post-thérapeutique. Le travail de recherche présenté dans cette thèse, est né de l'ambition de concevoir et développer un système tri-dimensionnel, amélioré par rapport à tout ou partie de cette problématique, d'aide au guidage ou à la navigation endovasculaire sous imagerie. Le procédé selon l'invention recalcule et affiche de manière dynamique, automatique, interactive et en temps réel en fonction du paramétrage du dispositif d'angiographie, soit des volumes et/ou des images de projection de volume, à partir du volume de référence de la région d'intérêt initialement reconstruite à partir des images acquises par angiographie rotationnelle, soit des volumes et/ou images résultant de la mise en correspondance par superposition, soustraction ou fusion des volumes et/ou images ainsi recalculés, avec l'image (ou volume) de scopie active de paramétrage correspondant, ce qui permet à l'utilisateur, à tout instant en cours d'intervention, d'optimiser ses décisions et stratégies thérapeutiques, la navigation de ses instruments et matériels, le contrôle de son geste thérapeutique et l'évaluation des résultats thérapeutiques. Les conséquences attendues sont d'une part, une amélioration de l'efficacité et de la sécurité de l'intervention, et, d'autre part, une diminution des temps d'intervention et d'irradiation, et des quantités de produit de contraste. Brevet français du 05/03/02 avec extension internationale PCT N°FR03/01075 du 04/04/03
To treat an intracranial aneurysm, the interventional neuroradiologist enters the skull from a vascular access device, making browsing, controlled angiographic imaging, microcatheters and materials, within the vessels of the brain into of the aneurysm to occlude. In his practice, he takes advantage of digital angiography equipped with high resolution fluoroscopy and rotational angiography for the reconstruction of three-dimensional reference images initially acquired in a reference plane, and the limits of the 3D imaging by rotational angiography acquired with only a diagnostic value, pre-and / or post-treatment. The research presented in this thesis was born from the ambition to design and develop a tri-dimensional system, improved over all or part of this issue, guidance or aid to navigation in endovascular imaging. The method of the invention recalculates and displays a dynamic, automatic, interactive and real-time depending on the setting of angiography device, or volume and / or video projection volume from the volume of reference region of interest initially reconstructed from images acquired by rotational angiography or volumes and / or images resulting from the mapping by superposition, subtraction or merger of volumes and / or images and recalculated with the fluoroscopic image (or volume) of active parameters corresponding fluoroscopy, which allows the user at any time during surgery, to optimize its decisions and treatment strategies, navigation instruments and equipment, control of his actions and therapeutic Evaluation of therapeutic results. The expected consequences are, firstly, improving the effectiveness and safety of the intervention, and on the other hand, decreased procedure times of radiation exposure, and the quantities of contrast medium. French patent of 05/03/2002 with extension PCT International No. FR03/01075 of 04/04/2003

La chirurgie des anévrismes intracrâniens rompus peut-être compliquée d'une thrombose artérielle. Cette complication est pourtant rarement évoquée dans la littérature. Le but de ce travail a été d'évaluer la fréquence des thromboses postopératoires, leurs conséquences sur la mortalité et la morbidité et de détecter les facteurs qui favorisent leur survenue. L'étude a porté sur une série de 250 patients opérés d'un anévrisme rompu. Un scanner cérébral et une artériographie de contrôle ont été pratiqués systématiquement entre les 10ème et 12ème jours postopératoires. Vingt-neuf patients (11,6 %) ont présenté une thrombose postopératoire. Cette complication a été plus fréquente lorsqu'il existait un hématome intracérébral ou que l'anévrisme était géant. La localisation anévrismale sur la carotide interne a été associée à une moindre fréquence des thromboses. La rupture anévrismale en per opératoire et l'expérience de l'opérateur semblent avoir joué un rôle dans leur survenue. Les relations entre le vasospasme et la constitution d'une thrombose postopératoire sont moins certaines. Les thromboses ont été révélées le plus fréquemment par une aggravation postopératoire immédiate. Elles ont été le deuxième facteur ou cofacteur de morbidité et de mortalité dans cette série. D'après ces résultats, la fréquence des thromboses postopératoires paraît habituellement sous-estimée. Leurs conséquences sont graves, d'où l'interêt du contrôle artériographique systématique qui seul, permet d'en faire le diagnostic certain et de ne pas imputer indûment une ischémie postopératoire à un vasospasme.

Les Anévrismes intracrâniens (AIC) se définissent par une hernie acquise de la parai artérielle survenant préférentiellement à une bifurcation artérielle avec une prédilection topographique caractéristique au niveau des vaisseaux de la base du crâne. Peu d'études ont abordé la place du facteur génétique dans les formes familiales d’AIC. Nous avons initié une étude originale associée à une biocollection afin d'identifier une ou plusieurs anomalies génétiques prédisposant aux anévrismes intracrâniens, reposant sur une approche de séquençage dexome haut débit. L’étape de recherche clinique constitue un prérequis indispensable à l'identification de mutations génétiques; elle consiste à identifier des formes familiales d’AIC et assurer un phénotypage extrêmement rigoureux et précis des individus, sur plusieurs générations. Le projet GAIA a initialement permis de recruter 4 grandes familles originaires de la région nantaise et de Vendée potentiellement génétiquement informatives suggérant une transmission autosomique dominante. Dans lune de ces familles, le séquençage à haut débit d’exome, a permis de mettre en évidence une mutation partagée par les membres atteints d’AIC de cette famille. Cette mutation est située dans un gène codant pour une protéine circulante en lien avec l’angiogénèse (ANGPTL6). Le dosage de cette protéine circulante pourrait apparaître comme un biomarqueur des anévrismes. L’étude initiale a évolué en biocollection ; le projet ICAN, afin d’identifier des voies de signalisation biologiques d’intérêts, permettant ainsi de mieux comprendre la physiopathologie et de proposer une prise en charge personnalisée des AIC (familiaux mais aussi sporadiques)
Intracranial Aneurysms (lA) are defined by an acquired hernia of the arterial wall arising on arterial bifurcations. There is a characteristic topographical predilection for the vessels of the skull base. Few studies have addressed the role of genetic factors in the familial forms of lA. We have conducted an original study thanks to biocollection built to identify one or more genetic variations causally related to lA formation. Our study used a high-throughput exome sequencing approach. The clinical phenotyping and the recruitment of relevant patients is a key prerequisite in order to identify genetic variations. This step consists in the identification of familial forms of lA rigorously phenotyped over several generations. The GAIA project has initially permitted the recruitment of 4 large families originating from the region of Nantes and Vendée. These families were genetically informative and an autosomal dominant transmission was suggested. High-throughput exome sequencing revealed a mutation shared by all members with lA in one of these families. This mutation is located in a gene encoding for a circulating protein related to angiogenesis (ANGPTL6). The serum level of ANGPTL6 could appear as a biomarker of lA. The initial study is now deployed toward a nationwide biocoliection; The ICAN project, in order to identify biological signaling pathways of interest, thus making it possible to better understand pathophysiology of lA. We finally aim to propose a personalized management of lA

Les anévrysmes intracrâniens (AIC) sont des malformations artérielles développées au dépend des vaisseaux qui vascularisent le parenchyme cérébral. Leur rupture provoque une hémorragie intracrânienne, appelée hémorragie sous-arachnoïdienne, responsable d'une mortalité importante ou de séquelles fonctionnelles lourdes. Le traitement préventif de ces lésions est fréquemment réalisé lors d'une procédure endovasculaire (appelée coiling), par implantation, au sein de la poche artérielle pathologique, de spires métallique en platine à détachement contrôlé (les coils). La présence de ce matériel provoque une thrombose de la poche ce qui entraine secondairement une exclusion de l'anévrysme de la circulation artérielle. Une modalité de traitement endovasculaire plus récente fait appel à un dispositif implantable innovant appelé stent "flow diverter" (FD) que l'on déploie en regard de l'orifice qui fait communiquer l'artère et l’anévrysme : le collet anévrysmal. Ces stents FD, au design particulier, associant une faible porosité à une densité de pores élevée, agissent comme des "déflecteurs" et diminuent le flux sanguin entrant et sortant de l'anévrysme. L'objectif du traitement demeure toujours l'exclusion de l'anévrysme mais celle-ci est obtenue indirectement en agissant sur la "porte d'entrée" de l'anévrysme (le collet) et non plus directement sur la poche anévrysmale elle-même. Il ne s'agit plus alors de remplir le sac anévrysmal avec des coils mais de provoquer une thrombose stable et pérenne en altérant uniquement le flux sanguin qui le pénètre. Cette modalité thérapeutique novatrice a suscité un engouement important de la part des neuroradiologues interventionnels depuis 2007, date des premières implantations en Europe. Cependant, bien que reposant sur les capacités d'un tel dispositif à modifier le flux, on constate qu'il existe très peu d'outils d'imagerie disponibles actuellement et capables de quantifier ces modifications en un délai raisonnable pour pouvoir être exploité lors du traitement endovasculaire. De cette constatation clinique est né un projet collaboratif dont la finalité était le développement d'un outil logiciel basé sur les séquences d'angiographie numérisées soustraites et capable de mesurer au moins un des aspects du flux sanguin (et donc de ses modifications). La démarche de recherche mise en œuvre s'est effectuée en trois étapes. Premièrement, une étape expérimentale portant sur la réalisation d'un modèle "optimisé" d'AIC permettant le recueil de données hémodynamiques et d'imagerie. Puis, une étape de recherche plus fondamentale comprenant deux parties: d'une part des simulations numériques réalisées dans le cadre d'un modèle 3D réaliste d'AIC et d'autre part l'analyse d'images angiographiques. Au cours de cette étape, nous avons utilisé des outils de traitement d'images existants et développé certains algorithmes, puis les avons validés avant de les implémenter sous JAVA pour créer un outil logiciel d'analyse de flux. Enfin, la dernière étape du projet a consisté en l'exploitation du logiciel pour étudier une série clinique de patients traités d'un AIC par stent FD. Elle a permis de mettre en évidence certains facteurs prédictifs d'exclusion de l'anévrysme à long terme susceptible d'avoir un impact, en temps réel, sur le traitement des AIC par stent FD
Intracranial aneurysms treatment based on intra aneurismal flow modification tend to replace traditionally coiling in many cases and not only complex aneurysms for which they were initially designed. Dedicated stents (low porosity, high pores density stents) called “flow diverter” stents are deployed across the neck of the aneurysm to achieve this purpose. The summation of three different mechanisms tend to lead to the healing of the aneurysm: immediate flow alteration due to the mechanical screen effect of the stent, physiological triggering of acute or progressive thrombus formation inside the aneurysm’s pouch and long term biological response leading in neointima formation and arterial wall remodeling. This underlying sequence of processes is also supposed to decrease the recanalization rate. Scientific data supporting the flow alteration theory are numerous and especially computational flow dynamics (CFD). These approaches are very helpful for improving biomechanical knowledge of the relations between blood flow and pathology, but they do not fit in real-time treatments. Neuroendovascular treatments are performed under dynamic x-ray modality (digital subtracted angiography a DSA-).However, in daily practice, FD stents are sized to the patient’s 3D vasculature anatomy and then deployed. The flow modification is then evaluated by the clinician in an intuitive manner: the decision to deploy or not another stent is based solely on a visual estimation. The lack of tools available in the angioroom for quantifying in real time the blood flow hemodynamics should be pointed out. It would make sense to take advantage of functional data contained in contrast bolus propagation and not only anatomical data. Thus, we proposed to create flow software based on angiographic analysis. This software was built using algorithms developed and validated on 2D-DSA sequences obtained in a swine intracranial aneurysm model. This intracranial animal model was also optimized to obtain 3D vascular imaging and experimental hemodynamic data that could be used to realize realistic computational flow dynamic. In a third step, the software tool was used to analyze flow modification from angiographic sequences acquired during unruptured IA from patients treated with a FD stent. Finally, correlation between flow change and aneurysm occlusion at long term follow-up with the objective of identifying predictive markers of long term occlusion was performed

L'IRM et les logiciels de post traitement occupent une place majeure dans l'exploration des malformations artérioveineuses cérébrales et des anévrismes intracrâniens. Pour l'étude des malformations artérioveineuses cérébrales (MAVc), les techniques d'angiographie non invasives (ARM et angioscanner) fournissent une étude anatomique précise mais contrairement à l'angiographie conventionnelle, elles n'apportent aucune information hémodynamique pourtant essentielle à la bonne compréhension de l'angioarchitecture de la malformation. Une nouvelle technique d'ARM, l'ARM dynamique, basée sur une des acquisitions répétées avec soustraction d'images avant et après injection de gadolinium, permet d'obtenir cette information cinétique. Nos travaux ont montré l'apport de cette technique non seulement pour l'exploration des MAVc mais également pour l'étude d'autres pathologies vasculaires intracrâniennes (fistules durales, anévrismes, thromboses veineuses). L'analyse dynamique de la vascularisation cérébrale permet un diagnostic rapide et fiable de la pathologie et apporte des arguments sur le pronostic, notamment sur le risque hémorragique. Initialement acquise en technique 2D, l'apparition de nouvelles antennes en réseau phasé et l'imagerie parallèle nous a permis de mettre au point une séquence d'ARM dynamique volumique (3D) conciliant haute résolution spatiale et courte résolution temporelle. Nos travaux ont montré l'intérêt de l'ARM dynamique 3D dans le suivi des MAVc radiothérapeés en analysant la réduction de taille du nidus ou la disparition du drainage veineux. Le traitement endovasculaire des anévrismes intracrâniens occupe, depuis quelques années, une place importante dans la prise en charge thérapeutique. Le suivi clinique et radiologique est essentiel car le risque de récidive reste encore mal documenté. Alors que l'ARM avec injection constitue la référence en pathologie vasculaire cervicale, cette technique est moins utilisée à l'étage intracrânien en raison du risque d'opacification veineuse. Le contraste élevé et la réduction des artefacts de flux en ARM avec injection de gadolinium en font cependant une technique très intéressante pour l'exploration des anévrysmes intracrâniens, en particulier après embolisation par coils. Nos travaux ont montré, l'apport de l'ARM avec injection de gadolinium pour la détection des récidives anévrismales post-embolisation et pour le suivi et la prise en charge des patients présentant une recanalisation précoce ou tardive
MRI and the whole of the software of post treatments hold a capital place in the exploration of cerebral arteriovenous malformations and intracranial aneurysms. In cerebral arteriovenous malformations (cAVM), the non-invasive techniques of angiography (MRA and AngioCT) provide a precise anatomical study but contrary to the conventional angiography do not bring any hemodynamic information however essential. A new technique of MRA, the dynamic MRA, based on a repeated acquisition of images and an image subtraction, makes it possible to obtain this kinetic information. Our work showed the interest of this technique in the exploration of cAVM but also in other intracranial vascular diseases (dural fistulas, aneurysms, venous thrombosis) at the same time in the detection of pathology but also in the definition of prognostic arguments in particular with the hemorrhagic risk. Initially acquired with 2D technique, the use of the techniques of parallel imagery, allowed the development of a three-dimensional (3D) dynamic MRA reconciling high space resolution and short temporal resolution. We showed the interest of the 3D dynamic MRA in the follow-up of radiosurgically treated cAVM by analyzing the reduction of size of the nidus or the disappearance of the venous drainage. The endovascular treatment of intracranial aneurysms has occupied, for a few years, an important place in the therapeutic assumption. The clinical and radiological follow-up is essential because the risk of repetitions remains badly documented. Whereas the techniques of MRA with injection are the sequences of reference in cervical vascular pathology, they are developed little in intracranial exploration because of venous overlaps. However, their capacities to obtain a high contrast and to reduce the flow artefacts make of them, techniques adapted to the monitoring of treated aneurysms by coils. Our work showed the contribution of the MRA with gadolinium injection in the detection of the aneurismal recurrences but also the interest in the management of the early and late recanalisations

L'anévrisme intracrânien est la prédisposition mortelle la plus fréquente chez le sujet jeune. Sa compréhension demeure limitée alors que nous assistons au développement de nouveaux traitements endovasculaires permettant le traitement d'anévrismes de plus en plus complexes. L'essentiel des études sur le sujet repose sur des séries cliniques peu informatives, l'utilisation de méthodes de simulation numérique limitées et cible presque exclusivement les phénomènes mécaniques intrasacculaires sans tenir compte des conséquences de l'anévrisme sur l'artère porteuse. In vitro, l'utilisation d'anévrismes en silicone au sein d'un simulateur cardiovasculaire a permis d'objectiver un impact de l'anévrisme sur l'écoulement au sein du vaisseau porteur caractérisé par une diminution de sa résistance. In vivo, cet effet a été objectivé et mesuré en IRM de flux par l'analyse des courbes de débit volumétrique. Le flux sanguin en aval des anévrismes était caractérisé par une démodulation systolo-diastolique avec diminution des index de résistance et de pulsatilité. Cet effet était fortement corrélé au volume de l'anévrisme. Les stents flow diverters permettaient une « reconstruction hémodynamique » mesurable du vaisseau porteur en restaurant un flux normo-modulé et des index de pulsatilité et de résistance dans les limites de la normale. Une méthode originale pour la segmentation de l'artère carotide interne en IRM en contraste de phase 2D a été proposée. Elle se base sur l'application de la Transformée de Fourier sur les images de phase et la prise en compte de la cohérence temporelle des vitesses au sein du voxel. La méthode a été caractérisée et comparée à deux méthodes de référence
Intracranial aneurysms are the most common lethal predisposition amongst young adults. Its understanding remains limited to date while the development of new innovative endovascular treatments are increasingly available and allow for the treatment of more and more complex aneurysms with a non negligeable rate of complications. Most of the previous studies on intracranial aneurysms are based on low informative clinical series and the use of limited numerical simulation methods. They almost exclusively target the intrasaccular mechanical phenomena irrespective of the changes in the parent vessel induced by the aneurysm. In vitro, the use of silicone aneurysms embedded in a cardiovascular simulator showed an impact of the aneurysm on the the parent vessel flow conditions characterized by a decrease of its resistance. In vivo, flow MRI allowed to quantify this effect by analyzing the volumetric flow rate curves. Downstream to the aneurysm, the blood flow was dampened and presents a systolic diastolic demodulation with a collapse of resistive and pulsatility indexes. This effect was strongly correlated to the aneurysm volume. The flow diverter stents allowed for a measurable « hemodynamic reconstruction » of the parent vessel by restoring a normo modulated flow, and normal resistive and pulsatility indexes. An original method for the segmentation of internal carotid artery in 2D phase contrast MRI was proposed. It is based on the application of the Fourier Transform on the phase images and by taking into account the temporal coherence of velocities within the voxel. The method was characterized and compared to two reference methods

Des progrès remarquables ont été réalisés ces dix dernières années dans le traitement des anévrismes endovasculaires. Les avancées technologiques permettent de traiter un nombre croissant de patients atteints d’anévrismes cérébraux par différentes procédures endovasculaires, en particulier par l’utilisation de coils détachables en platine. L’embolisation vasculaire à l’aide de coils reste néanmoins une procédure médicale complexe qui requiert une planification minutieuse est associée à des compétences techniques avancées pour être réussie. Dans ce contexte, un système de planification informatique qui permet aux radiologistes interventionnels de choisir différents coils et de tester leur comportement dans un environnement spécifique à un patient est particulièrement pertinent. Une telle approche nécessite, outre la modélisation du flux sanguin et la déformation du coil dans un anévrisme, la simulation en (quasi) temps-réel des interactions entre les coils et le flux complexes qui sont présents dans l’anévrisme. Pour parvenir à une simulation précise et rapide, nous introduisons la méthode du calcul extérieur discret (DEC) pour la simulation dynamique. La méthode DEC, initialement introduite en informatique graphique, avait pour objectif de produire des résultats visuellement convaincants mais non physiquement corrects. Nous avons réalisé une analyse détaillée des résultats et une comparaison à l’aide d’un code de calcul de référence a été menée pour comprendre la précision, la stabilité et la complexité algorithmique ainsi que les facteurs qui influencent ces aspects. Nous avons amélioré la stabilité numérique de la méthode DEC par l’utilisation de schémas de retour-arrière avancés et en optimisant la qualité des maillages utilisés dans le calcul. De plus, un compromis optimal entre la précision et le temps de calcul est choisi afin de simuler le flux sanguin de manière très rapide (quasiment temps-réel). En utilisant cette nouvelle approche, nous décrivons également un processus complet pour la simulation propre à chaque patient d’une opération d’embolisation: de la génération de maillages à l’aide d’images médicales jusqu’à au calcul de l’influence réciproque sang-coil. Nous proposons une nouvelle approche en deux phases pour la simulation temps-réel de ces interactions, premièrement en prenant en compte l’influence du flux sanguin sur les premières étapes du déploiement du coil, et deuxièmement en diminuant la vitesse du sang dans l’anévrisme résultant de la densité des coils. Cette approche permet une planification interactive de l’embolisation pour deux étapes clés de la procédure: choix et positionnement du coil suivi d’une estimation du nombre de coils à introduire pour réduire la vélocité du sang dans l’anévrisme. La procédure d’embolisation est simulée en temps-réel dans des anévrismes obtenus à partir de données patients et le status pré et post opératoire est enregistré. Nos résultats de simulations démontrent que l’influence réciproque est essentielle dans le contexte de planification d’embolisation. Enfin, nous proposons une approche préliminaire pour la simulation de l’interaction sang-réseau vasculaire lors de la formation d’un anévrisme. Les résultats de la simulation 2D en utilisant des données patients sont encourageants
Over the last decade, remarkable progress has been made in the field of endovascular treatment of aneurysms. Technological advances continue to make it possible for a growing number of patients with cerebral aneurysms to be treated with a variety of endovascular strategies, essentially using detachable platinum coils. Yet, coil embolization remains a very complex medical procedure for which careful planning must be combined with advanced technical skills in order to be successful. In this context, a computer-assisted planning system, allowing interventional radiologists to interactively select different coils and test their behavior in a patient-specific environment, could make a difference. This requires to not only model the blood and coil behavior in a patient-specific aneurysm geometry, but also to simulate the interaction between coil(s) and the complex flow occurring within aneurysm in (near) real time. In order to achieve accurate and fast simulation, we introduce the Discrete Exterior Calculus (DEC) method to hemodynamic simulation for the first time. The DEC method, initially introduced in the field of computer graphics, was aimed at visually convincing results, but not physical accuracy. A detailed analysis of the results and comparison with a reference software are performed to understand the accuracy, stability and computational efficiency of the method, as well as the factors affecting these aspects. We improve the numerical stability of the DEC method by using more advanced backtracking schemes, and more importantly by optimizing quality of the mesh used in the computation. Additionally, an optimal trade-off between accuracy and computational time is obtained to simulate the blood flow in (near) real time. Based on this new method for blood flow simulation, we describe a complete process for patient-specific simulation of aneurysm coil embolization, from mesh generation with medical datasets to computation of blood-coil bilateral influence. We propose a new approach to real-time simulation of the twofold interactions, first involving the impact of blood flow on the coil during the initial stages of its deployment, and second concerning the decrease of blood velocity within aneurysm, as a consequence of coil packing. This allows dynamical planning coil embolization for two key steps in the procedure: choice and placement of the first coil, and assessment of the number of coils necessary to reduce the blood velocity within aneurysm. The coil embolization procedure is simulated within patient-specific aneurysms in real time, and pre- and post-operative status is reported. Our simulated results demonstrated that the bilateral influence is essential in the context of planning the coil embolization surgery. Besides, we propose a preliminary framework for the simulation of blood-vessel interaction during the process of aneurysm growth. The results of the two-dimensional simulation using actual patients data sets is encouraging

L'hémorragie sous arachnoïdienne (HSA) par rupture d'anévrisme est une pathologie grave entraînant la mort dans 25 à 30% des cas. La mortalité n'est pas uniquement due à la rupture d'anévrisme mais peut également être la conséquence d'une de ses complications, le vasospasme, qui se développe, pour 30% des patients, de 4 à 12 jours après l'hémorragie. Cette complication correspond à une contraction prolongée d'une artère cérébrale qui va provoquer une réduction de la perfusion en oxygène et entraîner de graves séquelles neurologiques. Il n'existe à l'heure actuelle aucun facteur prédictif de sa survenue. De ce fait, tous les patients HSA entrant dans un service de neuro-anesthésie-réanimation sont soumis à un traitement préventif agressif, qu'ils développent ou non un vasospasme par la suite. Ce traitement peut provoquer de graves effets secondaires dans 20% des cas. Mme Sophie Garnier et le Dr. Vincent Degos ont donc constitué une cohorte prospective composée de patients caucasiens HSA qui développeront (VSP+) ou ne développeront pas (VSP-) de vasospasme durant la période à risque. L'objectif de cette thèse est donc d'identifier des biomarqueurs omics qui permettraient de prédire la survenue du vasospasme post HSA. Une première étude sur les miARNs circulant de ces patients m'a permis d'identifier hsa-miR-3177-3p et LDHA comme différentiellement exprimé entre les patients VSP+ et VSP- et a été publié dans Stroke 2018. La deuxième étude sur le transcriptome de ces patients, a mis en évidence un gène différentiellement exprimé entre ces patients et dans le temps qui est actuellement soumis
Subarachnoid hemorrhage (SAH) morbidity and mortality are not solely due to the aneurism rupture but also to the delayed neurological ischemic disorders (DNI) that could happen. Among these, vasospasm is a severe complication occurring between the 4th and 12th day after the bleeding for one third of the SAH patients. To date, there exists no predictive marker of its happening, which force physician to give any SAH patient a preventive treatment against its occurrence not exempt of severe side effects. VASOGENE cohort was built up to search by omic approaches biomarkers of vasospasm occurrence to identify at risk patients. The thesis' aim is to identify circulating biomarkers of vasospasm occurrence post SAH. Two groups of patients were present in this cohort: aSAH patients developing (VSP+) or not (VSP-) a vasospasm. A first study comparing whole blood microRNA between VSP+ and VSP- enabled us to identify has-miR-3177-3p and LHDA as good candidate biomarkers. A second work was performed on transcriptomic data comparing mRNA levels between VSP+ and VSP-. We identified another candidate gene that is currently submitted

Les avancées technologiques endovasculaires des dernières décennies ont été nombreuses ; la diversion de flux en fait partie. Lorsqu’une nouvelle approche permet de traiter de façon efficace et sûre un certain nombre de patients présentant des défis jusque-là difficiles à surmonter, son adoption en pratique clinique peut-être précoce, voire prématurée. Nous avons dans un premier travail réalisé une revue systématique sur les stents dits «Flow Diverters» (FD) et les modèles animaux. Puis nous avons mené quatre expérimentations animales évaluant l’efficacité des FDs dans différents modèles d’anévrismes canins adaptés à l’hypothèse de travail par l’application d’une méthodologie rigoureuse. Nous avons été en mesure de montrer que la technique de diversion de flux est plus à même d’occlure les anévrismes avec de petits collets, des anévrismes dont la branche couverte par le FD est occluse, ou encore quand la porosité du FD en regard de l’anévrisme est diminuée par l’opérateur. Dans le sixième travail, nous avons expérimenté les résultats de la mise en place d’un clip chirurgical sur ces FDs avant d’en déconseiller la pratique. Puis nous avons étudié la variabilité dans la décision des opérateurs d’implanter un FD pour le traitement d’un anévrisme à l’aide d’un questionnaire et ainsi montré l’importante variabilité présente. Enfin nous rapportons le design de l’étude randomisée, pragmatique, multicentrique FIAT (Flow diversion In Aneurysm Treatment) ainsi que ces résultats
Flow Diversion is one of the relevant technical improvements of the past decade in the endovascular treatment of cerebral aneurysms. When the efficacy and safety of a new tool allow treating challenging aneurysms, this adoption in daily practice can be fast even if the benefit of use is not clearly, scientifically show. We performed a systematic review of studies of these stents called “Flow Diverters” (FD) in animal models. Then we performed 4 animal studies in models we create in order to isolate the propriety of the FD we wanted to study. By using this methodology, we have been able to show that Flow Diversion is more likely to occlude small neck aneurysms, aneurysms in which the jailed branch has been occluded, or when the operator compact the FD in order to decrease the porosity of the device. In a 6th study, we test the result of the use of a clip to occlude a FD. Regarding the results of the test, we recommand to avoid clipping FDs.Then by using a questionaire; we showed the poor agreement of using FD in daily practice by using clinical vignettes. Then we presented the design and the result of the first randomized clinical study on flow diverters FIAT (Flow diversion In Aneurysm Treatment)

L'anevrysme intracrânien (AIC) est une anomalie morphologique spécifique des artères cérébrales exposant au risque, particulièrement grave, de saignement intracrânien. Malgré les progrès établis dans le traitement curatif , aucun traitement préventif de la formation des AIC n’a été prouvé chez l’Homme. L’absence de traitement non invasif et l’absence de consensus sur le traitement des AIC non rompus sont le corolaire direct d’un manque de connaissance des mécanismes physiopathologiques de la maladie anévrysmale.L’ensemble du travail exposé ici a eu pour but de mieux comprendre les mécanismes de la pathologie anévrysmale intracrânienne pouvant être la base de nouvelles stratégies préventive améliorant le traitement des AIC.Nous avons tout d'abord étudié l'influence des anomalies du tissus de soutien des artères cervicales sur la formation des AIC. Au cours de cette étude, nous avons réalisé une étude cas-témoins dont l’objectif principal était d’étudier l’association entre les anomalies morphologiques des artères cervicales et la présence d’un AIC. Les objectifs secondaires étaient premièrement d’examiner si cette association variait selon le caractère rompu ou non de l’anévrisme et deuxièmement d’examiner si la sévérité des anomalies artérielles cervicales était liée à la sévérité de la pathologie anévrismale. Nous rapportons que la prévalence des anomalies angiographiques chez les patients porteurs d’AIC est élevée. De plus l’incidence d’une pathologie rare, la dysplasie fibro-musculaire est très élevée chez les patients porteurs d’AIC comparativement à la population générale. La présence des anomalies angiographiques n’a aucun impact sur l’évolution naturelle des AIC vers la rupture, ni sur d’autres aspect comme leur taille, leurs nombres ou leur forme. Dans le cadre de notre étude, nous pensons que l’association entre les anomalies angiographiques et les AIC semble être expliquée par l’hypothèse d'une vulnérabilité du tissu de soutien pariétal (condition pathologique particulière de la paroi artérielle à l’origine de la formation des AIC). Cette condition pathologique, affecterait de manière diffuse la vascularisation cérébrale et les artères cervicales. Les AIC seraient ainsi des manifestations cliniquement « bruyantes » de pathologies vasculaires plus silencieuses affectant la paroi de l’ensemble des vaisseaux. Les anomalies morphologiques des artères cervicales témoignent de façon sensible mais très peu spécifique de l’association des pathologies du tissu de soutien avec la présence d’AIC.Dans une deuxième partie nous essayons de décrire et de caractériser une voie inédite de la formation et de la croissance des AIC, la voie de la fibrinolyse via l'activateur de plasminogène de type tissulaire (tPA). Nos données suggèrent que le tPA présent dans la circulation sanguine est suffisant pour favoriser la formation et la rupture des anévrismes. Nous avons donc proposé que le tPA vasculaire était un des responsables de la formation des AIC. Nous avons également constaté une certaine continuité dans le temps de l'influence du tPA sur le remodelage matriciel. Nous avons donc proposé le tPA vasculaire comme une nouvelle cible possible pour prévenir la progression et la rupture des AIC. Différentes expériences ont été entreprise pour inhiber sélectivement le tPA et les résultats préliminaires sont encourageants et ouvrent la voie à une stratégie thérapeutique non invasive inédite. On peut aussi imaginer que ces différentes approches puissent être combinées entre elles et avec des agents matriciels ciblant directement l’activité du tPA dans la paroi des AIC. L’amélioration des stratégies thérapeutiques dans la pathologie anévrysmale intracrânienne est définitivement un axe de recherche dont les possibilités sont immenses et les résultats nécessaires et attendus
Intracranial aneurysm (IA) is a specific morphological abnormality of the cerebral arteries that exposes to devastating intracranial bleeding. Despite the progress made in the curative treatment, no preventive treatment of IA formation has been proven in humans. The lack of non-invasive treatment and consensus on the treatment of unruptured IA are the consequences of the lack of knowledge of the physiopathological mechanisms of aneurysmal disease. All of the work presented here aims to better understand the mechanisms of intracranial aneurysmal pathology, which may be the basis of new preventive strategies improving the treatment of IA.We first studied the influence of cervical artery abnormalities on IA formation. In this study, we performed a case-control study whose main objective was to study the association between morphologic abnormalities of cervical arteries and the presence of IA. The secondary objectives were first to examine whether this association varied according to whether or not the aneurysm was broken, and secondly to examine whether the severity of the cervical arterial abnormalities was related to the severity of the aneurysmal pathology. We report that the prevalence of angiographic abnormalities in patients harboring IA is high. In addition, the incidence of a rare pathology, fibro-muscular dysplasia is very high in patients with IA compared to the general population. The presence of angiographic abnormalities has no impact on the rupture of the IA, nor on other aspects such as their size, numbers or shape. In our study, we believe that the association between angiographic abnormalities and IA seems to be explained by the hypothesis of a vulnerability of the arterial wall (a particular pathological condition of the arterial wall at the origin of IA formation). This pathological condition would affect the whole cerebral vasculature and cervical arteries. IA would thus be the clinical manifestations of more silent vascular pathologies affecting the wall of all vessels. The morphological abnormalities of the cervical arteries testify sensitively but not very specifically of the association of the arterial wall diseases with the presence of IA.In a second study, we try to describe and characterize an unprecedented pathway of formation and growth of IA : the pathway of fibrinolysis via tissue-type plasminogen activator (tPA). Our data suggest that tPA present in the bloodstream is sufficient to promote formation and rupture of aneurysms. We therefore proposed that vascular tPA was one of those responsible for training IA. We also noted a certain continuity in the time of the influence of the tPA on the matrix remodeling. We therefore proposed vascular tPA as a possible new target to prevent progression and rupture of IA. Various experiments have been undertaken to selectively inhibit tPA and the preliminary results are encouraging and open the way to an unprecedented non-invasive therapeutic strategy. It is also conceivable that these different approaches could be combined with each other and with matrix agents directly targeting tPA activity in the AIC wall. The improvement of therapeutic strategies in intracranial aneurysmal pathology is definitely an topic of ​​research whose possibilities are huge and the results necessary and expected

Le risque individuel de rupture des anévrismes cérébraux est un enjeu majeur dans la prise en charge clinique des anévrismes asymptomatiques. La rupture anévrismale se produit lorsque la contrainte intra-pariétale dépasse la contrainte à rupture du matériau composant la paroi. Notre étude a pour objectif d'être un pas vers une nouvelle mesure biomécanique du risque individuel de rupture des anévrismes cérébraux. Dans un premier temps, une étude expéri- mentale fut menée pour caractériser le comportement biomécanique de la paroi anévrismale sur 16 échantillons d'anévrismes prélevés chirurgicalement. L'expérimentation sur les échan tillons de poche anévrismale a permis de dégager trois grandes classes de tissus pour chaque sexe (homme et femme) : souple, rigide et intermédiaire. Il apparaît que tous les anévrismes non rompus appartiennent à la catégorie rigide ou intermédiaire et que tous les anévrismes rompus correspondent à la catégorie souple. Ceci permet de mettre en évidence une corrélation entre le risque de rupture et les propriétés du matériau composant la paroi anévrismale. Dans un deuxième temps, des simulations d'interaction fluide/structure (FSI) ont été réalisées pour comparer les déformations d'un anévrisme " patient spécifique " constitué d'un matériau dégradé et non dégradé. Les résultats montrent que les propriétés du matériaux ont un impact majeur sur l'ampleur de la variation de volume anévrismale diastolosystolique. Les changements en terme de variations de volume en fonction des caractéristiques du tissu sont potentiellement visualisables à l'aide de l'imagerie médicale. Une analyse des incertitudes des paramètres est aussi présentée et montre la robustesse des résultats aux incertitudes des données d'entrée. Il a ensuite été démontré sur 12 cas " patient-spécifique " d'anévrismes différents (forme, taille, localisation et conditions aux limites différentes) qu'il existe toujours une différence significative en terme de variation de volume au cours du cycle cardiaque entre un anévrisme dont la paroi est composé d'un matériau rigide et d'un matériau souple. Cette étude suggère donc que la variation de volume anévrismale pourrait être utilisée comme une base pour une évaluation individuelle du risque de rupture des anévrismes cérébraux
The individual risk of rupture of cerebral aneurysm is a major stake in the clinical treatment. The aneurismal rupture occurs when the intra-parietal stress exceeds the rupture stress of the material of the aneurismal wall. The goal of our study is to be a step toward a new biomechanical measure of an individual risk of rupture of cerebral aneurysm. First, an experimental study was performed to characterize the biomechanical behavior of the aneurismal wall on 16 samples of aneurysms removed by neurosurgery. The experimentation on the samples allowed us to reach three main categories of tissues for each sex (female and male): soft, intermediate and stiff. All the unruptured aneurysms belong to the stiff category or the intermediate category and all the ruptured aneurysms belong to the soft category. This is allowed us to give prominence to the correlation between the risk of rupture and the properties of the material of the aneurismal wall. Then, Fluid/Structure interaction computations (FSI) were performed to compare the strain of a “patient-specific” aneurysm composed of a degraded and undegraded material. The results show that the properties of the material have a major impact on the scope of the aneurismal volume variation over the cardiac cycle. The volume variation changes depending on the properties of the tissue are potentially viewable by medical imaging. A study of the uncertainties of the parameters is also proposed and shows the robustness of the results. We also demonstrated on 12 cases of “patient-specific” aneurysms that a significant difference stiff exists in terms of volume variation over the cardiac cycle between an aneurysm composed of a stiff and a soft material. This study suggests that the aneurismal volume variation could be used as a basis for an evaluation of the individual risk of rupture of cerebral aneurysms