Une étonnante découverte
sur le pouls

Gabrielle Laloy-Borgna, Stefan Catheline

> L'onde de pouls, connue depuis l'An-
tiquité, est aujourd'hui couramment
utilisée pour mesurer la fréquence car-
diaque d'un sportif ou d'une personne
inanimée, mais aussi pour évaluer l'état
de santé des artères. En effet, lors de
la systole ventriculaire, l'afflux de sang
à l'entrée de l'aorte dilate localement
cette artère, et est à l'origine d'une
onde mécanique qui se propage le long
de l'arbre artériel. Sa vitesse de propa-
gation est directement reliée à l'élas-
ticité des parois artérielles, permettant
d'évaluer « l'âge des artères » et donc
le risque d'accident cardio-vasculaire.
Cependant, elle n'est pas encore utilisée
en routine médicale, en partie à cause
de la difficulté à la mesurer précisé-
ment.

En essayant de mesurer la vitesse de
l'onde de pouls avec un nouvel appa-
reil censé détecter un pouls dans la
rétine, nous avons fait cette découverte
étonnante : l'existence d'un « second
pouls ». L'objectif initial était de déter-
miner si cette méthode d'imagerie de
haute résolution — l'holographie laser
Doppler [1] — permettait de mesurer
la vitesse de propagation de l'onde de
pouls en enregistrant le mouvement de
vaisseaux sanguins situés dans le fond
de l'œil. Sur ces artères de très petit
diamètre (environ 60 µm), nous n'avons
pas réussi à détecter l'onde recherchée,
mais nous avons en revanche découvert
une deuxième onde de pouls se pro-
pageant à une vitesse de 1 à 10 milli-
mètres par seconde, soit environ 1000
fois plus lentement que l'onde de pouls
conventionnelle. Cette deuxième onde
est également sensible à l'élasticité
artérielle [2].

Mais quelle est alors la différence entre
ces deux ondes de pouls, qui se pro-
pagent à des vitesses si différentes ?
De même qu'il existe plusieurs manières
de déformer un tube, auquel on peut
assimiler l'artère, il existe deux types
d'ondes mécaniques pouvant s'y pro-
pager [3-5]. L'onde de pouls conven-
tionnelle correspond à une variation
locale du diamètre du tube, tandis que
la seconde onde de pouls, dite « onde
de flexion », correspond à une transla-
tion du diamètre perpendiculairement à
l'axe du tube<fnref n="1" /> (Figure 1). Les équations
issues de la mécanique des solides ont
permis de confirmer à la fois la coexis-
tence de ces deux ondes mécaniques de
déformation de l'artère, mais également
leur grande différence de vitesse de
propagation.

Si cette déformation en flexion peut se
propager le long des micro-artères de
la rétine, elle se propage aussi le long
d'autres artères du corps humain. En
effet, en enregistrant les mouvements
des parois de l'artère carotide dans le
cou par échographie (Figure 2A), nous
avons pu identifier une signature des
deux types d'ondes : d'une part l'onde
de pouls conventionnelle, axisymétrique,
contemporaine de la systole cardiaque,
et d'autre part, l'onde de flexion, iden-
tifiable entre les systoles (Figure 2B). En
séparant ces deux ondes, nous avons pu
mesurer indépendamment les vitesses
de chacune, et constater que l'onde
de flexion se propage à une vitesse au

moins dix fois inférieure à l'onde de
pouls axisymétrique déjà connue.

Depuis les travaux de Thomas Young
(1808) [6], corrigés par Amé-Henri Resal
(1876) et désormais connus sous le nom
d'équation de Moens-Korteweg [7, 8],
on sait que l'onde de pouls convention-
nelle se propage à une vitesse reliée à
la rigidité de la paroi artérielle. D'où son
utilité en médecine comme indicateur du
risque d'accident vasculaire : plus une
artère vieillit, plus elle se rigidifie, et plus
la vitesse de propagation de l'onde dans
cette artère augmente [9]. Ce sera aussi
probablement le cas de l'onde de flexion,
mais avec un avantage considérable sur
l'onde de pouls conventionnelle : l'onde
de flexion se propageant beaucoup moins
vite, il ne sera pas nécessaire de mesurer
sa propagation sur de grandes longueurs
de l'artère. En témoigne la détection de
cette nouvelle onde sur de courts seg-
ments (environ 1 mm) des petites artères
de la rétine. Toutefois, avant de pouvoir
utiliser couramment la vitesse de pro-
pagation de l'onde de flexion comme un
nouvel élément renseignant sur le vieil-
lissement des artères, il reste à établir
les équations de cette propagation afin
de préciser sa relation avec l'élasticité
des vaisseaux, notamment ceux de petit
diamètre, et à confirmer l'intérêt médical
de sa mesure par des essais cliniques.
La possibilité d'enregistrer cette onde
de flexion devrait également accroître
notre connaissance du système veineux,
puisque, contrairement à l'onde de pouls
déjà connue, elle se propage également
le long des veines. Sa découverte ouvre
ainsi la voie à un nouveau champ de
recherche : la caractérisation mécanique
des veines.

Laboratoire de thérapie et applications
ultrasonores, (LabTAU), Inserm, centre Léon
Bérard, université Lyon 1, Univ Lyon, Lyon,
France.

gabrielle.laloy-borgna@inserm.fr
stefan.catheline@inserm.fr

<footnote n="1">1 Pour illustrer ces deux types de déformation d'un tube, on peut associer le pouls conventionnel à un serpent qui digère sa proie, tandis que le second pouls correspondrait à l'ondu- lation du serpent qui se déplace.</footnote>
<figure><img src="image_1.png" /></figure>

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

**Figure 1.** Représentation schématique de la déformation de l'artère lors du passage de l'onde de pouls « conventionnelle », axisymétrique et rapide (à gauche), et de la seconde onde de pouls, dite « onde de flexion », beaucoup plus lente (à droite).

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

**Figure 2.** Enregistrement sur l'artère carotide gauche humaine. A. Observation du déplacement des parois de l'artère carotide à l'aide d'un échographie (barre d'échelle: 5 mm). B. Signaux de déplacement des parois opposées, désignées par « haut » (en rouge) et « bas » (en vert), mettant en évidence des instants où l'onde de pouls est symétrique (zones colorées en bleu), et d'autres instants où elle est antisymétrique (zones colorées en violet). u.a. : unités arbitraires.

Il existe donc non pas une, mais deux ondes de pouls distinctes, correspondant à deux manières de déformer une artère, soit par la variation locale de son diamètre en conservant une symétrie cylindrique, soit par fléchissement de l'artère sans changer son diamètre local. Cette découverte résout certains désaccords entre les valeurs très différentes de la vitesse de propagation de l'onde de pouls mesurées précédemment par les équipes de chercheurs travaillant sur les vaisseaux rétiniens. ♦

**A surprising discovery about the pulse**

## LIENS D'INTÉRÊT

Les auteurs déclarent n'avoir aucun lien d'intérêt concernant les données publiées dans cet article.

## RÉFÉRENCES

1. Puyo L, Paques M, Fink M, et al. In vivo laser Doppler holography of the human retina. *Biomed Opt Express* 2018; 9: 4113-29.

2. Laloy-Borgna G, Puyo L, Nishino H, et al. Observation of natural flexural pulse waves in retinal and carotid arteries for wall elasticity estimation. *Sci Adv* 2023; 9: eadf1783.

3. Gazis DC. Three-dimensional investigation of the propagation of waves in hollow circular cylinders. I. Analytical foundation. *J Acoust Soc Am* 1959; 31: 568-73.

4. Gazis DC. Three-dimensional investigation of the propagation of waves in hollow circular cylinders. II. Numerical results. *J Acoust Soc Am* 1959; 31: 573-8.

5. Nishino H, Takashina S, Uchida F, et al. Modal analysis of hollow cylindrical guided waves and applications. *Jpn J Appl Phys* 2001; 40: 364-70.

6. Young TI. The Croonian lecture. On the functions of the heart and arteries. *Phil Trans R Soc* 1809; 99: 1-31.

7. Moens AL. Over de voortplantingssnelheid van den pols [Sur la propagation de l'onde de pouls]. 1877; Thèse de doctorat, Leiden (Pays-Bas).

8. Korteweg DJ. Ueber die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in elastischen Röhren [Sur la transmission du son par les fluides renfermés dans les tubes à parois élastiques]. *Annalen der Physik* 241: 525-42. Publication originale en 1878.

9. Sutton-Tyrrell K, Najjar SS, Boudreau RM, et al. Elevated aortic pulse wave velocity, a marker of arterial stiffness, predicts cardiovascular events in well-functioning older adults. *Circulation* 2005; 111: 3384-90.

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