Intérêt en médecine et en science fondamentale

Si des améliorations techniques ont été suggérées précedemment, c’est au niveau des implications cliniques que les perspectives sont les plus intéressantes. En effet, faute d’un outil adéquat, les implications de perturbations hémorhéologiques dans le développement des maladies cardiovasculaires ne sont pas encore bien comprises. La nature spécifique des locations de ces pathologies laisse espérer que des avancées technologiques permettant la caractérisation de la rhéologie sanguine in vivo et in situ permettent de mieux comprendre et de quantifier ces phénomènes fortement dépendants des conditions d’écoulement. L’étude expérimentale présentée au chapitre 5 illustre bien l’impact d’un tel outil : il a été possible de mettre en évidence, grâce au SFSAE, qu’une augmentation locale d’agrégation pouvait provoquer la formation d’un thrombus veineux. Ce genre d’étude suggère fortement que les paramètres hémorhéologiques (idéalement in vivo et in situ) devraient être pris en compte dans l’évaluation du risque de thrombose veineuse. Des travaux futurs comportant des études animales fondées sur des protocoles similaires à celui proposé au chapitre 5 peuvent être envisagés pour apronfondir la compréhension des impacts de l’hémorheologie sur la thrombose veineuse. L’expérience décrite au chapitre 5 a permis de mettre en évidence

l’implication de l’hyperagrégation sur la phase aigue de la formation d’un thrombus. Il serait intéressant de cibler l’impact de l’hyperagrégation sur l’activation et l’adhésion plaquettaire dans la formation de la thrombose veineuse par exemple. Des mécanismes favorisant la migration des plaquettes et des globules blancs ont été avancés mais n’ont pu être mis en évidence car les animaux ont été sacrifié après 14 jours. Il serait intéressant d’examiner les mécanismes cellulaires de manière plus précise par des analyses histologiques en phase aigue juste après la formation du thrombus.

Si les ultrasons ne permettent pas une résolution à l’échelle du globule rouge, une résolution de l’ordre de 400 µm a pu être mise en évidence dans ce travail, ce qui permet une cartographie acceptable dans des vaisseaux de 5 à 6 mm de diamètre. Dans la fémorale de lapin de 2 mm de diamètre, la méthode a néanmoins permis d’obtenir des niveaux d’agrégation moyens in situ dans des conditions d’écoulement in vivo. La méthode a été validée dans ce travail à des fréquences de 9-28 MHz. Cette gamme de fréquences s’applique principalement aux vaisseaus superficiels car les hautes fréquences sont rapidement atténuées durant la propagation. Pour de très gros agrégats, la méthode devrait pouvoir s’adapter à des fréquences plus faibles, malheureusement au prix d’une résolution plus faible. Sur l’humain, l’application de la méthode est pour l’instant limitée aux vaisseaux périphériques. Une application sur la veine fémorale devra se faire à plus faible fréquence car ces vaisseaux sont enfouis plus profondément sous la peau. L’applicabilité des résultats présentés ici demeure à être démontrée. Si elle est possible, on peut envisager une étude clinique sur l’humain pour évaluer si l’hyperagrégation mesurée par la méthode ultrasonore est impliquée dans le risque de formation de thrombus veineux.

En tirant profit de l’instantanéité d’une méthode d’imagerie par rapport aux tests en laboratoire, une application clinique en surveillance de l’inflammation en soins intensifs pourrait être développée, puisque plusieurs protéines inflammatoires induisent

l’agrégation (voir Tab. 1-2). Un transducteur placé sur un vaisseau périphérique du bras pourrait permettre une détection rapide de l’inflammation, ce qui est cliniquement primordial dans le traitement aigu du choc sceptique, par exemple. La nature non invasive des ondes ultrasonores constitue un atout intéressant à ce niveau.

6.3 Conclusions

L’étude du spectre du coefficient de rétrodiffusion du sang à l’aide du SFSE ou du SFSAE permet d’obtenir une information sur la microstructure sanguine. Cette information est intéressante car elle est à l’origine du comportement non newtonien du sang à faible cisaillements, qui fait augmenter la viscosité d’un ordre de grandeur. Une caractérisation

in vivo et in situ de l’agrégation par les paramètres microstructuraux W et D a été réalisée

dans ce travail. Le lien étiologique de l’hyperagrégation sur la thrombophlébite a également été démontrée et le niveau d’agrégation suivi et caractérisé dans le temps in

vivo, montrant des perturbations localisées uniquement du coté thrombosé. Si des

améliorations restent à être apportées à la méthode (structure fractale des agrégats, validation de D, lien entre W et , indépendance à la fréquence) la démonstration de l’applicabilité de l’approche du problème par le SFSE ou le SFSAE à la caractérisation sanguine in vitro et in vivo a été clairement établie.

Bibliographie

[1] Agnelli, G. and Becattini, C., Treatment of DVT: how long is enough and how do you predict recurrence, J.Thromb.Thrombolysis., 25 (2008), pp. 37-44.

[2] Agnelli, G., Prandoni, P., Santamaria, M. G., Bagatella, P., Iorio, A., Bazzan, M., Moia, M., Guazzaloca, G., Bertoldi, A., Tomasi, C., Scannapieco, G., and Ageno, W., Three months versus one year of oral anticoagulant therapy for idiopathic deep venous thrombosis. Warfarin Optimal Duration Italian Trial Investigators, New

England Journal of Medicine, 345 (July2001), pp. 165-169.

[3] Ahmed, F., Alexandridis, P., and Neelamegham, S., Synthesis and Application of Fluorescein-Labeled Pluronic Block Copolymers to the Study of Polymer Surface Interactions, Langmuir, 17 (2001), pp. 537-546.

[4] Allard, L. and Cloutier, G., Power Doppler ultrasound scan imaging of the level of red blood cell aggregation : An in vitro study, Journal of Vascular Surgery, 30 (1999), pp. 157-168.

[5] Allard, L., Cloutier, G., and Durand, L. G., Effect of the insonification angle on the Doppler backscattered power under red blood cell aggregation conditions, IEEE

Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, & Frequency Control, 43 (1996), pp.

211-219.

[6] Alt, E., Banyai, S., Banyai, M., and Koppensteiner, R., Blood rheology in deep venous thrombosis--relation to persistent and transient risk factors, Thromb Res., 107 (2002), pp. 101-107.

[7] Armstrong, J. K., Meiselman, H. J., and Fisher, T. C., Evidence against

macromolecular "bridging" as the mechanism of red blood cell aggregation induced by nonionic polymers, Biorheology, 36 (1999), pp. 433-437.

[8] Armstrong, J. K., Meiselman, H. J., Wenby, R. B., and Fisher, T. C., Modulation of red blood cell aggregation and blood viscosity by the covalent attachment of

Pluronic copolymers, Biorheology, 38 (2001), pp. 239-247.

[9] Armstrong, J. K., Wenby, R. B., Meiselman, H. J., and Fisher, T. C., The hydrodynamic radii of macromolecules and their effect on red blood cell aggregation, Biophys J, 87 (2004), pp. 4259-4270.

[10] Baddour, R. E. and Kolios, M. C., Investigating the Effect of Cell Size on the Backscatter from Suspensions of Varying Volume Fractions, Ultrasonics

[11] Bagchi, P., Johnson, P. C., and Popel, A. S., Computational fluid dynamic

simulation of aggregation of deformable cells in a shear flow, J Biomech.Eng, 127 (2005), pp. 1070-1080.

[12] Bamber, J. C. and Dickinson, R. J., Ultrasonic B-scanning: a computer simulation,

Physics in Medicine & Biology, 25 (1980), pp. 463-479.

[13] Barber, J. O., Alberding, J. P., Restrepo, J. M., and Secomb, T. W., Simulated two- dimensional red blood cell motion, deformation, and partitioning in microvessel bifurcations, Annals of Biomedical Engineering, 36 (2008), pp. 1690-1698.

[14] Baskurt, O. K., Bor-Küçükatay, M., Yalçin, Ö., and Meiselman, H. J., Aggregation behavior and electrophoretic mobility of red blood cells in various mammalian species, Biorheology, 37 (2000), pp. 417-428.

[15] Baskurt, O. K., Farley, R. A., and Meiselman, H. J., Erythrocyte aggregation tendency and cellular properties in horse, human, and rat: a comparative study,

Am.J.Physiol, 273 (1997), pp. H2604-H2612.

[16] Baskurt, O. K. and Meiselman, H. J., Activated polymorphonuclear leukocytes affect red blood cell aggregability, Journal of Leukocyte Biology, 63 (1998), pp. 89- 93.

[17] Baskurt, O. K., Temiz, A., and Meiselman, H. J., Effect of superoxide anions on red blood cell rheologic properties, Free Radical Biology & Medicine, 24 (1998), pp. 102-110.

[18] Baskurt, O. K., Yalcin, O., Ozdem, S., Armstrong, J. K., and Meiselman, H. J., Modulation of endothelial nitric oxide synthase expression by red blood cell aggregation, American Journal of Physiology (Heart & Circulatory Physiology), 286 (2004), pp. H222-H229.

[19] Bäumler, H., Neu, B., Donath, E., and Kiesewetter, H., Basic phenomena of red blood cell rouleaux formation, Biorheology, 36 (1999), pp. 439-442.

[20] Bell, D. N., Spain, S., and Goldsmith, H. L., The effect of red blood cells on the ADP-induced aggregation of human platelets in flow through tubes, Thrombosis &

Haemostasis, 63 (1990), pp. 112-121.

[21] Bernstein, N. E., Demopoulos, L. A., Tunick, P. A., Rpsemzweig, B. P., and

Kronzon, I., Correlates of spontaneous echo contrast in patients with mitral stenosis and normal sinus rhythm, American Heart Journal, 128 (1994), pp. 287-292.

[22] Bishop, J. J., Nance, P. R., Popel, A. S., Intaglietta, M., and Johnson, P. C., Effect of erythrocyte aggregation on velocity profiles in venules, American Journal of

Physiology (Heart & Circulatory Physiology), 280 (2001), pp. H222-H236.

[23] Bishop, J. J., Nance, P. R., Popel, A. S., Intaglietta, M., and Johnson, P. C., Erythrocyte margination and sedimentation in skeletal muscle venules, American

Journal of Physiology (Heart & Circulatory Physiology), 281 (2001), pp. H951-

H958.

[24] Bishop, J. J., Popel, A. S., Intaglietta, M., and Johnson, P. C., Effects of erythrocyte aggregation and venous network geometry on red blood cell axial migration,

Am.J.Physiol Heart Circ.Physiol, 281 (2001), pp. H939-H950.

[25] Boynard, M. and Lelievre, J. C., Size determination of red blood cell aggregates induced by dextran using ultrasound backscattering phenomenon, Biorheology, 27 (1990), pp. 39-46.

[26] Briley, D. P., Giraud, G. D., Beamer, N. B., Spear, E. M., Grauer, S. E., Edwards, J. M., Clark, W. M., Sexton, G. J., and Coull, B. M., Spontaneous echo contrast and hemorheologic abnormalities in cerebrovascular disease, Stroke, 25 (1994), pp. 1564-1569.

[27] Brooks, D. E., Russell, G., Janzen, G., and Janzen, J., "Mechanisms of erythrocyte aggregation," in: Erythrocyte mechanics and blood flow, Cokelet, G. R., Meiselman, H. J., and Brooks, D. E. (eds.), Liss,A.R., Inc., New York, 1980, pp. 119-140. [28] Brooks, D. E. and Seaman, G. V. F., The effect of neutral polymers on the

electrokinetic potential of cells and other charged particles. I. Models for the zeta potential increase, Journal of Colloid & Interface Science, 43(3) (1973), pp. 670- 686.

[29] Cabel, M., Meiselman, H. J., Popel, A. S., and Johnson, P. C., Contribution of red blood cell aggregation to venous vascular resistance in skeletal muscle, American

Journal of Physiology (Heart & Circulatory Physiology), 272 (1997), pp. H1020-

H1032.

[30] Campbell, I. A., Bentley, D. P., Prescott, R. J., Routledge, P. A., Shetty, H. G., and Williamson, I. J., Anticoagulation for three versus six months in patients with deep vein thrombosis or pulmonary embolism, or both: randomised trial, BMJ, 334 (Mar.2007), pp. 674.