Projets nationaux

SIMRIC

Simulateur pédagogique mécaniquement Réaliste pour les Interventions Cardiaques

 

Depuis quelques années, des procédures consistant à introduire des cathéters dans le cœur permettent d’améliorer le pronostique des patients en arythmie en ciblant les zones pathogènes pour appliquer la thérapie. Pour les patients avec insuffisance cardiaque, une thérapie possible consiste à introduire des sondes de stimulation pour resynchroniser les ventricules. 

Malgré la capacité de simuler tous les aspects de ce type d’intervention (introduction du cathéter, signaux électriques, imagerie,…), il n’existe pas à ce jour de simulateur intégrant l’ensemble de ces caractéristiques.

L’objectif de ce projet était de développer un simulateur pour la manipulation des cathéters d’électrophysiologie sur un modèle mécaniquement réaliste, et de proposer à l’opérateur des scénarios d’arythmies réalistes reproduisant les signaux électriques correspondant.

 

Le projet SIMRIC a reçu un financement de l’IDEX de Bordeaux dans le cadre du Programme d’Investissement d’Avenir.

PURKINJE CRA

Caractérisation du Réseau de Purkinje de la cellule à l’organe, basée sur l’imagerie du tissu cellulaire et des données cliniques

 

Ce projet a pour objectif de caractériser le comportement et la structure du Réseau de Purkinje (RP) afin de mieux comprendre son rôle dans la genèse des arythmies et de développer de nouvelles thérapies interventionnelles. Cela implique de développer de nouvelles techniques d'imagerie, la réalisation d'expériences aux niveaux cellulaires et tissulaires, l’acquisition enregistrements cliniques de l'activité électrique du RP, et d’intégrer l’ensemble de ces données dans un modèle informatique. Ce modèle permettra de mieux comprendre comment les dysfonctions observées au niveau cellulaire ou tissulaire dégénèrent en arythmie de niveau de l'organe entier permettant une meilleure stratification des patients à risque.

 

Ce projet a reçu un financement de la région Aquitaine Limousin Poitou-Charentes dans le cadre de l’appel à projets volet Recherche 2016 (Dossier n°2016-1R30113)

Equipex MUSIC

Plateforme multi-modale d'exploration en cardiologie

 

Via ce projet MUSIC un outil d'exploration multimodal a été créé, combinant les différentes technologies existantes dans l’étude des désordres électriques cardiaques, afin de permettre une évaluation multiparamétrique des pathologies, et un guidage du traitement sur une seule et même plateforme. L'équipement intègre plusieurs technologies jusqu'alors utilisées séparément : IRM, Rayons X, systèmes de localisations de cathéters en 3D, systèmes de cartographie électrophysiologique invasive et non invasive. Ces éléments sont inter-connectés grâce à un outil logiciel développé par les partenaires académiques, capable de recaler ces informations dans un même système de coordonnées spatio-temporelles. L'enjeu considérable est de faire converger des paramètres complémentaires, issus de technologies différentes, et développées par différents constructeurs. L'équipement est implanté au cœur de l'hôpital, et destiné à la prise en charge de patients. 

MUSIC est utilisé dans un consortium international, à des fins thérapeutiques, dans plus de 20 hôpitaux internationaux en 2017.  

 

Ce travail a bénéficié d'une aide de l'Etat gérée par l'Agence Nationale de la Recherche au titre du programme "Investissements d'avenir" portant la référence "ANR-11-EQPX-0030."

 

Pour en savoir plus...

FFC ROTOR

Mécanismes de mort subite

 

Le but principal de ce projet est d’évaluer la fibrose et le remodelage électrophysiologique des oreillettes, de caractériser les “drivers” réentrants (“rotors”) ou focaux perpétuant la fibrillation atrial et analyser leur relation avec les modifications de la structure atriale. Spécifiquement, nous pensons établir une relation entre réentrée et remodelage structural. Ce projet va permettre de clarifier comment le remodelage structural a un rôle dans la perpétuation de la FA et des rotors ce qui ouvrirait la voie à de nouvelles perspectives diagnostiques d’algorithme (mise au point de traitement de signal) et thérapeutiques (site optimal d’application de la thermoablation).

 
HR-CEM

Modèles numériques haute-résolution de l'électrophysiologie cardiaque

 

Les objectifs du projet HR-CEM sont :

  • créer des modèles numériques haute-résolution du coeur entier et du torse incluant les quatre chambres et le réseau de conduction spécialisé.
  • proposer des techniques numériques de grande envergure et vérifiées, des stratégies de développement et un logiciel numérique de haute performance afin d'implémenter les modèles définis numériquement.
  • contruire des modèles numériques cardiaques et évaluer leur performance en comparant les résultats de simulation avec les données expérimentales, humaines et animales. Cette comapraison aura un double objectif : Premièrement, les données contribueront directement à l'objectif 1 sur la modélisation. Deuxièmement, la mise en œuvre numérique de ces modèles sera comparée aux enregistrements électriques in vivo et ex vivo pour validation. Finalement, les modèles numériques deviendront prédictifs.

 

Ce travail a bénéficié de l'‘Agence Nationale de la Recherche (ANR)’ dans le cadre Programme MONU 2013. (Convention n°ANR-13-MONU-0004-04)

MIGAT

Logiciel de traitement d’images multi modalités applicable au guidage de l’ablation cardiaque

 

Les désordres électriques cardiaques sont une cause majeure de morbi-mortalité dans le monde. L’ablation par cathéter fait partie des recommandations dans la prise en charge des arythmies atriales et ventriculaires. Les systèmes de localisation de cathéters permettent aujourd’hui une cartographie tridimensionnelle de l’activité électrique cardiaque. Il devient donc possible d’intégrer des images tridimensionnelles acquises avant la procédure et de fusionner ces images avec les cartes électrophysiologiques.

 

MIGAT vise à développer sur 3 ans un logiciel intégré, compatible avec un futur marquage CE/FDA, pour traiter et fusionner les données issues de diverses modalités non invasives et à valider en pratique clinique un guidage multi modalités de l’ablation 

 

Ce travail a beneficié du soutien de l'ANR (ANR-13-PRTS-0014-01).

NOVELECGi

Imagerie des sources et substrat, électrocardiographique non-invasive tri-dimensionnelle

 

L’imagerie électrocardiographique non-invasive est un nouvel outil prometteur pour fournir une imagerie panoramique de haute résolution de l'électricité cardiaque grâce à des électrodes positionnées sur la poitrine. Nous avons récemment appliqué avec succès cet outil à l'étude et au traitement de la fibrillation auriculaire et le projet en cours permettra de prolonger notre travail précédent à l'étude de la fibrillation ventriculaire. Toutefois, cela nécessitera la validation de nouveaux outils d'analyse du signal et des améliorations à la résolution du problème inverse. Les principaux objectifs de NOVELECGi sont donc (i) d'appliquer et de développer davantage l'imagerie électrocardiographique non-invasive tridimensionnelle de la fibrillation ventriculaire, (ii) d’améliorer notre compréhension fondamentale des mécanismes déclencheurs et de substrat sous-jacents la mort subite, et (iii) d'améliorer les méthodes actuelles de prévention, diagnostic et de traitement de  ces troubles du rythme.

 

NOVELECGi est un projet de recherche fondamental et clinique qui mènera à des progrès significatifs dans la compréhension, prévention et traitement de la mort subite.

TACIT

Thermo Ablation Cardiaque guidée par Imagerie de Température

 

Les objectifs de ce projet de recherche sont de développer une imagerie cardiaque de température robuste et fiable pour améliorer l’efficacité et la sécurité des ablations radiofréquences (RF). L’efficacité de l’ablation RF par cathéter dans le traitement des arythmies cardiaques a déjà été prouvée. Cependant, le manque de visualisation en temps réel de la formation de la lésion en pratique clinique courante rend difficile l’évaluation de la taille de la lésion thermique induite au cours de la procédure.

 

Dans le projet « TACIT », des méthodes d’acquisition IRM, un traitement d’images en temps réel et une instrumentation compatible IRM dédiée seront développés pour permettre la visualisation en ligne de la formation de la lésion thermique pendant la procédure d’ablation.

 

Ce travail a beneficié du soutien de l'ANR (ANR-11-TecSan-003-01).

TEMPO

Mécanismes de déclenchement d’activité ectopique et de substrat des veines pulmonaires

 

L'objectif principal du projet TEMPO est d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes de déclenchement et du maintien des fibrillations auriculaires par les veines pulmonaires (VPs) au niveau moléculaire, cellulaire et clinique pour améliorer le diagnostic invasif et non-invasif et optimiser les thérapies curatives. TEMPO est organisé en 4 lots de tâches complémentaires: 1) Caractérisation moléculaire, cellulaire et clinique de l’électrophysiologie des VPs avec un accent particulier sur les postdépolarisations à l’origine des ectopies; 2) Déterminer les effets de l'étirement des VPs dans la genèse des ectopies; 3) Etudier l’effet de la stimulation adrénergique et de la stimulation vagale des VPs dans le déclenchement de la FA; 4) Etudier l’architecture tissulaire des VPs pour comprendre son rôle dans l’initiation et le maintien des activités ectopiques au niveau cellulaire et clinique.

 

Ce travail a beneficié du soutien de l'ANR (ANR-12-BSV1-0029-02).

WAYLESS

Une nouvelle thérapie pour arrêter la fibrillation ventriculaire avec WAYLESS: large surface donnant des stimulations de surface à faible énergie

 

La stratégie de base de WAYLESS est de minimiser les besoins énergétiques pour arrêter la Fibrillation Ventriculaire (FV) en utilisant une stimulation de surface DC à basse énergie administrée par des électrodes stratégiquement placées sur de larges zones du cœur. Cela implique de combiner des approches informatiques et expérimentales avancées pour déterminer les protocoles de stimulation WAYLESS et les configurations d'électrodes capables de réduire les besoins en énergie de défibrillation en dessous des dommages tissulaires et des seuils de douleur. En conséquence, WAYLESS sera d'abord développé in silico en utilisant une approche computationnelle rapide, rentable et éthique pour simuler et étudier la FV dans un cœur humain virtuel. Après avoir déterminé in silico les configurations optimales des électrodes et les protocoles de stimulation, WAYLESS sera ensuite testé et validé expérimentalement en utilisant une approche d'imagerie optique robuste pour étudier la FV dans des préparations de tissus de mammifères perfusés et des cœurs intacts ex vivo.

ANR JCJC

CARTLOVE

 

Contrôle des ablations radiofréquence par thermométrie (IRM) pour les oreillettes et les ventricules

 

L'ablation par cathéter est la pierre angulaire du traitement curatif de l'arythmie, mais le succès de cette procédure pour les arythmies complexes comme la tachycardie ventriculaire et la fibrillation auriculaire, nécessitant une isolation électrique complète, est actuellement limité par un manque de visualisation de la formation des lésions durant la procédure.

Le projet CARTLOVE vise à apporter des solutions à des limitations connues du traitement par ablation radiofréquence (RF) des arythmies cardiaques. Il a pour objectif d’améliorer significativement l’évaluation de l’étendue de la lésion créée en proposant une visualisation instantanée pendant l’ablation grâce à la thermométrie IRM.

L’IRM de température offre la possibilité de contrôler en temps réel la quantité d’énergie déposée au niveau du tissu arythmogène et de définir précisément la taille de la zone d’ablation. Ceci permettrait de réduire considérablement les échecs dus à des ablations partielles de la zone arythmogène. L’imagerie de température par IRM (à 1°C d’incertitude) pour contrôler l'ablation dans l’oreillette nécessite une amélioration de la résolution spatiale.

ANR JCJC

Amélioration de l'imagerie cardiaque non invasive par caractérisation de la cicatrice

Amélioration de l'imagerie cardiaque non invasive par caractérisation de la cicatrice

 

L'imagerie électrocardiographique non invasive (ECGi) est une technologie prometteuse pouvant jouer un rôle majeur en clinique. Elle permet la visualisation de la propagation de l'activité électrique sur la surface du cœur, permettant ainsi d'identifier les conductions ré-entrantes (tourbillons électriques) présentes lors de troubles du rythme pour le diagnostic et pour l’aide à la thérapie par ablation. L’ECGi enregistre des potentiels électriques sur le corps et résout un problème mathématique inverse en utilisant une géométrie personnalisée du cœur et du torse. Cependant, la présence de cicatrices dans le cœur provoque des artefacts dans les résultats puisque les potentiels électriques dans ces régions sont atténués et complexes. Ceci est problématique car c’est au niveau des cicatrices que sont localisés les motifs qui soutiennent les ré-entrées. De meilleures solutions du problème inverse pourraient être obtenues si l'information structurelle disponible auprès de l'IRM était intégrée dans le processus. Nous faisons l’hypothèse que l’ECGi peut être significativement amélioré par une meilleure incorporation de données d'IRM dans une nouvelle méthodologie inverse basée sur la paramétrisation des sources. La modélisation informatique évaluera la contribution des structures spécifiques aux potentiels de surface du corps, caractérisera les sources en tant que fonctions de la géométrie des cicatrices et générera des données synthétiques pour la validation de la méthode.

UNMASC

Compréhension des mécanismes de remodelage lors de l’évolution de la fibrillation auriculaire pour le développement de meilleurs traitements

 

 

La fibrillation atriale (FA) est le plus commun des troubles du rythme cardiaque associé à un pronostique défavorable. Avec l’évolution de la maladie on observe une phase de transition caractérisée par une augmentation de la fréquence et de la durée des épisodes de FA dont la nature et le développement restent méconnus. Il est important de comprendre les mécanismes de ces altérations, le rôle des facteurs intrinsèques, et de trouver de nouveaux biomarqueurs. Ce projet a pour but de clarifier dans un modèle de brebis en FA (comparable à l’homme) les processus de remodelage survenant lors de cette phase afin d’améliorer la prise en charge de la FA. Pour répondre à cette problématique, nous utiliserons des méthodes d’investigation de recherche clinique et fondamentale permettant une étude de la fonction cardiaque de l’animal à la molécule. Nous anticipons qu’une compréhension de ces mécanismes ouvrira de nouvelles perspectives thérapeutiques permettant de cibler le substrat arythmogène.

ANR PRC

Relations entre dysfonction endothéliale, obstruction et mort subite dans la cardiomyopathie hypertrophique

Relations entre dysfonction endothéliale, obstruction et mort subite dans la cardiomyopathie hypertrophique 

 

 

La cardiomyopathie hypertrophique (CMH) est une pathologie cardiaque héréditaire chronique et invalidante qui touche 1/500 personnes. Elle peut se compliquer (65% des patients) d’obstruction intra-ventriculaire gauche (VG) responsable de symptômes d’effort (dyspnée, douleurs thoraciques, lipothymies) limitant les activités physiques quotidiennes, d’insuffisance cardiaque ou encore de mort subite (1%/an). L’obstruction intra-VG est un phénomène dynamique multifactoriel, complexe, en partie influencé par les variations de charge (dont le retour veineux périphérique). L’équipe de recherche translationnelle (clinique et expérimentale) du Pr Lafitte et du Dr Réant a déjà récemment objectivé que l’obstruction intra-VG provocable dans la CMH pouvait être influencée par la position et les modalités de réalisation d’un test d’effort et donc le retour veineux. En parallèle de cela, il a été également démontré, par d’autres équipes, que la CMH pouvait être associée à une dysfonction endothéliale et micro-vasculaire périphérique. L’objectif scientifique principal de ce projet sera d’étudier la relation entre, d’une part le degré de dysfonction endothéliale et d’anomalie du réseau veineux des membres inférieurs chez des patients porteurs de CMH symptomatiques (dyspnée ou douleur thoraciques d’effort) et, d’autre part le degré d’obstruction intra-VG de repos et/ou de l’obstruction provocable (=latente) à l’orthostatisme et à l’effort sur tapis de marche. L’objectif secondaire sera d’étudier la relation entre, d’une part cette dysfonction endothéliale et veineuse et, d’autre part les marqueurs connus de risque rythmique ventriculaire dans la CMH.

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