Soutenance de thèse de Chloé PAPOLLA

L'insuffisance mitrale (IM) est une valvulopathie fréquente qui peut conduire à terme à une insuffisance cardiaque. Un diagnostic précis et fiable est important car la nature du traitement dépend de la sévérité de la régurgitation. Il existe différentes méthodes pour diagnostiquer et quantifier le degré de l'IM, basées soit sur une observation directe de la valve, soit sur une évaluation de la façon dont elle modifie la dynamique du flux dans les cavités cardiaques gauches. Dans ce travail expérimental in vitro, les deux approches sont explorées. Les méthodes d'échocardiographie Doppler, telles que la méthode PISA (Proximal Isovelocity Surface Area), sont couramment utilisées en cardiologie clinique pour quantifier l'insuffisance mitrale. Cependant, leurs précisions et leurs reproductibilités sont encore discutées, en particulier dans le cas d'orifices régurgitants de géométrie complexe. L'objectif de cette étude est d'évaluer la précision de la méthode PISA en fonction de la forme et du nombre de jets régurgitants. Divers types et sévérités d'IM (régurgitations centrale, oblongue et à jets multiples) sont reproduits et étudiés dans un simulateur de cœur gauche. La surface des orifices régurgitants est calculée en utilisant les méthodes PISA standard et modifiée, et est comparée à une valeur de référence. Nous démontrons que pour effectuer un diagnostic correct de l'IM, la géométrie de la zone de convergence doit être prise en compte. Ainsi, une mesure du rayon et de la largeur de la PISA est nécessaire pour une quantification précise d'une IM fonctionnelle (oblongue). Dans le cas d'une IM à double-jets, il est recommandé de considérer les deux zones de convergence. Ces travaux in vitro ont été validés cliniquement. Dans une deuxième étude, nous évaluons l'influence de l'IM sur la dynamique des fluides intraventriculaire gauche. Différentes sévérités de régurgitations sont simulées en utilisant un modèle de valve de géométrie native, et les champs de vitesses sont acquis avec un système de vélocimétrie par images de particules résolu en temps. Nos résultats montrent que la pathologie induit des perturbations du flux dans le ventricule gauche caractérisées par une augmentation de la vitesse d'entrée du flux mitral et par des valeurs élevées de pertes visqueuses d'énergie. Suite à ces acquisitions, nous avons construit des modèles d'ordre réduit en utilisant la méthode de décomposition orthogonale aux valeurs propres. Ces modèles pourront par la suite être comparés aux données numériques et cliniques. Finalement, nous avons évalué l'incidence du dispositif d'annuloplastie ajustable Kalios, développé par la start-up Kephalios, sur la pathologie et sur l'hémodynamique intraventriculaire. Nous avons démontré que ce système permet de réduire voire d'éliminer l'IM sans affecter de manière significative la dynamique de l'écoulement dans le ventricule gauche.

Mitral regurgitation (MR) is a common valvular disease that can eventually lead to heart failure. An accurate and reliable diagnosis is crucial, since the nature of the treatment depend on the severity of the regurgitation. Various methods are available to diagnose and quantify the MR severity, either based on direct observation of the valve or on the assessment of the flow dynamics alteration in the left heart chambers. In this experimental in vitro work, both approaches were explored. Doppler echocardiography methods, such as the Proximal Isovelocity Surface Area (PISA) method, are commonly used in clinical practice to quantify MR. However, their accuracy and reproducibility are still discussed, particularly in the case of regurgitant orifices of complex geometry. The aim of this study was therefore to evaluate the accuracy of the PISA method as a function of the shape and number of regurgitation jets. Various types and severities of MR (central, oblong and double-jets regurgitations) were mimicked and studied in a left heart simulator. The effective regurgitant orifice area was calculated using standard and modified PISA methods, and then compared to a reference value. We showed that for a correct diagnosis of MR, the geometry of the PISA had to be considered. A measurement of the radius and width of the PISA is necessary for an accurate quantification of a functional (oblong) MR. In the case of a double-jets MR, both PISA should be considered. This in vitro study has been clinically validated. Secondly, we investigated the influence of MR on left intraventricular fluid dynamics. Different degrees of MR were simulated using a hydrogel mitral valve of native geometry, and velocity fields were acquired with a time-resolved particle image velocimetry system. Our results demonstrated that the pathology induced flow disturbances in the left ventricle, indicated by an increase of the mitral inflow velocity and high values of viscous energy dissipation. Following these acquisitions, we developed reduced-order models using the proper orthogonal decomposition method. These models could then be compared with numerical and clinical data. Finally, we evaluated the impact of the Kalios adjustable annuloplasty device, developed by the start-up Kephalios, on pathology and intraventricular hemodynamics. We showed that this system can reduce or even avoid MR without significantly altering the flow dynamics in the left ventricle.