Soutenance de thèse de Zakarya BENTATOU

L’altération du tissu myocardique est la conséquence de nombreuses cardiomyopathies. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil de choix pour la caractérisation tissulaire in vivo du myocarde, à laquelle s’ajoute l’évaluation fonctionnelle du cœur. La non-compaction du ventricule gauche (NCVG) est un phénomène découvert récemment, caractérisé par la présence d’une couche myocardique hypertrabéculée pouvant résulter en une fonction cardiaque anormale. Mais la distinction entre une couche de trabéculation normale ou pathologique reste un sujet de débat, et son évaluation présente donc un intérêt majeur pour l’aide au diagnostic de la NCVG. En outre, la cartographie du temps de relaxation T1 offre un outil pertinent à la caractérisation tissulaire avancée en IRM, puisqu’elle constitue un marqueur de la fibrose myocardique avec l’utilisation d’un agent de contraste. Un des défis de l’imagerie cardiovasculaire est le mouvement respiratoire, conduisant à la nécessité un nombre important d’apnées répétées pour explorer l’intégralité du myocarde avec différents contrastes et modalités. Or, pour des patients présentant des maladies cardiovasculaires, ces apnées sont souvent difficiles à maintenir durant un examen. Les récentes techniques d’accélération multi-bandes (MB ou SMS : Simultaneous multi-slice) permettent d’acquérir plusieurs coupes simultanément et ainsi de réduire le nombre d’apnées par examen. Ce travail de thèse a permis d’établir de nouvelles techniques pour la caractérisation tissulaire du myocarde, d’une part dans l’évaluation de l’hypertrabéculation et d’autre part en intégrant les techniques SMS à l’IRM cardiaque. Dans la première partie du projet, la quantification de la trabéculation a été réalisée, grâce à un nouvel outil de segmentation semi-automatique, afin d’établir un seuil de valeurs destiné à la distinction entre la trabéculation normale et pathologique. Cet outil de segmentation a été validé chez le petit animal, puis utilisé pour la quantification des masses compactées et trabeculées, dans une cohorte de volontaires sains, et chez des patients atteints d’une cardiomyopathie hypertrophique (CMH). Les travaux de cette première partie ont permis une meilleure classification de l’excès de trabéculations et ouvrent la voie à la mise en place d’un outil facilitant le diagnostic de la NCVG. La seconde partie de ce travail de thèse était consacrée à l’implémentation des techniques d’accélération SMS à 1/ la séquence IRM cine à 7T, utilisée pour la segmentation des trabéculations et l’évaluation de la fonction cardiaque, et 2/ à la séquence MOLLI à 1,5T, permettant d’obtenir des cartographies T1. Ces nouvelles séquences développées, ont été testées sur volontaires sains et comparées aux séquences standard non accélérées. Grâce aux travaux de cette seconde partie, il est possible de réduire le temps et le nombre d’acquisition requises pour l’évaluation de la fonction cardiaque, grâce à la séquence SMS-cine, et la cartographie T1 grâce à la séquence SMS-MOLLI, rendant ainsi les examens IRM moins fastidieux pour les sujets, mais ouvrant également la perspective de les appliquer à d’autres techniques d’imagerie cardiaque avancées.

Myocardial tissue alteration is the consequence of several cardiomyopathies. Magnetic resonance imaging (MRI) is a tool of choice for in vivo tissue characterization of the myocardium, coupled with functional evaluation of the heart. Left ventricular non-compaction (LVNC) is a recently discovered phenomenon characterized by the presence of a prominent hypertrabeculated myocardial layer that can result in abnormal heart function. However, the discrimination between normal and pathological trabecular layer remains a matter of debate, and its assessment is therefore of major interest in the diagnosis of LVNC. In addition, T1 mapping offers a relevant tool for advanced tissue characterization in MRI, as it is a marker of myocardial fibrosis with the use of a contrast agent. One of the challenges of cardiovascular imaging is respiratory movement, leading to the need for numerous repeated breath-holds to explore the entire myocardium with different contrasts and modalities. However, for patients with cardiovascular diseases, these breath-holds are a heavy burden during an MRI examination. Simultaneous multi-slice techniques (SMS) are an interesting solution to acquire several slices simultaneously and thus reduce the number of breath-holds per examination. The work of this thesis has enabled the establishment of novel techniques for myocardial tissue characterization, on one hand, in the evaluation of excess of trabeculation, and on the other hand, by incorporating SMS techniques into cardiac MRI. In the first part of this project, the quantification of trabeculation was performed, using a new semi-automatic segmentation tool, in order to establish a threshold to distinguish between normal and excess of trabeculation. This segmentation tool has been validated in mice, then used for the quantification of compacted and non-compacted myocardial masses, in a cohort of healthy volunteers, and in patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM). The work of this first part has led to a better classification of trabeculations and opens the way to the implementation of a tool to improve the diagnosis of NCVG. The second part of this thesis work was devoted to the implementation of SMS acceleration techniques to 1/ cine sequence at 7T, used for trabeculation segmentation and cardiac function evaluation, and 2/ the MOLLI sequence at 1.5T, for T1 mapping. These newly developed sequences were tested on healthy volunteers and compared to standard non-accelerated sequences. Thanks to the work of this second part, it is possible to reduce the time and number of acquisitions required for the evaluation of cardiac function thanks to the SMS-cine sequence, and T1 mapping thanks to the SMS-MOLLI sequence, thus making MRI examinations less tedious for the subjects, but also opening up the prospect of applying them to other advanced cardiac imaging techniques.