Projet ANR-14-OHRI-0012 – ULTRAFASTACOUSTOELEC : Imagerie Acoustoélectrique Ultrarapide du Coeur In Vivo
Programme : Projets Exploratoires à très haut potentiel scientifique (OH Risque) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Jean Provost (INSERM DR PARIS VII)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 235240.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 36 mois
Résumé : Le coeur est un organe qui se contracte en réponse à l'activation électrique de ses cellules et il en résulte une pompe efficace du sang.  Cependant, la séquence d'activation électrique de ces cellules peut être modifiée en présence d'une maladie, c'est-à-dire un trouble de la conduction, ou, arythmie.  Par exemple, la fibrillation des oreillettes est l'arythmie la plus prévalente et est associée à une augmentation d'un facteur 5 du risque d'accident vasculaire cérébrale.  De plus, une modification de la conduction dans les ventricules peut conduire à la défaillance cardiaque, qui est la cause principale d'hospitalisation chez les patients de plus de 65 ans et qui est associée à un taux très élevé de morbidité et de mortalité: 50% des patients en décèdent après 5 ans.  Cependant, il n'existe pas de modalité d'imagerie clinique qui permet de créer des cartes d'activation électrique de façon noninvasive et directe pour nous aider à mieux comprendre ces maladies complexes, obtenir de meilleurs diagnostics et contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques.  
L'effet acoustoélectrique a récemment été utilisé pour obtenir un contraste d'imagerie découlant directement de densités de courant en détectant une modulation d'impédance générée par le passage d'ultrasons dans un milieu.  Quelques études ont montré que l'approche avait du potentiel en procédant à l'imagerie de courants induits dans des tissus ex vivo.  Cependant, à ce jour, l'effect acoustoélectrique n'a jamais été utilisé pour détecter la propagation de potentiels d'action dans des tissus biologiques in vivo. Ceci est dû, en partie, à la difficulté de mesurer ce genre de signal et à une cadence d'imagerie limitée.
Dans cette étude, notre objectif est de démontrer la faisibilité de l'imagerie directe et non-invasive de l'activité électrique du coeur in vivo et ce, en temps réel.  Notre méthode dite Ultrafast Acoustoélectric Imaging (UAI), ou, d'Imagerie Acoustoélectrique Ultrarapide permet d'imager à des cadences 100 fois plus élevées que les méthodes conventionnelles et utilise une électronique haute performance pour améliorer la qualité des signaux. Nos objectifs spécifiques sont:
A) Optimiser l'instrumentation et les algorithmes de formation d'images de UAI dans un modèle de coeur de rat isolé (Langendorff).
B) Valider les cartes d'UAI en les comparant à des mesures directes de l'activité électrique dans une brebis à coeur ouvert.  
C) Démontrer la feasibilité d'UAI dans le coeur humain normal.
Ces objectifs spécifiques montrent le haut risque associé au développement d'une modalité d'imagerie qui cherche à créer des cartes d'activation électriques. En effet, contrairement à l'approche standard de développement d'une modalité d'imagerie, il n'existe pas de 'phantom', c'est-à-dire un object qui simule les propriétés des tissus à imager, qui permet de simuler, même approximativement, la propagation d'un potentiel d'action.  Ainsi, le développement et l'optimisation des méthodes doivent se faire sur des tissus actifs qui peuvent être contrôlés, comme le coeur.  Le premier objectif spécifique servira à déterminer les paramètres d'imagerie comme la fréquence d'émission, la pression et la cadence d'imagerie.  Le deuxième objectif spécifique servira à valider, dans un modèle gros animal, que l'activité électrique imagée par UAI correspond bien à l'activité électrique réelle.  Finalement, le troisième objectif spécifique permettra de démontrer la faisibilité d'UAI chez l'humain quand appliqué de façon transthoracique.
Les résultats de cette étude devrait déboucher sur le développement de la seule modalité d'imagerie des courants électriques biologiques qui soit non-invasive, directe et qui fonctionne dans tout organe.  De plus, le fort impact de ce projet OH Risque est qu'il mettra en place une méthode pourra facilement être implantée dans la pratique clinique puisqu'elle est ne requiert qu'une simple modification à faible coût d'un système échographique standard.