Quantification non invasive de l'hétérogénéité de la perfusion du myocarde par analyse markovienne en imagerie nucléaire SPECT, Noninvasive quantification of myocardial perfusion heterogeneity by markovian analysis in SPECT nuclear imaging

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Biotechnologie, Instrumentation, Signal et Imagerie
pour la Médecine, la Biologie et l’Environnement
Arrêté ministériel : 7 août 2006



Présentée par
Guillaume PONS


Thèse dirigée par Laurent RIOU

préparée au sein du Laboratoire Radiopharmaceutiques
Biocliniques – INSERM U1039
dans l'École Doctorale Ingénierie pour la Santé, la Cognition
et l’Environnement


Quantification non invasive de
l’hétérogénéité de la perfusion du
myocarde par analyse markovienne
en imagerie nucléaire SPECT

Thèse soutenue publiquement le 28 avril 2011,
devant le jury composé de :
Mr Philippe FRANKEN
PU-PH CHU de Nice, Rapporteur
Mr Jean Eric WOLF
PU-PH CHU de Dijon, Rapporteur
Mr Jacques BONNET
PU-PH CHU de Bordeaux, Membre
Mr Daniel FAGRET
PU-PH CHU de Grenoble, Président
Mr Laurent RIOU
CR INSERM Grenoble, Membre
Mr Gérald VANZETTO
PU-PH CHU de Grenoble, Membre

tel-00601821, version 1 - 20 Jun 2011
Remerciements

Je tiens à exprimer mes profonds remerciements et ma gratitude

Aux membres du jury pour l’honneur qu’ils me font en acceptant de juger c e travail,

Au Professeur Daniel Fagret pour son accueil au sein du laboratoire
Radiopharmaceutiques Biocliniques, et pour avoir été à l’initiative de cette étude,

Au Docteur Laurent Riou pour ses compétences, sa disponibilité, et son aide
précieuse,

A l’ensemble des personne qui onts été indispensables à la réalisation de ce travail,
A Eric Pellegrini et Nils Johnson pour leur précieuse collaboration en programmation,
A Lotfi Slimani, Gérald Vanzetto, et Alix Martin,
A Jean-Cyril Bourre, Alex Calizzano, Jean-Pierre Caravel, et à l’ensemble du service
de médecine nucléaire du CHU de Grenoble,
A Marie-Dominique Desruet et à l’ensemble du laboratoire de radiopharmacie du
CHU de Grenoble,
A Marie-Claire Toufektsian et Carole Schwebel pour leur aide en échocardiographie,
A Alexei Grichine pour son accueil à l’IAB ,

A l’ensemble du laboratoire Radiopharmaceutiques Biocliniques,
A Mitra Ahmadi, Catherine Arnaud, René Bontron, Aurélie Bozon, Arnaud Briat,
Alexis Broisat, Elsa Cleyssac, Julien Dimastromatteo, Dominique Garin, Catherine Ghezzi,
Stéphanie Guillermet, Marion Henri, Danièle Marti-Batlle, Sandrine Martin, Jean-Paul
Mathieu, Pascale Perret, Lucie Sancey, Jakub Toczek et Julien Vollaire, pour leur
disponibilité et leur aide, leur écoute, leur soutien et leurs conseils, et pour leur bonne humeur,

A mes parents, mes deux chers frères, et l’ensemble de mes proc,h es

A Nico pour sa compréhension, son soutien, sa patience, son écoute et sa confiance.


tel-00601821, version 1 - 20 Jun 2011Table des matières
Table des matières

Liste des abbréviations ............................................................................................................. 7

Introduction Générale .............................................................................................................. 8

Première partie : Revue bibliographique ............................................................................. 11

1 Endothélium et microcirculation ................................................................................... 12
1.1 Physiologie ................................................ 12
1.1.1 Structure des artères et microcirculation coronaire ............................................ 12
1.1.2 Endothélium ....................................................................... 14
1.1.3 Vasodilatateurs ................................... 14
1.1.3.1 Le monoxyde d’azote ..................................................................................... 14
1.1.3.2 La Prostacycline ............................. 18
1.1.3.3 Les facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothéli ................................um . 19
1.1.4 Vasoconstricteurs ............................................................................................... 20
1.1.4.1 L’endothéline-1 .............................. 20
1.1.4.2 Les radicaux libres dérivés de l’oxygè ................................ne ....................... 21
1.1.4.3 Les prostanoïdes vasoconstricteurs ................................ 23
1.1.5 Effets de l’insuline sur l’endothélium ................................ 24
1.1.6 Conclusion sur la physiologie de la fonction endothéliale ................................. 26
1.2 La dysfonction endothéliale et les risques cardiovasculaires .... 27
1.2.1 La dysfonction endothéliale ............................................................................... 27
1.2.2 Dysfonction endothéliale et facteurs de risque cardiovasculaire ....................... 28
1.2.2.1 Le tabagisme ................................................................................................... 28
1
tel-00601821, version 1 - 20 Jun 2011Table des matières
1.2.2.2 La dyslipidémie .............................................................................................. 29
1.2.2.3 L’obésité ......................................... 31
1.2.2.4 L’hypertension ................................................................ 32
1.2.2.5 Le diabète ....................................... 34
1.2.2.6 L’athérosclérose .............................................................................................. 40
1.2.3 Conclusion sur la dysfonction endothéliale ....................... 42

2 Mesure de la dysfonction endothéliale et des altérations de la perfusion du
myocarde ................................................................................................................................. 43
2.1 Mesure de la dysfonction endothéliale ...... 43
2.1.1 Mesure invasive de la dysfonction endothéliale ................................................ 43
2.1.2 Mesure non invasive de la dysfonction endothéliale : Flow Mediated
Vasodilatation ................................................................................... 45
2.2 Mesure non invasive de la perfusion du myocarde ................................ 48
2.2.1 Imagerie de la perfusion du myocarde par résonance magnétique .................... 48
2.2.2 Echocardiographie de contraste ......................................................................... 51
2.2.3 Mesure de la perfusion du myocarde en médecine nucléaire ............................. 53
2.2.3.1 Principaux traceurs radioactifs du débit sanguin coronaire utilisés dans l’étude
la maladie coronaire ...................................................................................................... 54
2.2.3.1.1 Thallium 201 ............................. 54
2.2.3.1.2 Technétium-MIBI ..................................................................................... 57
2.2.3.1.3 Rubidium 82 .............................. 59
2.3 Conclusion sur les mesures de la dysfonction endothéliale et des altérations de la
perfusion du myocarde ......................................................................................................... 60

3 Hétérogénéité de la perfusion du myocarde ................................................................. 62
3.1 Hétérogénéité physiologique de la perfusion du myocarde ....... 62
3.2 Mesure de l’hétérogénéité de la perfusion du myoc ................................arde ........... 63
3.2.1 Analyse fractale .................................................................. 63
2
tel-00601821, version 1 - 20 Jun 2011Table des matières
3.2.2 Analyse markovienne ......................................................................................... 65
3.3 Conclusion sur l’hétérogénéité de la perfusion du myoc ................................arde .... 66

Conclusion générale ............................................................................................................... 68

Seconde partie : Travail expérimental ................................................................................. 69

1 Etude clinique .................................................................................................................. 70
1.1 Etude clinique de l’influence du filtre sur l’analyse markovienne de la perfusion du
myocarde en imagerie SPECT .............................................................................................. 71
1.1.1 Introduction ........................................ 71
1.1.2 Méthode .............................................................................. 71
1.1.2.1 Sélection de la population ..........