Maladies cardiovasculaires, Onco-Cardiologie, Imagerie multimodale, Tomographie par émission de positon, Échocardiographie

Parmi les causes les plus fréquentes de l'atteinte de la fonction cardiaque, on trouve l'interruption du flux sanguin dans une coronaire, conduisant à l'hypoxie et à la diminution des apports nutritifs dans le territoire ischémique, et l'altération du métabolisme cardiaque lié à une pathologie systémique ou à un effet iatrogène. Dans les deux cas il existe un lien étroit entre la vascularisation et le métabolisme cardiaque, c'est pourquoi l'exploration combinée de ces deux paramètres serait une source d'information importante pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques sous-jacents. Actuellement, l'imagerie médicale est utilisée larga manu pour suivre l'anatomie, la fonction et la vascularisation du coeur, mais l'imagerie métabolique reste peu utilisée en cardiologie. L'une des raisons vient du fait que l'imagerie métabolique repose essentiellement sur la tomographie par émission de positons (TEP) au 2-désoxy-2[18F]-fluoro-D-glucose (FDG), alors que le glucose n'est pas le substrat principal du myocarde (environ 30% du métabolisme au repos). Partant de l'hypothèse que l'imagerie du métabolisme glucidique cardiaque était importante pour explorer le lien entre vascularisation et métabolisme cardiaque, nous avons développé une approche d'imagerie multimodale préclinique appliquée à deux paradigmes. Dans un premier paradigme, nous avons exploré les effets cardiotoxiques d'un médicament anti-angiogénique. Les effets de l'administration du sunitinib, un inhibiteur des récepteurs à activité tyrosine kinase, ont été étudiés d'un point de vue diagnostique et thérapeutique par imagerie cardiaque chez la souris. Nous avons démontré que le sunitinib induit d'abord une adaptation du métabolisme cardiaque, détectable en TEP par une augmentation de la captation du FDG, puis est suivie d'une diminution du flux métabolique. La corrélation des résultats d'imagerie avec des analyses protéomiques a montré que le myocarde passe d'un métabolisme aérobie à un métabolisme anaérobie puis devient progressivement insulino-résistant. La carence en substrats énergétiques pourrait expliquer que le coeur développe une dysfonction diastolique observable par échocardiographie. Sur un plan pratique nous avons montré que l'administration d'un antagoniste des récepteurs à l'endothéline supprime les effets cardiotoxiques du sunitinib chez la souris, suggérant une utilité potentielle comme traitement adjuvant en clinique. Dans un second paradigme, nous avons exploré l'infarctus du myocarde grâce à un nouveau système d'imagerie préclinique hybride développé dans notre laboratoire, qui combine la TEP et l'imagerie ultrasonore ultrarapide (IUU). Nous avons tout d'abord réalisé l'acquisition multiparamétrique simultanée de la captation du FDG, de la perfusion myocardique grâce au Doppler ultrasensible, et de la dureté tissulaire grâce à l'imagerie par ondes de cisaillements. La TEP/IUU nous a permis de mieux différencier les zones viables et non-viables après ischémie aiguë du myocarde. La zone infarcie présentait une absence de perfusion, une diminution de la captation du FDG et une augmentation de la dureté tissulaire due au remodelage cicatriciel. Dans la zone bordante l'infarctus, la captation du FDG préservée et l'augmentation de la dureté tissulaire ont été interprétées comme liées à une dysfonction diastolique. Ce travail de thèse démontre l'intérêt de l'imagerie multimodale pour des applications cardiovasculaires. L'utilisation de l'imagerie métabolique en combinaison avec l'imagerie de la fonction cardiaque nous a permis de mieux comprendre les mécanismes cardiotoxiques du sunitinib. La conception et la validation de notre système original d'imagerie multiparamétrique TEP/IUU permet de réaliser des acquisitions simultanées pour étudier le lien entre la vascularisation, le métabolisme, la dureté tissulaire et la fonction cardiaque.