Source: The Conversation – in French – By Alain Lalande, Maitre de conférences, Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC)
L’ESSENTIEL
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La dissection aortique est une affection cardiovasculaire particulièrement grave, entraînant un taux de mortalité élevé.
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Sa forme chronique évolue souvent vers un anévrysme de l’aorte qui risque d’entraîner sa rupture.
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Un nouveau projet de recherche ambitionne de créer, pour chaque patient, un « jumeau numérique », autrement dit un modèle personnalisé permettant de prédire l’évolution de la maladie.
La dissection aortique est une pathologie cardiovasculaire grave, potentiellement fatale. Elle résulte de la déchirure de la couche interne de la paroi de l’aorte, la plus longue artère du corps humain, qui transporte le sang riche en oxygène du cœur vers les organes.
Le sang qui s’infiltre entre les différentes couches de la paroi de l’aorte les sépare et crée un « faux chenal » (le vrai chenal étant le passage habituel du sang dans l’artère). Ce faux chenal fragilise l’aorte, et peut mener à sa rupture. Par ailleurs, il peut progresser dans la paroi, et toucher d’autres artères, les fragilisant elles aussi.
La prise en charge chirurgicale des formes les plus graves de dissection aortique doit être rapide, car son taux de mortalité est très élevé.
L’un des problèmes majeurs concernant la dissection aortique est que, même après un traitement chirurgical, les patients peuvent développer une forme chronique, laquelle présente le risque d’évoluer vers un anévrysme augmentant le risque de rupture.
Pour tenter d’anticiper une telle évolution, le projet « Aortic Dissection Evaluation Prediction from Digital Twin » (ADEPT) a été mis en place. Celui-ci vise à mettre au point un jumeau numérique personnalisé de l’aorte pour les patients atteints de dissection aortique chronique, afin de prédire leur risque de développer un anévrysme.
Alors que pour l’instant, seuls des critères anatomiques sont utilisés, le projet ADEPT ambitionne d’intégrer un grand nombre de données différentes afin de fournir une évaluation multifactorielle du risque.
Deux types de dissections aortiques
Chaque année, en France, environ 5 adultes pour 100 000 habitants sont victimes de dissection aortique. En 2022, selon Santé publique France, 2 726 patients avaient été hospitalisés pour une dissection aortique (1 729 hommes et 997 femmes). L’âge moyen des patients hospitalisés était de 67,1 ans.
Le risque de dissection aortique augmente à mesure que l’on vieillit. Le facteur de risque dominant est l’hypertension artérielle (76,6 %), suivi des antécédents d’athérosclérose (27 %), d’un anévrysme aortique connu (16 %), d’une chirurgie cardiaque antérieure (16 %), du syndrome de Marfan (5 %), d’une cause iatrogène (autrement dit, provoquée par un acte médical ou un médicament ; 4 %) et de la consommation de cocaïne (1,8 %). Les hommes sont davantage touchés que les femmes.
Selon la localisation de la déchirure à l’origine de la dissection aortique, celle-ci est classée soit en dissection de type A, soit en dissection de type B. Le type A, correspond à une dissection qui touche l’aorte ascendante (située juste après le cœur), tandis que pour le type B la dissection affecte exclusivement la crosse aortique et l’aorte descendante.
La dissection de type A constitue une urgence chirurgicale vitale. Son taux de mortalité est très élevé, de l’ordre de 50 % à deux jours, et jusqu’à 80 % à une semaine si elles ne sont pas opérées en urgence.
Les patients doivent être adressés sans tarder à un chirurgien cardiaque capable de prendre en charge cette pathologie. L’opération consiste à supprimer la portion de l’artère atteinte, afin d’éviter la rupture. Il s’agit d’une chirurgie lourde et très délicate. Après une chirurgie de dissection aortique de type A, plusieurs séquelles sont possibles, à court et à long terme. Les principales sont neurologiques (survenue d’un accident vasculaire cérébral, par exemple), cardiaques (insuffisance aortique, insuffisance cardiaque ou troubles du rythme, par exemple une fibrillation auriculaire), aortiques, vasculaires et respiratoires.
Quels symptômes doivent alerter ?
Les symptômes qui doivent alerter sont principalement une douleur brutale et très intense survenant dans la poitrine ou dans le dos, parfois décrite comme une sensation de déchirure. Cette douleur peut également s’étendre vers l’abdomen. Autres signaux d’alerte : un malaise, une perte de connaissance, un essoufflement soudain ou l’apparition de signes neurologiques (difficulté à parler ou trouble de la vision).
La dissection de type B est le plus souvent prise en charge médicalement, en administrant notamment un traitement visant à lutter contre la tension artérielle. Dans certains cas, la pose d’une endoprothèse peut être envisagée. La dissection aortique de type B évolue fréquemment vers une forme chronique nécessitant un suivi prolongé.
La dissection aortique de type B est compatible avec une vie quotidienne relativement normale, mais elle nécessite une surveillance cardiovasculaire à vie. Cela implique généralement un contrôle strict de la tension, un traitement médical et une surveillance régulière de l’aorte par scanner ou IRM, avec parfois des restrictions sur les efforts très intenses. Cette forme chronique de dissection chronique peut rester stable pendant des années, mais expose à une dilatation progressive de l’aorte, un anévrysme, une nouvelle dissection ou, plus rarement, une rupture.
Le problème est que les dissections aortiques de type B évoluent vers une dégénérescence anévrysmale dans près de 60 % des cas. Pour prédire ce type d’évolution, le projet ADEPT propose une approche innovante, fondée sur la mise au point d’un jumeau numérique spécifique de chaque patient.
Intégrer un maximum de données pour mieux prédire
Actuellement, la prise en charge de la dissection aortique chronique se fait à partir de considérations anatomiques tels que le diamètre de l’aorte, la taille de la porte d’entrée de la dissection, la perméabilité du faux chenal. Cependant, il est maintenant reconnu que l’anatomie, et en particulier le diamètre seul, ne permet pas d’anticiper une évolution de la dissection aortique chronique vers un anévrysme qui nécessiterait une prise en charge chirurgicale.
Le projet ADEPT ambitionne d’améliorer l’anticipation de ce risque évolutif, et d’optimiser le suivi clinique des patients dans le cadre d’une chirurgie de type A entraînant une dissection chronique de type B. Il s’appuiera sur des données issues de différentes technologies : imagerie, modélisation du flux sanguin, caractérisations biomécanique et histologique du tissu aortique, analyse de marqueurs sanguins.
L’objectif est de réaliser un jumeau numérique spécifique pour chaque patient, à partir de l’ensemble de ces données :
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Données biomécaniques : la biomécanique est l’étude des propriétés mécaniques des tissus biologiques et de leur réponse aux forces physiques. Dans le cas de la dissection aortique, la biomécanique peut fournir des informations précieuses sur les facteurs qui contribuent au développement et à la progression de la dissection aortique. Concrètement, lors de la chirurgie de dissection de type A, des échantillons de la partie opérée seront prélevés et soumis à divers tests (de résistance, de fatigue) afin de déterminer les effets sur le tissu aortique des contraintes auxquelles est soumise l’artère (contraintes qui finissent par la déformer). La composition du tissu sera aussi étudiée (le pourcentage de diverses sortes de protéines intervenant dans l’élasticité de l’aorte – comme l’élastine et le collagène – sera notamment calculé). Toutes ces informations seront directement intégrées dans le jumeau numérique du patient.
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Données d’IRM de flux en quatre dimensions : des séquences d’imagerie en IRM de type flux 4D permettront d’obtenir une modélisation 3D du flux sanguin au sein de l’aorte du patient au cours du cycle cardiaque. À partir de cette modélisation en 3D (facilitée par l’avènement d’outils d’intelligence artificielle permettant de traiter un grand nombre d’images), différents paramètres seront automatiquement extraits au niveau de la paroi de l’aorte et au sein de sa lumière (l’espace libre à l’intérieur de l’artère où circule le sang). Cette modélisation numérique poussée sera la base du jumeau numérique.
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Données de marqueurs sanguins : ce projet vise à identifier des marqueurs sanguins de la dissection aortique, autrement dit des protéines dont l’augmentation dans le sang pourrait indiquer un risque de survenue d’événement indésirable. Il s’agira, par exemple, de détecter certaines enzymes dont on sait qu’elles jouent un rôle clé dans la dégradation de la paroi de l’aorte. Pour les détecter précisément, des sondes moléculaires fluorescentes sont développées. Ces capteurs seront capables de « s’allumer » lorsqu’une enzyme spécifique est active.
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Données de fantômes de dissection aortique : dans ce contexte, un fantôme est un modèle artificiel reproduisant les caractéristiques anatomiques et physiques d’un organe. Concrètement, il s’agira de valider la modélisation 3D/4D obtenue à partir de l’IRM sur des aortes constituées de matériaux synthétiques. La forme des fantômes devra être la plus réaliste possible et se basera sur des examens d’imagerie obtenus sur des patients. La conception de ces fantômes constituera un défi, notamment au niveau du « flap » (la lame de tissu résultant de la déchirure, séparant vrai et faux chenal). L’expérimentation sur plusieurs fantômes avec des anatomies différentes permettra de renforcer le modèle numérique et donc le jumeau numérique. À partir de la création de fantômes spécifiques à chaque patient, on peut simuler une opération chirurgicale de type pose d’endoprothèse. Ce système pourra être utilisé pour la formation des jeunes chirurgiens.
Nous espérons que ce jumeau numérique permettra, pour chaque patient, de mieux estimer le risque de rupture d’anévrysme suite à une dissection aortique. Une fois le processus mis au point, cette modélisation affinera leur prise en charge et leur suivi, sans alourdir les procédures d’examen.
À propos du projet : Le projet « Aortic Dissection Evaluation Prediction from Digital Twin » (ADEPT) est un projet collaboratif réunissant l’Université Bourgogne Europe, le CHU Dijon Bourgogne et deux entreprises : ennoïa et CASIS. D’un coût total estimé à 4,8 millions d’euros, il a reçu une subvention de l’Union européenne au titre du programme FEDER-FSE+ Bourgogne Franche-Comté et massif du Jura 2021-2027 d’un montant total d’environ 3,6 millions d’euros.
Dans le cadre du projet ADEPT, Alain Lalande a reçu des financements FEDER-FSE+ Bourgogne Franche-Comté et Massif du Jura (2021-2027).
En tant que porteur du projet ADEPT, Alain Lalande a un lien de conseil avec les sociétés CASIS (Cardiac simulation & Imaging software) et ennoïa, associées à ce projet.
– ref. Dissection chronique de l’aorte : mieux prédire le risque d’anévrysme grâce à un jumeau numérique – https://theconversation.com/dissection-chronique-de-laorte-mieux-predire-le-risque-danevrysme-grace-a-un-jumeau-numerique-291788